Космический парусник: имеет ли он смысл?

[alex_semenov]

1) Эта энергия была вроде как только для нейтрального водорода, который даже ещё не весь водород.

Честно говоря, это ваше бодание "не весь" меня уже достает. Мы изначально берем ЗАВЫШЕННЫЙ показатель плотности водорода. 1 атом на см3. Явно в 10 раз!
То есть тут ошибки с нашей стороны, недооценки быть не может!
Ну зачем при таком завышении вспоминать "сопли", которые мы опустили?
Ну мы же чувствуем задачу или нет?
Зачем ловить микроны там где у нас и миллиметр  - не ошибка?

2) Ватт на кв. м. испарит кв. м. паруса за определённое конечное время. Потому что этот ватт почти весь будет переходить в вышибание и термоэлектронную эмиссию.

То есть вы хотите углубиться в суть процесса?
Я считаю, что вся энергия успевает превратиться в тепло (электроны разбегающиеся вокруг), которое парус, естественно легко сольет. Хотя на самом деле все еще будет проще. Заметная часть этой энергии будет слита сначала какими-нибудь тормозными квантами, а уж остаточная достанется электронам котроые разбегуться по сторонам. Ну какому-нибудь иону не повезет… (можно кстати легко посчитать!) и кристаллическая решетка тут будет деформирована. Но таких деформаций в альюминии и так будет много.

Вы же считаете что процесс сложней и он будет разрушать ТАКИ парус.
Тогда покажите КАК!

Нет. если вы хотите рассматривать каждую частицу как ОТДЕЛЬНЫЙ снаряд, то брать надо не суммарную энергию всех частиц (это будет мухлеж какой-то), а именно энергию этой частицы и смотреть что реально эта частица может наделать в 30 нм алюминия.

Мне это как-то неочевидно. При попадании пылинки в парус она просто тут же превращается в конус разлёта ионов и электронов в парусе. Связь между частицами пылинки уже не играет дальше никакой роли.

Стоп. О чем мы говорим? О пыли или о частицах?
Вы как-то так легко перескакивает от одной проблемы к другой…
Я абсолютно не согласен рассматривать их как единую проблему!
Это ПРИНЦИПИАЛЬНО разные события.
Попадание пускай тяжелого иона в парус и попадание пылинки в тот же парус.
Разница в энергиях минимум в 10 (ДЕСЯТЬ!!!) ПОРЯДКОВ!
Вы это понимаете?

[alex_semenov]

Интуиция подсказывает, что Вы делаете ошибочное допущение, предполагая, что заметная величина энергии пылинки (которая достаточно велика, чтобы не пренебрегать ею в расчете) уйдет на деформацию парусины в зоне взаимодействия.  Время взаимодействии в первом приближении - исчезающе мало. Ну скажем для пылинки ну пусть 1 микрон на скорость 0,1С это  что-то "десять в минус 14-15 степени" секунды. Парусина просто не успеет "прогнутся". То есть вся энергия уйдет на пробой/нагрев пылинки.

Я на рисунке делаю ПРЕДЕЛЬНОЕ допущение. Энергия не может передаваться быстрее света. Так я это и показыва. Но есть основания считать что скорость передачи будет в 100 раз меньше.
Время контакта пылинки с парусом вы оценили верно. Я дал ссылку. Там я  ее считал более точно. Осталось выяснить сколько энергии успело за это время перебежать на парус.

[dimetrigontchev]

По вашим рассчётам получается, что для сноса здания потребуется энергия, чтобы его полностью его испарить - т.е. целая ядерная бомба. На практике достаточно динамитных шашек на несущих балках. Так и с парусом - достаточно, чтобы набегающая среда снизила его прочность, а статический заряд уже довершит дело по разрыванию паруса в клочки.

С Вашего позволения набегающая среда - не станет осознанно концентрировать свое воздействие именно к точках крепления балок к несущим колоннам. Чтобы снести здание ветром - нужна именной атомная бомба.

[alex_semenov]

По вашим рассчётам получается, что для сноса здания потребуется энергия, чтобы его полностью его испарить - т.е. целая ядерная бомба. На практике достаточно динамитных шашек на несущих балках. Так и с парусом - достаточно, чтобы набегающая среда снизила его прочность, а статический заряд уже довершит дело по разрыванию паруса в клочки.

Это все - бадания разных ПРЕДВЗЯТЫХ интуиций. Вашей, моей...  Я считаю что парус на таких скоростях и интервалах времени в пентасекунды, будет себя всти как жидкость.  О каких-либо трещинах тут речи и быть не может!

[alex_semenov]

С Вашего позволения набегающая среда - не станет осознанно концентрировать свое воздействие именно к точках крепления балок к несущим колоннам. Чтобы снести здание ветром - нужна именной атомная бомба.

Если речь об этом, то это вообще легко считается.
Я ведь прикидывал что нас устроит испарение  1% паруса. Теперь посчитайте какую часть площади паруса занимают реп-стопы и т.д. Думаю что не более 1/1000 (а на самом деле меньше). Именно такая часть ПРОЦЕНТА и будет повреждена пылинками.  Протсая теория вероятностей!
Вот и оценивайте надежность всего этого из предположения такого количесвта повреждений.

[dimetrigontchev]

Время контакта пылинки с парусом вы оценили верно. Я дал ссылку. Там я  ее считал более точно. Осталось выяснить сколько энергии успело за это время перебежать на парус.

Полагаю, что эта величина будет очень сильно (на порядки разницы) зависеть от материала и конструкции парусины

[dimetrigontchev]

Если речь об этом, то это вообще легко считается.
Я ведь прикидывал что нас устроит испарение  1% паруса. Теперь посчитайте какую часть площади паруса занимают реп-стопы и т.д. Думаю что не более 1/1000 (а на самом деле меньше). Именно такая часть ПРОЦЕНТА и будет повреждена пылинками.  Протсая теория вероятностей!
Вот и оценивайте надежность всего этого из предположения такого количесвта повреждений.

Если Вы про рангоут и такелаж паруса, но эти несущие элементы поневоле придется делать на порядки прочнее парусины (у которой распределенная по площади нагрузка), хотя бы потому, что несущие элементы воспринимают концентрированные нагрузки от накачки. Поэтому и их сопротивляемость пылинкам на порядки выше.

[AlexOrex]

Мне кажется - нет. Разогнать 30 нм частичку (не важно из чего) до 0.1с - это за пределами современных технологий, кажется...
Хотя может я чего-то не знаю?

Собственно, я сам должен был поискать сначала:
Воздействие твердых частиц естественного и искусственного происхождения на космические аппараты: Учебное пособие
, там ссылка на PDF-файл, касательно ускорителей - со стр. 38. Что-то ссылка не копируется .
http://window.edu.ru/resource/658/74658/files/Textbook_Novikov_SpaceDebris.pdf
Последний пункт таблицы - масса частицы (дейтериевой) гораздо больше нужной нам - может, удастся за счет меньшей массы получить большую скорость? Впрочем, упомянута сложность создания такого типа ускорителей.

[alex_semenov]

Полагаю, что эта величина будет очень сильно (на порядки разницы) зависеть от материала и конструкции парусины

Не думаю. Я считал ее из чистой КИНЕМАТИКИ. Я знаю скорость частицы до. Я знаю скорость частицы (и прихваченного материала паруса) после, считая столкновение масс неупругим соударением. Я знаю дистанцию (толщину паруса) могу вычислить ускорение. Из этого получаю время.
Но можно было бы не мудрить. Просто посчитать время прохождения на конечной скорости (что бы ошибиться в нужную сторону) на дистанцию. Порядок получится именно такой.
Я думаю, что при таких энергиях и скоростях, свойство сталкивающихся материалов не играют НИ МАЛЕЙШЕГО значения.
Вспомним про прыжки в воду с большой высоты. При больших скоростях столкновения вода от бетона не отличается.

[Проходящий Кот]

Лазер и вещество:
http://1.iesod3.z8.ru/self0023/170409_deystizlbolmosch.rar
Пробой, однако. Резкий пробой....

[alex_semenov]

Если Вы про рангоут и такелаж паруса, но эти несущие элементы поневоле придется делать на порядки прочнее парусины (у которой распределенная по площади нагрузка), хотя бы потому, что несущие элементы воспринимают концентрированные нагрузки от накачки. Поэтому и их сопротивляемость пылинкам на порядки выше.

Я тут не знаю какую терминологию лучше использовать. Либо парусную, либо парашютную. Ясно что парус будет усиливаться реп-стопами (термин парусный). А весь такелаж оказывается СЗАДИ паруса. Вот например.



Разумеется, парус будет пробиваться насквозь пылинками, которые полетят дальше неся меньше энергии и больше импульс (удвоенную массу) и это может ударить по снастям (или стропам в парашютной терминологии) Но я не думаю что масса, пробившая парус сохранит свою целостность, она вберет в себя огромное количество энергии тоже и быстро испариться, рассеется в газ. А газ, даже очень плотный, не создает таких проблем как твердая наночастичка.

[dimetrigontchev]

Я думаю, что при таких энергиях и скоростях, свойство сталкивающихся материалов не играют НИ МАЛЕЙШЕГО значения.
Вспомним про прыжки в воду с большой высоты. При больших скоростях столкновения вода от бетона не отличается.

А я как раз думаю с точностью до наоборот. Знаете известный трюк с перьевой подушкой? Самая надежная защита от пули. Не поверил, сам на стрельбище всадил в нее несколько пуль из Калаша в упор. Фиг пробьешь. Не хуже мешка с песком. А вот рельсину эта пуля прошивает навылет - со свистом.

[dimetrigontchev]

тут не знаю какую терминологию лучше использовать. Либо парусную, либо парашютную. Ясно что парус будет усиливаться реп-стопами (термин парусный). А весь такелаж оказывается СЗАДИ паруса. Вот например.

Это скорее парашютный термин (в парусах сие называют "ликами"/"боутами"), но не суть. А что собственно мешает пространственно разместить стропы минимальным сечением их поверхности к вектору наиболее вероятного "нападения"? Тогда и вероятность поражения становится приятно исчезающе малой величиной.

[alex_semenov]

Лазер и вещество:
http://1.iesod3.z8.ru/self0023/170409_deystizlbolmosch.rar
Пробой, однако. Резкий пробой....

Кстати, а это могло бы нам помочь! Надо полистать этот фолиант! Спасибо!
Где конкретно искать по поводу вашего пробоя?

[alex_semenov]

Это скорее парашютный термин (в парусах сие называют "ликами"/"боутами"), но не суть. А что собственно мешает пространственно разместить стропы минимальным сечением их поверхности к вектору наиболее вероятного "нападения"? Тогда и вероятность поражения становится приятно исчезающе малой величиной.

В любом случае это не так сейчас критично.
Линки, боуты... Буду знать.

[vsevolodson]

С Вашего позволения набегающая среда - не станет осознанно концентрировать свое воздействие именно к точках крепления балок к несущим колоннам. Чтобы снести здание ветром - нужна именной атомная бомба.

Как раз нет. Попадание ядра атома, молекулы или пылинки равно микроскопическому ядерному взрыву, в толще ли паруса или в несущей балке. Ничего равномерного здесь нет и в помине.

[alex_semenov]

Как раз нет. Попадание ядра атома, молекулы или пылинки равно микроскопическому ядерному взрыву, в толще ли паруса или в несущей балке. Ничего равномерного здесь нет и в помине.

Вы посчитали этот взрыв?

[Проходящий Кот]

Лазер и вещество:
http://1.iesod3.z8.ru/self0023/170409_deystizlbolmosch.rar
Пробой, однако. Резкий пробой....

Кстати, а это могло бы нам помочь! Надо полистать этот фолиант! Спасибо!
Где конкретно искать по поводу вашего пробоя?

Там много интересного. Но мишени ТОЛСТЫЕ. Например, часть вешества переходит в плазму со стороны лазерного удара.
При этом образуются мощные кратеры. 
страница 201.страница 217

[vsevolodson]

А газ, даже очень плотный, не создает таких проблем как твердая наночастичка.

Внимание, вопрос - почему? Вы так и не пояснили этот момент. Согласно AlexAV пылинка на такой скорости представляет собой лишь поток ионов и электронов. Так же как при попадании кумулятивного снаряда прочность брони значения не имеет, имеет значение лишь соотношение плотностей.

[alex_semenov]

Я посчитал (зная что на народ надежды мало!).
Масса протона 1,67E-27 кг
Берем атом... ну скажем алюминия. Чтобы не мелочиться.  27 у.е. Условно умножаем на массу протона (хотя надо было в у.е. взять и пересчитать точней но не суть..). 4,51E-26 кг.
Берем скорость 0.1с и считаем энергию этого атома 2,03E-11 Дж.
Теперь берем теплоту испарения алюминия уже для паруса (все остальные энергозатраты мизер по сравнению с ним) 10,53 ГДж/кг. Если предположить что вся энергия "взрыва"  пошла на испарение алюминия паруса то должны испариться 1,93E-21 кг этого материала. Зная плотность алюминия это объем 7,14E-25 м3
Зная толщину паруса (30 нм) считаем радиус цилиндра такого объема.
Я получил 2.7 нм. То есть дырка  5,4 нм в диаметре.
Представьте канал 5.4 нм в диаметре и 30 нм длинной. Это если вся энергия пошла на испарение и равномерное сверление!
Если же предположить (что логичней) сферу пара в теле паруса, то это сфера  диаметром 11 нм. Треть толщины паруса. Случись это где-то у одного из краев - все вырвет, создав микрократер. Из этого, кстати, можно было бы посчитать за сколько такие кратеры покроют парус.
Кстати, водородина (что для нас важней) на 0.1с сздаст сферу в 3.7 нм. И считать надо из этого показателя так как именно водород бомбит чаще всего.

Но я не думаю что все будет именно так "радужно" для "сторонников" паруса. Это самый страшный случай (страшней ничего представить уже нельзя) и до него вряд ли дойдет. Скорей всего сверхгорячие электроны быстрей разбегутся по огромной площади паруса, а решетка так и не сломается... ну нагреется... и все на этом и закончится. Ну расплавится фрагмент примерно расчитанного мани объема решетки в эпицентре  и… застынет. Это ей будет как раз только на пользу. Ибо это УСТРАНИТ дислокации в решетке от близкого прохождения иных частиц.