Космический парусник: имеет ли он смысл?

[vsevolodson]

Всеволодсон!!!!! Я не понял, откуда у меня права модератора....

Вы удалили моё сообщение?

Собсно, оно:
Сетка версус сплошной парус - вопрос остался открытым.

[Проходящий Кот]

Сетка версус сплошной парус - вопрос остался открытым.

И , возможно, непринципиальным....

[vsevolodson]

И , возможно, непринципиальным....

Это тоже надо как-то обосновать - что выигрыша не будет.

[alex_semenov]

Вообще говоря, чем длинней разгоняющая любой парус волна, тем ЛУЧШЕ та отражается (выше коэффициент отражения, ниже поглащение). А значит в итоге термодинамически радиопарус (сетка) должна быть лучше сплошного, рассчитанного на более короткий свет.
Еще нюанс - предельная температура паруса.
У алюминия она очень незначительная. Радиопарус собирались делать из углерода (хотя тут вопрос с разрушением сложных структур радиацией) у которого температура сублимации минимум на порядок выше чем плавление алюминия. То есть радиопарус можно было бы разгонять с БОЛЬШЕЙ термической нагрузкой и ускорением. Так считалось до сих про.
Сетка радиопаруса во всех отношениях лучше.



Например, генерировать более длинные, когерентные и монохроматичные волны куда ПРОЩЕ (выше КПД процесса), чем более короткие (вспомните проблемы с рентгеновскими лазерами!).
Но недостаток такой системы - огромная фокусирующая оптика.
Это астросооружение даже не на тысячи км в диаметре, а на десятки тысяч!

[vsevolodson]

Это всё понятно. Но как изменятся уравнения для сплошного лучевого паруса, если он станет сеткой?

[alex_semenov]

Это всё понятно. Но как изменятся уравнения для сплошного лучевого паруса, если он станет сеткой?

В первом приближении считать площадь излучения проводков сетки и все.
Ошибка будет, но исчезающе-малая.
Если шаг сетки Н больше чем диаметр провода а (обычно считается что H/a ~10 -100), то тем что проводки друг друга чуть-чуть  греют через просвет сетки, моно пренебречь.
Берите сетку (скажем прямоугольную) и считайте поверхность излучения для одной ячейки с учетом что у каждой одна сторона смежная (для прямоугольной сетки это L - образный фрагмент). При этом глупо возиться с формой провода (можно считать сечение квадратным). Тогда излучающая поверхность L-элемента  S_L = 8*H*a (поймите сами почему).
Зная диаметр паруса D, делите его на шаг H, получаете диаметр в шагах сетки. Теперь вычисляйте в этих шагах площадь (пи-эр квадрат). Умножайте на S_L и получите уже поверхность излучения в метрах квадратных для использования в формуле Стефана-Больцмана.



Обратите внимание, что здесь уже факт существования двух сторон у паруса (при вычислении площади теплового излучателя-радиатора) учитывать не надо.  Все стороны сетчатой структуры уже учтены при оценке площади  L-элемента.

[alex_semenov]

Надо довести до ума рассуждения.
Обозначим отношение шага сетки к толщине провода как e = H/a
То есть H=e*a
Тогда



Площадь радиатора сплошного паруса удвоенная площадь круга:



Тогда соотношение радиаторных площадей сплошного к сетчатому парусу:



Если e = 10-100, то площадь радиаторной поверхности радиопаруса меньше чем у  сплошного в 2,5-25 раз.

Кстати, а соотношение массы сплошного паннуса и радиопаруса?
Это соотношение площадей ячейки.  У сплошного паруса это Н², а у сетки 2*a*H



в e/2  меньше чем у сплошного, то есть в 5- 50  раз.
То есть, если принять все прочие параметры одинаковыми, то радиопарус получается, выигрывает по массе в 5-50 раз, а проигрывает по площади радиатора в 2.5-25 раз. В итоге радиопарус выигрывает в 2 раза.

[Кремальера]

У алюминия она очень незначительная. Радиопарус собирались делать из углерода (хотя тут вопрос с разрушением сложных структур радиацией) у которого температура сублимации минимум на порядок выше чем плавление алюминия. То есть радиопарус можно было бы разгонять с БОЛЬШЕЙ термической нагрузкой и ускорением. Так считалось до сих про.
Сетка радиопаруса во всех отношениях лучше.

Углеродный сетчатый парус-это дело уже скорее 22 века.Т.к.дела по фуллеренам как стояли так и стоят.Когда как нанометровая лазерная перфорация пленок -объективная реальность.Процесс тут:www.youtube.com/watch?v=hUcHwsUgFXs&feature=youtu.be Как в принципе и многое другое "волшебство" от ливерпульских кудесников лазера.Подробнее о Liverpool Laser Group:www.lasers.org.uk .То бишь перфорированное полотно "у нас" уже есть. ^-^Причем можно уменьшить диаметр перфорации до 2-4Нм,и проводить оную в вакуумной камере магнетрона одновременно испаряя  тем же лазером углеродную мишень,атомы которого будут осаждаться по внутренней кромке отверстия отверстия.,увеличивая прочностные хар-ки пленки.Второй момент-сам разгон.Если мы летим прямо сейчас-то конечно, отскакивать придется только от солнышка.А если на родине Битлз доведут до ума диодный лазер с вдвое меньшим энергопотреблением-то имеет смысл немного подождать.И разгоняться уже сразу уже до вожделенной 0,1С,подсвечивая прямо с Земли ,с какого-нибудь "холмика" повыше.Хотя конечно неплохо бы было для начала попробовать развернуть на орбите хотя бы стометровое ветрило.

[vsevolodson]

То есть, если принять все прочие параметры одинаковыми, то радиопарус получается, выигрывает по массе в 5-50 раз, а проигрывает по площади радиатора в 2.5-25 раз. В итоге радиопарус выигрывает в 2 раза.

Вот это то, чего я хотел добиться от вас ещё в январе
Тут надо ещё учесть что сетка развалится быстрее при деградации под действием набегающей среды, так как у неё запас прочности меньше (думаю он будет прямо пропорционален массе паруса).

[alex_semenov]

И разгоняться уже сразу уже до вожделенной 0,1С,подсвечивая прямо с Земли ,с какого-нибудь "холмика" повыше.Хотя конечно неплохо бы было для начала попробовать развернуть на орбите хотя бы стометровое ветрило.

Я не думаю, что можно что-то приличное запустить "подсвечивая с земли"

Надо четко понимать что радио или лазерный парус - это по сути доведенная до ума концепция ФОТОННОЙ РАКЕТЫ.
Предельная технология для предельных скоростей.
Как спортивный болид.
Для запуска таких конструкций, даже самой скромной массы и скорости (что делает такие запуски вообще сомнительными, о чем и был топик) нужны АСТРОСООРУЖЕНИЯ. Нужны мощности излучателей, сопоставимые или превышающие суммарную мощность современной цивилизации.
Нужны удивительные космические машины.
И 0.1с  -  это минимально разумная для такого парусника скорость.

Еще и еще раз. Забудете про парусники если у вас нет ИИ, нет космических саморепликаторов, нет технологической сингулярности в самом скромном своем виде.
То есть, пока у вас  есть человек как он есть с его дурацкими амбициями и тупой самовлюбленностью, бессмысленно вообще возиться с подобными проектами.
В них нет ни малейшего смысла!
Понимаете?
Лазерные (мазерные) парусники и смертные люди как вершина эволюции - вещи несовместимые.

Максимум что годится для смертных людей на вершине эволюции (ну нельзя ничего круче туда поместить!)  - действительно какой-нибудь корабль поколений на миллион тонн и тысячи человек, разгоняемый как-то (бомбы, ионники) до 1% от света и чапающий световой год за 100 лет. Наподобие того что мы видим в фильме "Эвакуация с Земли".

[alex_semenov]

То есть, если принять все прочие параметры одинаковыми, то радиопарус получается, выигрывает по массе в 5-50 раз, а проигрывает по площади радиатора в 2.5-25 раз. В итоге радиопарус выигрывает в 2 раза.

Вот это то, чего я хотел добиться от вас ещё в январе
Тут надо ещё учесть что сетка развалится быстрее при деградации под действием набегающей среды, так как у неё запас прочности меньше (думаю он будет прямо пропорционален массе паруса).

Что сплошной, что сетчатый парус  ничего САМ ПО СЕБЕ не держит. Что может держать алюминиевая пленка толщиной в 40 нм?!!!
Поэтому все паруса "прострачиваются" несущей структурой.
Особо этим занимался Дрекслер в конце 70-х.
(а я никак не допереведу эту работу что бы выложить у себя)
Так что здесь все на равных. И там и там потребуются рипстопы, потребуется несущий такелаж. Все это и учитывается при расчете паруса. Поэтому парус и получается на 2/3 по массе (1/3 поездная нагрузка).

Я вообще не понимаю о чем тут спорить? Например, как по мне наиболее оптимальная длина волны разгоняющего излучения 1 - 100 мкм. Это что? Еще свет или уже радиоволны?
Я не вижу тут ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ различий. Все это парус, разгоняемый излучением. Ну есть нюансы. Но это чисто рабочие.
Принципиальные проблемы не в этих мелочах.

[vsevolodson]

Так что здесь все на равных. И там и там потребуются рипстопы, потребуется несущий такелаж. Все это и учитывается при расчете паруса

Гммм, а учитывается ли то, что на скоростях более 0,01С конструкция должна быть тончайшей? Ведь несущая парус конструкция по теории будет обладать большей толщиной, а значит сильнее будет точиться набегающей средой! Если брэгговский пик набегающих частиц весьма быстро выходит за пределы десятков нанометров ещё на малых скоростях, то несущая конструкция будет точиться всё время разгона, так как брэгговский пик так и не выйдет за пределы её толщины... 

[Проходящий Кот]

.....
 В итоге радиопарус выигрывает в 2 раза.

Значит все-таки разница не принципиальна. А с учетом трудностей производства  сетчатой конструкции по сравнению со сплошной вообще оказывается лучше сплошная......

[alex_semenov]

Гммм, а учитывается ли то, что на скоростях более 0,01С конструкция должна быть тончайшей? Ведь несущая парус конструкция по теории будет обладать большей толщиной, а значит сильнее будет точиться набегающей средой! Если брэгговский пик набегающих частиц весьма быстро выходит за пределы десятков нанометров ещё на малых скоростях, то несущая конструкция будет точиться всё время разгона, так как брэгговский пик так и не выйдет за пределы её толщины... 

А будет точиться что-нибудь?
Докажите, что лазерный (мазерный) луч такой мощнсти (более 10 солнечных постоянных 20-30 квт/м2) не вычистит коридор разгона.
Про пики мы же вроде уже говорили. Вообще ваш вопрос, наверное можно уже решить даже эксперементально. Взять фольгу и облучить ее потоком протонов такой вот мощности. Посмотреть что с ней случится.

Если вы хотите закрыть возможность парусников (которые шустро на десятых света шастают между звездами, плетя паутину лазерных каналов коммуникаций) то вам надо закрывать не технологию разгона парусами (что вы упорно пытаетесь), а причинно-следственные  футурологические цепочки ВЕДУЩИЕ к  версии будущего, где такие парусники возможны.
Это прежде всего ИИ. Полноценный сильный ИИ в рамках гипотезы Ньюэлла-Саймона (которую тут практически никто не принимаете на нюх). Это космические саморепликаторы (с возможностью которых тут тоже сражались как с возможностью открыть люк в ад). Это нечеловеческая космическая цивилизация, порожденная людьми (самый страшный сон для всех местных мечтателей. По-моему без исключения всех!).
Другого пути к таким быстрым перелетам между звездами НЕТ.
Обрежьте одну ведущих к такому будущему и все разговоры о парусах становятся бессмысленными. Сказками о несбыточном.

Будущие может быть разным. Парусники возможны только в определенных версия будущего. И то будущее где они РЕАЛЬНО имеют смысл и плоть для большинства собравшихся здесь невероятно. А раз так, то и подобных скоростных парусников им не видать как своих ушей.

[alex_semenov]

.....
 В итоге радиопарус выигрывает в 2 раза.

Значит все-таки разница не принципиальна. А с учетом трудностей производства  сетчатой конструкции по сравнению со сплошной вообще оказывается лучше сплошная......

Вообще есть же работа...
http://go2starss.narod.ru/pub/E32_UTSS.html

[Проходящий Кот]

ИИ может обитать и в такелаже. Так что  здесь даже ПН может быть не нужна......

[alex_semenov]

ИИ может обитать и в такелаже. Так что  здесь даже ПН может быть не нужна......

Вот за это люди его и не любят.
Он может, а они - нет.
Людям страшно завидно.
А когда людям завидно... сама вселенная плачет.

[vsevolodson]

Докажите, что лазерный (мазерный) луч такой мощнсти (более 10 солнечных постоянных 20-30 квт/м2) не вычистит коридор разгона.

Так я с вас это спрашивал

Про пики мы же вроде уже говорили. Вообще ваш вопрос, наверное можно уже решить даже эксперементально. Взять фольгу и облучить ее потоком протонов такой вот мощности. Посмотреть что с ней случится.

Про пики говорили, вы даже почти убедили меня (а также себя и остальных) в способности тончайшей фольги выжить в определённых узких рамках. Но если в дело встпупает толстая конструкция - то всё меняется принципиально. Этого ещё не считали.

[Кремальера]

Но если в дело встпупает толстая конструкция - то всё меняется принципиально

Смотря что вы под ней понимаете.И как будет устроен рангоут.Если у нас будет ромбовидное полотно с жесткими стеньгами и гафелями(как на картинке у Форварда,на "горизонтах"),то неизбежно размер остнастки будет невозможно сделать маленьким и пылинки верояно, будут хорошо его "объедать".А ежели полотно у нас будет перфорировано-монолитное,как указал ув.Кот,и лишено какой-то сетчатой основы,плюс такелаж будет бегучим с особо тонкими углеродными(титановыми??)фалами и шкотами,то сие будет похоже открытый парашют "Медузы".И задублировать концы можно будет сколько душе заблагорассудится.А если еще замахнуться на саморастущие фалы,напр.на основе подращивания кристаллической решетки.Ну чем не репликатор,на отсутствие которого сетует ув.Александр?Ну это я замечтался..
А вообще конечно с ИИ,парусному зонду летелось бы легче.Учитывая что ПН у подобного корабля будет с хорошего хряка.И чтобы увеличить ее придется осваивать астросооружения.Или увеличивать мощность разгоняющего лазера,и прочность ветрила.

Другого пути к таким быстрым перелетам между звездами НЕТ

Нет.Если мы не модифицируем животинку.

[vsevolodson]

Нет.Если мы не модифицируем животинку.

[offtop]
А принципиальной разницы между ИИ, саморепликатором и животинкой и вовсе нет.
[/offtop]