Техническая возможность межзвёздных перелётов

[Марина]

По поводу времени полёта:
- Заморозить можно не только экипаж, но и изоляцию.
- Инструкция от любого прибора на корабле: "...Гарантия - 2000 лет..."
- Человек не может жить вечно и модификация ДНК не поможет. Он просто забудет зачем и откуда вылетел.
- Возвращение на землю бессмысленно даже при субсветовой скорости. Дорога всегда в один конец. И, встретившись через сотни или тысячи лет, цивилизации людей будут очень далеки друг от друга.
- Если построить замкнутую экосистему на корабле: "..минимальная численость популяции высших позвоночных около 500 особей..." (не точная цитата и автора как всегда не помню.) - то можно поддерживать оборудование длительное время.
Всё сказанное относится не к субсветовым полётам, а к межзвёздным полётам вообще ("оффтоп"). Что касается темы форума, то процитирую сам себя (см. ссылку выше): "для разгона корабля до скорости света понадобится дефект массы топлива соизмеримый с массой корабля"

[bob]

...скорости света понадобится дефект массы топлива соизмеримый с массой корабля...

... и бесконечная прочность двигателей. Стругацкие для быковского "Луча" предложили "абсолютный отражатель", не подчинявшийся началам термодинамики

[Louis]

Возможно, аккумуляция фотонов (см. тему) даст возможность разогнать корабль до субсветовых скоростей. Если она реальна, эта аккумуляция...

[Марина]

Хотел задать вопрос. Какую массу корабля предполагается сбросить, чтобы достич скорости в 0,01·с? На мой взгляд цифра в 95% при межзвёздных полётах не приемлима.

[Mase]

Хотел задать вопрос. Какую массу корабля предполагается сбросить, чтобы достич скорости в 0,01·с? На мой взгляд цифра в 95% при межзвёздных полётах не приемлима.

Скорость явно нерелятивистская - это важно.

По закону сохранения импульса, все зависит от скорости "вылетающего тела" из "реактивной струи".
Если оно имеет 0.1с (в 10 раз больше), что тоже далеко не релятивистское значение, то тогда примерно 10% массы нужно выкинуть.
Энергия для этого нужна явно меньше энергии покоя содержащейся в массе корабля.

[Марина]

Фрмула Циолковского:
V_{максимальная}=V_сброса·ln(M_{c_топливом}/M_{без_топлива})

Но на разгон 1 кг корабля понадобится 40 минут работы ближайшей ГЭС (установленная мощность 2 ГВт)

[Mase]

Фрмула Циолковского:
V_{максимальная}=V_сброса·ln(M_{c_топливом}/M_{без_топлива})

Но на разгон 1 кг корабля понадобится 40 минут работы ближайшей ГЭС (установленная мощность 2 ГВт)

Конечно, закон правилен.
Если сбрасываемая масса мала и ее доля ко всей массе X, то формула Циолковского упрощается:

V_{максимальная}=V_сброса·ln(1+x)  или по закону малых чисел:

V_{максимальная}~V_сброса*x

т.е. доля сбрасываемой массы:

x ~ V_{максимальная} / V_сброса ~ 0.01с/0.1с ~ 0.1 ~ 10% от общей массы

[Марина]

>>Mase
Я и не утверждал, что ваш вывод неправилен. Просто при такой скорости истечения (0,1·с) понадобиться очень много энергии.
Здесь выбор между запасом энергии и запасом, сбрасываемого тела. Где оптимальное или допустимое соотношение?

[Mase]

>>Mase
Я и не утверждал, что ваш вывод неправилен. Просто при такой скорости истечения (0,1·с) понадобиться очень много энергии.
Здесь выбор между запасом энергии и запасом, сбрасываемого тела. Где оптимальное или допустимое соотношение?

Конечно же, надо оптимизировать параметры задачи: расход массы, энергии, безопасности полета, времени полета, и др. параметров.
Полностью с Вами согласен.

Если это 2 ГВт в течение 40 мин, как Вы посчитали, то это аннигиляция всего долей грамма вещества,

m = E/c^2 = (2e9*40*60)/(3e8)^2 = 4.8e12 Дж/ 9e16 ~ 2e-5 кг, т.е.  20мг

по сравнению с 1 кГ веса корабля, это 0.002%, т.е. пока премлемая часть.
Конечно, же лишь потому, что скорость далеко не релятивистская.
Как Вы правильно раньше заметили - корабль не сможет на своей собственной массе разогнаться до сильного релятивизма,
чтобы сыграть на эффектах сокращения времени. Поскольку энергия становится сравнимой и даже большей чем mc²
Оно и опасно для корабля и двигаться придется классически.

[Марина]

У меня получилось 50 мг, но это не важно дело в том, что это 50 гр. делящегося топлива (перевод сомнителен) - т.е. 5% массы корабля.
Скорость необходимая для полёта к ближайшим звёздам составляет 0,025·c (моего терпения на более длительный (>200лет) перелёт не хватит), а это или сброс 25% массы (деление 12,5%), или деление 30% (сброс 10%). Кстати столь медленные полёты это другая тема.

Ещё есть вопрос на который я не нашёл ответа: Для многих споров на этом форуме необходима таблица с удельными энергоёмкостями различных видов топлива:
 - химическое (бензин)--------------------------------------- 44 МДж/кг
 - деление --------------------------------------------------------
 - синтез -----------------------------------------------------------
 - с аннигиляцией и так ясно ------------------------------ Е=m·c²
 - электроаккумуляторы (свинцовый) ------------------ 0,13 МДж/кг
 - прочие электроаккумуляторы --------------------------
 - может что упустил -----------------------------------------

[Mase]

Я действительно ошибся 2 ГВт в течение 40 мин это 5e-5кг , т.е. 50 мг, но это не 50грамм, а именно миллиграмм, Т.е. 0.005% а не 5% массы от килограмма.
Хотя согласен, что КПД любого двигателя убогое - все равно все из массы не выжать, чтобы получить mc².

[Марина]

>>Mase
Опять друг друга не поняли.
50 мг это если использовать антивещество,а усли уран то около 50 г, впрочем надо энергоёмкость найти.

[Louis]

Снова хочу обратить Ваше внимание, что при полной аккумуляции фотонов солнечного излучения (~1мг "массы" света на 1м²  в секунду на расстоянии Земли от Светила) НИКАКОЙ электростанции на звёздном корабле не понадобится. При этом для разгона до 0.3с понадобиться 25% массы корабля.

Кроме того, прав ли я, считая, что в радиусе 10 световых лет от Солнечной системы около 100 подобных Солнцу звёзд?

[Mase]

Снова хочу обратить Ваше внимание, что при полной аккумуляции фотонов солнечного излучения (~1мг "массы" света на 1м²  в секунду на расстоянии Земли от Светила) НИКАКОЙ электростанции на звёздном корабле не понадобится. При этом для разгона до 0.3с понадобиться 25% массы корабля.

Кроме того, прав ли я, считая, что в радиусе 10 световых лет от Солнечной системы около 100 подобных Солнцу звёзд?

Где-то Вы ошиблись.

У Солнце мощность порядка 1кВт на м².
Значит за секунду это будет порядка 1 кДж энергии. Поэтому 1мг "массы" - это явно на многие порядки больше.

1мг = 10^-6кг
E_1мг = mc² = 10^-6*(3*10⁸)² ~ 10¹¹ Дж, т.е. в 100 миллионов раз больше чем 1 кДж.
Т.е. Солнце очень слабо на таком расстоянии.

[Louis]

Где-то Вы ошиблись.

У Солнце мощность порядка 1кВт на м².
Значит за секунду это будет порядка 1 кДж энергии. Поэтому 1мг "массы" - это явно на многие порядки больше.

1мг = 10^-6кг
E_1мг = mc² = 10^-6*(3*10⁸)² ~ 10¹¹ Дж, т.е. в 100 миллионов раз больше чем 1 кДж.
Т.е. Солнце очень слабо на таком расстоянии.

Цифра эта (1мг "массы") есть постоянная давления солнечного света, взятая из расчётов солнечных парусов. Если даже она меньше в тысячу раз (микрограмм вместо миллиграмма), этого более чем достаточно. И именно поэтому можно говорить о накоплении массы света, как рабочего тела со скоростью истечения, равной с.

[Зуек]

Mase
"У Солнце мощность порядка 1кВт на м2."
Уточню: Средняя мощность солнечного излучения в космосе на орбите Земли ≈1800 Вт/ м²

[Марина]

Странно, почему по моим данным 700 Вт/м²?

>>Louis
Про расчёты солнечного паруса - это интересно, нельзя ли по подробнее.

[Зуек]

Странно, почему по моим данным 700 Вт/м²?

Скорее не странно, а закономерно, эти данные больше соответствуют наибольшей мощности солнечного излучения на поверхности Земли, где-то для средней полосы России. Считал для 45 параллели зимой ~300, летом ~900, средняя за год ~700 (с учетом рассеяния и поглощения в атмосфере).

[Марина]

>>Зуек
Точно я же энергетикой занимаюсь.

[Louis]

>>Louis
Про расчёты солнечного паруса - это интересно, нельзя ли по подробнее.

Да убей меня Бог лаптем, если я могу дать ссылки на ресурсы интернет... Данные получены из научно-популярных книг К. Гильзина и Феоктистова (того самого космонавта). Первого читал в своё время преизрядно... Кстати, то же самое писала в своё время серия "Космонавтика и астрономия" общества "Знание". Поднимите подшивки за 1990 год.