Космический парусник: имеет ли он смысл?

[alex_semenov]

Алекс, еще проблема срока жизни парусины. Квантовые эффекты разрушения тонких структур.

И насколько они серьезны? Есть способ оценить?
"Нет расчета - нет идеи!"

Для алюминиевых тонких пленок (в те самые 20-40 нм) есть ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ данные, по механическим, термодинамическим, оптическим свойствам. То есть их РЕАЛЬНО ДЕРЖАЛИ В РУКАХ. Данных что они проявляют некую неустойчивость из-за квантовой толщины не было.  Напротив. Тончайшие пленки алюминия показывали теоретически невозможно-хорошие свойства!
Не уж то эксперементаторы что-то просмотрели?
Например, то что вчерашний образец, вдруг само собой за ноч скоагулировал...
Нет, может быть! И не такое просматривают! Все может быть, область "слонами от науки" не топтанная, но как-то слабо верится…

Вообще, "о слонах", сверхтонкими парусами NASA и всякие вокруг них, занимаются уже очень плотно и давно. Притом уже местами даже что-то экспериментально. Вплоть до попыток что-то запустить (правда это пока на толстенном слое-положке из пластика). Замечательно то, что для сверхбыстрого (сверхлегкого) именно СОЛНЕЧНОГО паруса толщина отражающего слоя ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЕЙ потоньше чем у рассчитываемых нами лазерных. То есть солнечные паруса для ближайших миссий  в космос,  вообще  предпочтительней сделать совсем прозрачным. В 16 нм. С отражением всего в 40%
Такие паруса еще в космос не летают, разумеется. Но с ними уже во всю экспериментируют. НИОКР идет во всю!



http://go2starss.narod.ru/pub/E32_UTSS.html

[Andrew Gontchev]

И насколько они серьезны? Есть способ оценить?
"Нет расчета - нет идеи!"

Для алюминиевых тонких пленок (в те самые 20-40 нм) есть ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ данные, по механическим, термодинамическим, оптическим свойствам. То есть их РЕАЛЬНО ДЕРЖАЛИ В РУКАХ. Данных что они проявляют некую неустойчивость из-за квантовой толщины не было.  Напротив. Тончайшие пленки алюминия показывали теоретически невозможно-хорошие свойства!
Не уж то эксперементаторы что-то просмотрели?
Например, то что вчерашний образец, вдруг само собой за ноч скоагулировал...
Нет, может быть! И не такое просматривают! Все может быть, область "слонами от науки" не топтанная, но как-то слабо верится…

Вообще, "о слонах", сверхтонкими парусами NASA и всякие вокруг них, занимаются уже очень плотно и давно. Притом уже местами даже что-то экспериментально. Вплоть до попыток что-то запустить (правда это пока на толстенном слое-положке из пластика). Замечательно то, что для сверхбыстрого (сверхлегкого) именно СОЛНЕЧНОГО паруса толщина отражающего слоя ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЕЙ потоньше чем у рассчитываемых нами лазерных. То есть солнечные паруса для ближайших миссий  в космос,  вообще  предпочтительней сделать совсем прозрачным. В 16 нм. С отражением всего в 40%
Такие паруса еще в космос не летают, разумеется. Но с ними уже во всю экспериментируют. НИОКР идет во всю!

Расчетным способом это не определить, только экспериментально. Грубо говоря - изготовить пленку требуемой толщины и ждать....наблюдать что с ней будет по прошествии требуемых лет. А то будет как с "Дрим-Лайнером" на стенде углепластики вели себя "хорошо", а вот через 1-2 года реальной эксплуатации начали "плыть".

[hexagon]

А есть ли природные объекты в космосе размером с кулак или более которые летают со скоростью света? Просто если таких объектов нет то многие теории о перемещении с околосветовой скоростью больших масс и размеров кораблей окажутся несостоятельными.

[alex_semenov]

Расчетным способом это не определить, только экспериментально. Грубо говоря - изготовить пленку требуемой толщины и ждать....наблюдать что с ней будет по прошествии требуемых лет. А то будет как с "Дрим-Лайнером" на стенде углепластики вели себя "хорошо", а вот через 1-2 года реальной эксплуатации начали "плыть".

Нет, ну разумеется! Если речь идет о годах... А у нас парус действительно должен годы выжить.
Но что тут позитивно?
Не надо ждать эпохи лазерных фотонных парусников-звездолетов что бы выяснить насколько сверхтонкие паруса пригодны как паруса. Для таких парусов есть задачи в околосолнечном космосе поскромнее.
Вообще гворя, о сверхэффективных парусах вечно говорят о модных нынче нано-материалах.
Тот же Форвард, говорил уже не о сплошном алюминии а о перфарированном (с дырочками в 1/10 длины волны). Зубрин в статье выше тоже говорит о перфорации.  О применении в итоге сложного, компазитного нано-паруса из углеродных трубок…



То есть, тут открывается не пространство, а  целая бездна  возможных решений.
Другое дело, что квадратный метр такого паруса из чудо-нано-материалов - удовльствие за пределами добра и зла… сейчас… Но как раз тут то и можно вспомнить Наполеона, который самых именитых гостей кормил… алюминиевыми ложками, а кто попроще довольствовался золотом и серебром…


Но понимая, насколько все же это должно быть ДОРОГО, я поэтому и планирую 1000 км полотнище делать все же из материала "подешевле" и "потолще" (Дрекслер показал технологию осаждения алюминия в вакууме, описал машинку для этого). Скрипя сердце перешел с алюминия на бериллий… Хотя я уверен что в борьбе за реализацию идеи такого паруса в металл, еще столько раз придется отступить от принципа "попроще-подешевле", что мама не горюй!
Нанотехнологии в любом случае пойдут в ход. В рипстопах, в такелаже (или стропах)… Там тонкостей и мест для еще массы тупиковых проблем и изящных их решений хватит с головой.
Это на первый взгляд парус - вещь примитивная. Но когда доходишь до деталей… В итоге получается изделие, которое, знай мы все тонкости сразу, казалось бы невозможным.
Мы уже это проходили ни раз в той  же авиации в той же космонавтики. Будем проходить и дальше! А другого пути нет! Через тернии к звездам!

[alex_semenov]

А есть ли природные объекты в космосе размером с кулак или более которые летают со скоростью света? Просто если таких объектов нет то многие теории о перемещении с околосветовой скоростью больших масс и размеров кораблей окажутся несостоятельными.

Обьекты размером с кулак на скорости света нам не нужны для создания проблем. Есть они или нет - нам не важно. Это мы летим почти со скоростью света. Значит и обьекты "с кулак" на нас летят со скоростью света. Если они просто есть и нам попадуться, нам мало не покажется.

На скорости 0.5с 1 кг материи имеет мощность 3 Мегатонной бомбы. Представляете?
Попадает в корабль 1 кг камень, который мирно себе висел-чапал полтора миллиарда лет между звездами… Тут на него налетает нечто почти со скоростью света… И взрыв 3 мегатонны. Что осталось от звездолета?


Но вообще говоря количество таких камней в межзвездном пространстве настолько мало, что законы статистики нас успокаивают - шансов на них нарваться у звездолета не так уж и много.
Я не помню точных цифр. Но помню что реальный шанс (заметный риск) возникает при полете на 1000 св.лет. На дистанциях перелета 10-100 св.лет риск, разумеется тоже есть. Но он намного ниже чем риск вам сегодня возвращаясь с работы, погибнуть в  транспортной аварии. Но это же не значит, что вы не сядете за руль и не зайдете в троллейбус, трамвай, метро… Верно?

Что касается паруса. Если парус пробьет крупный метеорит, то в силу того что парус почти ничего не весит, "дырка" в нем будет с метеорит. То есть метеорит и парус друг друга почти не заметят. Да, неприятное явление. И оно на такой огромной площади будет иметь место. Но это будут ЕДИНИЧНЫЕ случаи. Основная масса межзвездной материи - газ. Пыль - ничтожная доля этой массы. А камни - это уже совсем ничего.

[Andrew Gontchev]

Нет, ну разумеется! Если речь идет о годах... А у нас парус действительно должен годы выжить.
Но что тут позитивно?
Не надо ждать эпохи лазерных фотонных парусников-звездолетов что бы выяснить насколько сверхтонкие паруса пригодны как паруса. Для таких парусов есть задачи в околосолнечном космосе поскромнее.
Вообще гворя, о сверхэффективных парусах вечно говорят о модных нынче нано-материалах.
Тот же Форвард, говорил уже не о сплошном алюминии а о перфарированном (с дырочками в 1/10 длины волны). Зубрин в статье выше тоже говорит о перфорации.  О применении в итоге сложного, компазитного нано-паруса из углеродных трубок…

http://oyhus.no/pics/Solar_sail.gif

То есть, тут открывается не пространство, а  целая бездна  возможных решений.
Другое дело, что квадратный метр такого паруса из чудо-нано-материалов - удовльствие за пределами добра и зла… сейчас… Но как раз тут то и можно вспомнить Наполеона, который самых именитых гостей кормил… алюминиевыми ложками, а кто попроще довольствовался золотом и серебром…


Но понимая, насколько все же это должно быть ДОРОГО, я поэтому и планирую 1000 км полотнище делать все же из материала "подешевле" и "потолще" (Дрекслер показал технологию осаждения алюминия в вакууме, описал машинку для этого). Скрипя сердце перешел с алюминия на бериллий… Хотя я уверен что в борьбе за реализацию идеи такого паруса в металл, еще столько раз придется отступить от принципа "попроще-подешевле", что мама не горюй!
Нанотехнологии в любом случае пойдут в ход. В рипстопах, в такелаже (или стропах)… Там тонкостей и мест для еще массы тупиковых проблем и изящных их решений хватит с головой.
Это на первый взгляд парус - вещь примитивная. Но когда доходишь до деталей… В итоге получается изделие, которое, знай мы все тонкости сразу, казалось бы невозможным.
Мы уже это проходили ни раз в той  же авиации в той же космонавтики. Будем проходить и дальше! А другого пути нет! Через тернии к звездам!

Перфорация 1/10 длины волны моментально исчезнет, в силу текучести материала (алюминий к примеру очень текуч) эти дырки просто "заплывут". Нано нити - тоже муть, еще 50 лет назад обнаружили, что микроволокно имеет удельную прочность на порядки выше макро-куска из того же материала. А что проку? При изготовлении строительных длин волокна (ну хотя несколько метров, чтобы каболки сплести) эффект исчезает (невозможно протащить через фильеру такую длину идеально однородно.
Бериллий - вероятно лучший констркуционный материал для парусины, но обрабатывается он с рыданиями, хотя на нашем свечном заводике из него сферы со стенкой 5 микрон на токарке умудрялись вытачивать
Кстати, он вовсе не такой дорогой, где-то у меня вилка от подвеса гироскопа из бериллия валялась

[Andrew Gontchev]

Что касается паруса. Если парус пробьет крупный метеорит, то в силу того что парус почти ничего не весит, "дырка" в нем будет с метеорит. То есть метеорит и парус друг друга почти не заметят. Да, неприятное явление. И оно на такой огромной площади будет иметь место. Но это будут ЕДИНИЧНЫЕ случаи. Основная масса межзвездной материи - газ. Пыль - ничтожная доля этой массы. А камни - это уже совсем ничего.

Алес, не факт, видел когда-то в "мытищинском институте" сверх-скоростную съемку: пуля (~10кмс) доблит в кусок газеты "Правда" (в гулбоко-вакуумной камере). Пуля в пыль, на газете в месте улара - мелкие царапины. То есть кинетика при взаимодействиях на сверх-высоких скоростях- вообще вещь в себе. Нисколько не удивлюсь,если при ударе метеорит распылится в пудру,а парусу - по барабану (и я даже догадываюсь почему так будет).

[alex_semenov]

Кстати, он вовсе не такой дорогой, где-то у меня вилка от подвеса гироскопа из бериллия валялась

Берилиевый парус "дорогой" в том смысле, что доля бериллия в веществе  вселенной 1E-7%, а алюминия 0.005%. Бериллий дороже алюминия в этом смысле уже в 50 000 раз.
Другая составляющая дороговизны - нанометровой толщины зеркальная поверхность.
Плюс необходимые механические, термические,  свойства,  плюс коэфицеент черноты с другой стороны…
Тут потребуется Технология! Выстраданная! С массой нюансов.
Я думаю что для начала нужно попробовать  ту же самую, что и для алюминия того же назначения.
Если вам действительно интересны эти тонкости, то почитайте вот это:

http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/16234/06483741.pdf

Принципиальная схема машинки для получения таких вот парусов из алюминия (прямо в космосе) нарисована на странице 27.

Что же касается ваших сомнений по поводу модных нынче нано-материалов, то я их тоже разделяю. Опасения, что тут мы тоже упремся в бесконечный частокол запретов и невозможностей... Поэтому я пока и РАСС-читываю на "дубовые" сплошные паруса.
Я не ставлю на эти технологии. Хотя если придавит... куда деться?

[Andrew Gontchev]

Кстати, он вовсе не такой дорогой, где-то у меня вилка от подвеса гироскопа из бериллия валялась

Берилиевый парус "дорогой" в том смысле, что доля бериллия в веществе  вселенной 1E-7%, а алюминия 0.005%. Бериллий дороже алюминия в этом смысле уже в 50 000 раз.
Другая составляющая дороговизны - нанометровой толщины зеркальная поверхность.
Плюс необходимые механические, термические,  свойства,  плюс коэфицеент черноты с другой стороны…
Тут потребуется Технология! Выстраданная! С массой нюансов.
Я думаю что для начала нужно попробовать  ту же самую, что и для алюминия того же назначения.
Если вам действительно интересны эти тонкости, то почитайте вот это:

http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/16234/06483741.pdf

Принципиальная схема машинки для получения таких вот парусов из алюминия (прямо в космосе) нарисована на странице 27.

Что же касается ваших сомнений по поводу модных нынче нано-материалов, то я их тоже разделяю. Опасения, что тут мы тоже упремся в бесконечный частокол запретов и невозможностей... Поэтому я пока и РАСС-читываю на "дубовые" сплошные паруса.
Я не ставлю на эти технологии. Хотя если придавит... куда деться?

Алюминий: тяжелый, текучий, зеркало быстро потускнеет.

[alex_semenov]

Нисколько не удивлюсь,если при ударе метеорит распылится в пудру,а парусу - по барабану (и я даже догадываюсь почему так будет).

Мы тут много страниц назад пропускали через парус пылинку соизмеримой толщины (десяток нанометров).  Выяснили (меня убедили) что пылинка ПРОСОЧИТСЯ (по сути) сквозь парус. При этом мы полагали что энергия поделится поровну. Если же "пылинка" окажется раз в 10 толще паруса, то в 10 раз больше выделившеся энергии достанется именно пылинке. Пролетев, скврозь парус она, разумеется "взорвется" как ядерный микрозаряд. Пролитит даже не оставив дырки! Но энергия в месте пролета будет настолько чудовищной, что там тоже случиться взрыв. Какие разрушения он создаст - предмет незаконченной дискуссии.

Но, как я понял, вопрос о камне с кулак относился не к парусу, а вообще к космическому кораблю. Скажем, если корабль наткнется на килограммовый камень лобовым щитом... Мало не покажется никому.
И тут уже нет разницы, чем и как звездолет был разогнан.
Я лично парус рассматриваю как ракету-носитель. Разогнал - выполнил задачу, можно отделить и пускай себе сгорит (если вам для чего-то другого не нужен) как последняя ступень носителя. Все равно для торможения нужна другая технология.

[hexagon]

Если в космосе есть звездная пыль то она тоже будет дырявить парус а в метеоритном потоке один метеорит встречается раз на 500 км но при большой скорости паруса он будет натыкаться постоянно на метеориты а если он ударит в мачту паруса и он поломается? Слишком конструкция слабая и что то мне подсказывает что с большой скоростью могут перемещаться только фотоны и электроны а больше объекты со световой скоростью не летают но даже если бы парус можно было разогать до большой скорости то он рассыпался бы на части он перегрузки ускорения.Материя на высоких скоростях переходит в энергетическое состояние и мы просто не выжили бы.
А парус в космосе выглядел бы красиво инопланетяне удивлялись  как на таких летают..

[Andrew Gontchev]

Но, как я понял, вопрос о камне с кулак относился не к парусу, а вообще к космическому кораблю. Скажем, если корабль наткнется на килограммовый камень лобовым щитом... Мало не покажется никому.
И тут уже нет разницы, чем и как звездолет был разогнан.

Алекс, Вы меня все время вынуждаете опять вспоминать мою инженерно-туманную юность.
Спроектировать Вам для паруса (полезной нагрузке) активную броню, как на современных "панзырях"?

[Проходящий Кот]

Если в космосе есть звездная пыль то она тоже будет дырявить парус а в метеоритном потоке один метеорит встречается раз на 500 км но при большой скорости паруса он будет натыкаться постоянно на метеориты а если он ударит в мачту паруса и он поломается? Слишком конструкция слабая и что то мне подсказывает что с большой скоростью могут перемещаться только фотоны и электроны а больше объекты со световой скоростью не летают но даже если бы парус можно было разогать до большой скорости то он рассыпался бы на части он перегрузки ускорения.Материя на высоких скоростях переходит в энергетическое состояние и мы просто не выжили бы.
А парус в космосе выглядел бы красиво инопланетяне удивлялись  как на таких летают..

Прочитайте основы:
http://go2starss.narod.ru/pub/E009_RMP.html
 

[Проходящий Кот]

Но, как я понял, вопрос о камне с кулак относился не к парусу, а вообще к космическому кораблю. Скажем, если корабль наткнется на килограммовый камень лобовым щитом... Мало не покажется никому.
И тут уже нет разницы, чем и как звездолет был разогнан.

Алекс, Вы меня все время вынуждаете опять вспоминать мою инженерно-туманную юность.
Спроектировать Вам для паруса (полезной нагрузке) активную броню, как на современных "панзырях"?

Хорошо бы конечно, но Масса такой системы сразу все погубит.....

[Andrew Gontchev]

Хорошо бы конечно, но Масса такой системы сразу все погубит.....

Не факт

[Проходящий Кот]

Идеальный Конечный Результат по Альтшуллеру? Хорошо бы, но слабо верится.....

[Andrew Gontchev]

Идеальный Конечный Результат по Альтшуллеру? Хорошо бы, но слабо верится.....

Честно - я не знаю кто такой "Альтшуллер", но я вспомню инженерную науку, нарушать законы Природы Она нам не всегда позволяла, но иногда была благосклонна то есть позволяла схитрить и закрывала на то глаза

[Проходящий Кот]

Автор ТРИЗа

[Калифорний]

Ребята, а парус нельзя использовать заодно и для торможения? Скажем летим из СС - солнечный ветер нас разгоняет, подлетаем к звезде-цели - ее ветер нас тормозит.

[Andrew Gontchev]

ТРИЗа

Попытка формализовать (алгоритмически) творческий процесс изобретательской деятельности? Верится с трудом. Изобретательство - это озарение (творчество в его подлинном понимании), формальным алгоритмом не описываться. К примеру дали инженеру Рутсу задание придумать конструкцию дешевого, технологичного в изготовлении, простого компактного насоса чудовищной производительности, чтобы наддувать воздух в плавильную печь...и он придумал Root's Pump без всяких "феполей" http://en.wikipedia.org/wiki/Roots-type_supercharger
 ...но это вне темы.