Колонизация галактики через ближайшие звёзды, удельная мощность и время перелёта

[sharp]

Предлагаю лететь на дереве.

[MenFrame]

я к тому, что цивилизация на миллиард лет старше нас - практически невероятно

И что такого произошло за миллиард лет, что радикально изменило вероятность?

[LonelyWanderer]

Я может что-то пропустил, но речь идёт только о том, что одна планета будет колонизировать другие? А уже колонизированные планеты не будут этим же заниматься, процесс не будет идти лавинообразно согласно сабжу?

[6th Book]

за миллиарды лет до нас в галактике появлялись цивилизации

очень вольное допущение
разве определен максимальный на сей момент возраст землеподобных планет?

Наличие/отсутствие землеподобных планет определяется соответствующей металличностью звёздного населения или при больших z - соответствующей металличностью АЯГ/квазара

(кликните для показа/скрытия)

https://arxiv.org/abs/1109.6304v1   https://arxiv.org/pdf/1109.6304v1.pdf
Analysis of old very metal rich stars in the solar neighbourhood
https://arxiv.org/abs/1409.3543v1   https://arxiv.org/pdf/1409.3543v1.pdf
Heavy elements in old very metal-rich stars

(кликните для показа/скрытия)

Будьте добры ссылку дать.

От примерно https://arxiv.org/pdf/0901.0974.pdf до примерно https://arxiv.org/pdf/1703.03808v1.pdf по  поиску high metallicity at high z в пре-принтах. В 2004 году вышла статья в Astronomy Reports ( Volume 48, Issue 5, May 2004 ):
A possible origin of the high metallicity in the nuclei of massive galaxies and quasars

Abstract

According to current observations, the relative abundance of gas-phase metals in distant quasars with ages of only ∼10⁹ yr (z∼5) can be appreciably higher than the solar abundance. We show that there are two main ways to explain the high metallicity of these galactic nuclei: a high gas density in the central regions, or an increase in the minimum masses of forming stars to several solar masses. The results of numerical modeling confirm this conclusion.

A. V. Moiseev, A. V. Tutukov, D. S. Wiebe, B. M. Shustov
Как минимум, двое из четырёх авторов - зарегистрированы на Астрофоруме и смогут при желании рассказать что изменилось в представлениях о природе высокой металличности на z∼5 и более за прошедшие тринадцать лет

REM: наверное не стоило быть столь категоричным в для Вас не-профи вопросах?
 

[дерево]

Я может что-то пропустил, но речь идёт только о том, что одна планета будет колонизировать другие? А уже колонизированные планеты не будут этим же заниматься, процесс не будет идти лавинообразно согласно сабжу?

Да, лавинообразно

\[N = \frac{{{N_{\max }}{2^{\frac{t}{T}}}}}{{{N_{\max }} + {2^{\frac{t}{T}}}}}\]

Но период в показатели степени, зависящий от предельных возможностей цивилизации, может оказаться сотни миллионов лет

\[T = \frac{{1,7 \cdot {{10}^{11}}}}{{{t^3}{P_{уд}}k}}\]

И тогда заметное заселение галактики уже может происходить много дольше, чем она существует. Так же увеличение интервала времени встречи пригодной планеты к заселению уменьшает вероятность (которая в вышеприведенных расчётах не учитывалась) выживания цивилизации на родной планете.

[crazy_terraformer]

С точностью до наоборот

излучатель не проблема - он никуда и так не летает, может быть сколь угодно громадным (тем более что, повторяю, дел ему найдется и без разгона звездолетов)

Таки летает по орбите вокруг звезды. Угол падения лазерного пучка на парус меняется, интенсивность падает до нуля если на пути пучка попадает Солнце или какой-либо его спутник. Т.е. требуется орбитальная группировка излучателей на гелиоцентрической орбите, а с учётом расхождения лазерного пучка с расстоянием, таких группировок потребуется несколько. И на некотором удалении от Солнца эти излучатели будут снабжаться приёмниками лазерного излучения и накопителями энергии. Т.е. для питания лазерного паруса потребуется энергосеть излучателей, заряжающая узловые станции-излучатели в русле траектории парусника.
Полагаю, базой для большинства узлов сети будут(в порядке нарастания численности) ледяные спутники планет, астероиды, оортоиды, койпероиды.
Их вещество послужит в качестве источника материала для химических накопителей энергии и для охлаждения приёмников и излучателей. В качестве охладителя для накопителей электромагнитной энергии в криостатируемых сверхпроводниковых катушках.

парус - да, должен быть большим, но в чем тут проблема-то?
термоядерному звездолету сколько с собой реактивного рабочего тела надо брать-то на единицу полезной нагрузки?

Парус должен быть большим, но на этапе разгона, до того как только световое давление сможет поддерживать его высокую скорость,он будет обременён электроракетными двигателями и рабочим телом. Хотелось бы, чтобы было возможно с определённной скорости зачёрпывать парусом межзвёздную плазму и ускорять её, заменяя ей часть массы рабочего тела, т.е. брать на корабль меньше лишней массы.
И это не двигатель Бассарда
А когда корабль выходит  на "крейсерскую" скорость, он сбрасывает двигатели, баки.В принципе их можно превратить в возвращаемую ступень,если они захватят с собой старый парус из фотоэлементов.
А новый парус будет лёгкий в виде металлизированной тонкой плёнки на каркасе из нанотрубок. Он будет ремонтопригоден
Такой вот полёт мысли...

[дерево]

К статье New stellar encounters discovered in the second Gaia data release от 19 May 2018 приложена полная таблица 2, из которой для интервала времени 10 млн.лет и сближений менее 10 св.лет

можно получить чуть более точную зависимость количества сближений \(n\) от дистанции \(D\) [св.г.] и промежутка времени \(\Delta t\) [млн.лет]
\[n \approx 0,26 \cdot D^2 \cdot \Delta t\]

Учитывая, что средняя относительная скорость звёзд составляет в их таблице 0,00016\(c\), то при получении зависимости для −5…+5 млн.лет необходимо охватывать расстояния до 250 парсек для большей точности. Но на таком большом расстоянии, предполагаю, точность измерения векторов скоростей уже недостаточная и даже нет данных в таблице. Для интервала времени −1…+1 млн.лет у них даны расстояния лишь до 10 парсек.

В этом случае зависимость получается чуть-чуть оптимистичнее
\[n \approx 0,33 \cdot D^2 \cdot \Delta t\]

[Проходящий Кот]

С точки зрения этой темы нас интересуют сближения на .1 светового года

[gas]

Появись в галактике хоть одна высокоразвитая цивилизация, она заселит галактику гораздо быстрее, чем вы будете ждать времени, когда какая-нибудь звезда появится близко к Земле, и да, где гарантии, что земная цивилизация вдруг окажется бессмертной, и доживет до того момента не усев окончательно деградирова, как она усиленно деградирует именно сейчас???
Есть тема про быструю колонизацию галактики землянами https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,162669.0.html

[ЕАМ.]

Учитывая, что средняя относительная скорость звёзд составляет в их таблице 0,00016c, то при получении зависимости для −5…+5 млн.лет необходимо охватывать расстояния до 250 парсек

А вот здесь приведена ближайшая перспектива сближений звезд с нашим Солнцем.


Так что можно спать спокойно ближайшие 50 тыс.лет.

[дерево]

С точки зрения этой темы нас интересуют сближения на .1 светового года

Да, и аппроксимируя таблицу 2 на большие интервалы времени получается 300...400 млн.лет периодичность сближение на расстояние менее 0,1 св.г. А ведь ещё нужна пригодность и интересность звезды для колонизации.

Появись в галактике хоть одна высокоразвитая цивилизация, она заселит галактику гораздо быстрее, чем вы будете ждать времени, когда какая-нибудь звезда появится близко к Земле

Не видно причин для полёта переселенцев на расстояния более нескольких десятых долей св.года, так как много менее затратно жить на родной планете.

Если энергия 0,01…0,1 ТДж/кг (с учётом массы корабля) эквивалентна затратам для жизни на Земле

и да, где гарантии, что земная цивилизация вдруг окажется бессмертной, и доживет до того момента не усев окончательно деградирова

Гарантий нет, и потому вероятность заселения галактики кем либо ещё сильнее падает.

А вот здесь приведена ближайшая перспектива сближений звезд с нашим Солнцем.

Так что можно спать спокойно ближайшие 50 тыс.лет.

Там перспектива для всех измеренных звёзд и ближайшее сближение лишь через 1,2 млн.лет на расстояние 0,17...0,27 св.года.

[ЕАМ.]

Там перспектива для всех измеренных звёзд и ближайшее сближение лишь через 1,2 млн.лет

Я устану ждать.

[Инопланетянин]

разве определен максимальный на сей момент возраст землеподобных планет?

Например, данные Вики Воробьёвой. https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,122938.msg2995984.html#msg2995984

Наличие/отсутствие землеподобных планет определяется соответствующей металличностью звёздного населения или при больших z - соответствующей металличностью АЯГ/квазара

Согласно тем же данным Вики металличность влияет на распространённость юпитеров, что, конечно, неочевидно.

[Изобретатель]

http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum9/topic16706/  А как вам это?

[Виктор С.]

Колонизация галактики Солнечной системы -  так правильнее наверное звучало бы название этой темы, имхо...  Человечество скорее всего  в будущем так и не вырвется за пределы Солнечной системы и в лучшем случае ее и будет осваивать в долгий период своего будущего существования и развития...

[ЕАМ.]

Колонизацию планет солнечной системы следует рассматривать в качестве первого шага к колонизации экзопланет у ближайших звезд.
А сама колонизация экзопланет необходима, если Человечество не захочет гибнуть из-за неизбежного исчерпания солнечной энергии, а вознамерится "пережить" родительскую звезду.

[gas]

Цитата: gas от Вчера в 23:49:08Появись в галактике хоть одна высокоразвитая цивилизация, она заселит галактику гораздо быстрее, чем вы будете ждать времени, когда какая-нибудь звезда появится близко к Земле

Не видно причин для полёта переселенцев на расстояния более нескольких десятых долей св.года, так как много менее затратно жить на родной планете.

Цитата: дерево от 31 Июл 2019 [14:04:16]Если энергия 0,01…0,1 ТДж/кг (с учётом массы корабля) эквивалентна затратам для жизни на Земле
Цитата: gas от Вчера в 23:49:08и да, где гарантии, что земная цивилизация вдруг окажется бессмертной, и доживет до того момента не успев окончательно деградировать.

Гарантий нет, и потому вероятность заселения галактики кем либо ещё сильнее падает.

У землян нет ни малейших гарантий что они переживут ближайшую тысячу лет на Земле, а вот высокоразвитые цивилизации по определению бессмертные, или почти бессмертные, и для них колонизация ПУСТОЙ галактики не большая проблема и не сильно много времени займет.
То что оставаться на земле энергетически выгоднее, чем переселяться на другие звезды, это ни разу не аргумент, аналогично можно запереться в квартире, и минимально сократить сообщение с окружающим миром, и считать, что ты что-то там сумел "много" съекономить, вот только желающих экономить подобным образом вы вряд ли вообще сыщете.

[crazy_terraformer]

Из википедии.

Предполагаемое расстояние до внешней границы Облака Оорта от 50 000  а.е. — 100 000 а.е. .

Световой год год равен 63 241,077 астрономической единицы (а.е.).
Т.е. граница Солнечной системы находится на расстоянии от ~ 0.7906254 до 1.5812507 светового года.
Есть, где приткнуть узловые станции — накопители и передатчики энергии. Корабль может разгоняться используя внешний источник энергии почти три четверти светового года, а если верна оптимистичная оценка, то 1 целую и почти три пятых светового года.
Сеть узловых станций будет иметь огромное оборонное и широкое народнохозяйственное значение. Оборонное значение: отслеживание всех объектов опасных для Земли, ея баз и колоний, кораблей и станций  в Солнечной системе; отслеживание и коррекция их орбит(возможно с последующей утилизацией).
Народно-хозяйственное это снабжение энергией:
1)инфраструкры, передвигающие объекты Оорта на траектории столкновения с Марсом и Венерой в целях их терраформирования;
2) баз и колоний в Солнечной системе, вплоть до прогрева поверхности Марса, Цереры, Каллисто, Ганимеда, Титана

[Dim Dim]

Сеть узловых станций будет иметь огромное оборонное и широкое народнохозяйственное значение.

Прям слезу вышибло. 

[alex_semenov]

Есть тема Ползучая экспансия.
...
Полагаю, темы нужно объединить.

Там тема про колонизацию, основанную на утверждении, что каждые ~50 млн.лет звезды встречаются достаточно близко для заселения. А тут в первую очередь рассматривается связь интервала времени \(T\), с которым встречаются пригодные звёзды, с предельными возможностями цивилизации: удельной мощностью \(P_{уд}\) и длительностью полёта \(t\), с учётом доли \(k\) пригодных звёзд.


А уже как следствие можно обсуждать колонизируемость галактики за миллиарды лет.

Я так понял, вы цитирует свежую западную работу?
В принципы парни (авторы) - молодцы. Сделали обобщение. Но мы здесь на этом форуме уже наверное лет десять как вывели основной закон зведоплавания, утверждающий что главное препятствие на пути к звездам именно удельная мощность звездолета (не важно какой конструкции привода).
Поэтому тема ползучей экспансии (или пекулярной экспансии) и рассматривалась сообществом местных гуру здесь очень узко УЖЕ в контексте всем ОЧЕВИДНЫХ мощностных ограничений. Как раз именно как ПОСЛЕДНЯЯ возможность экспансии, если в будущем не будет прорывов в технологиях привода (AlexAV как хороший физик тот самый "информированный оптимист"- самый большой скептик в сообществе местных экспертов) и придется пользоваться либо ионным звездолетом с 1 кв/кг (достигнуть чего  надо еще очень даже сильно постараться! Сейчас мыслимы лишь 100 вт/кг) либо использовать взрыволет Дайсона с консервотивной оценкой удельного импульса (усредненной скорости истечения для него) в 1000 км/с и маневра Оберта у обеих звезд (плюс-минус 300 км/с). Для взрыволета нет проблемы удельной мощности. Но есть проблема удельного импульса. Однако в обеих случаях результаты сопоставимы. Для  перелет на дистанцию меньше 0,1-0,5 св. года такие средства вполне мыслимы за разумное время (порядка 100-300 лет).

Что же касается темы БАРЬЕРА удельной мощности звездолетов вообще, то она куда богаче, чем можно было бы ее запихнуть в обобщающую формулу.
Да, согласен. Можно и нужно.
Вот например перелет  дважды идеализированной ракетой (у нее оптимальное истечение для выбранной удельной мощности и при этом у нее идеальная траектория. Она нигде не летит по инерции. Она все время разгоняется или тормозит, то есть удельная мощность такой идеальной ракеты - ТЕОРЕТИЧЕСКИ минимальна как по траектории так и по истечению):



Для других приводов (например прямоточки Бассарда или вообще абстрактных гипотетических приводов с заданной  траекторией разгона-торможения) меняется только коэффициент для кубического закона зависимости T (времени перелета) от w (удельной мощности). Я понимаю, что вы ничего не поняли глядя на этот график. Но вот тут, я одному товарищу пытался провести "лекбез" на тему удельной мощности как главной проблемы звездплавнания. Тогда попытка оказалась безуспешной. Но возможно вам будет интересно?
Авторы статьи, которую вы тут предложили пошли еще дальше и сделали совсем сильное обобщение. Связали удельную мощность привода, сближение звезд, плотность подходящих планет (это нынче - обязательный тренд! мэйнстрим!!!) и  парадокс Ферми. Достойная попытка, надо признать! Умницы.
И тем нем не менее, "не все тут  в Крыму так однозначно" (с).
Слишком уж много ЗАФИКСИРОВАННЫХ допущений что бы получить это красивое семейство кривуль (ведь там логарифмическая шкала же!)
Я же обычно разделяю мух от котлет.
Да, пекулярная (ползучая) экспансия нами (мною во всяком случае) рассматривается как "последний довод королей". Если никаких прорывов в технологиях межзвездных приводов больше не будет. Для себя я это называю "Проект Сиддхартха" (умение ждать, голодать, думать. "Всего лишь". Г. Гессе)



Но даже так, получается слишком много  неизвестных в других "переменных" будущего прогресса, не связанных с технологиями звездоплавания.
Например.
Удельная мощность становится серьезным препятствием (реальным барьером, объясняющим парадокс Ферми) только, если обязательно нужна "брутальная колонизация". То есть экспедиция несущая зародыш жизни и разум в первозданном виде. Для людей это колония не менее 1000 человек с заметной частью биосферы Земли (пусть сильно модифицированной). По моим оценкам обитаемый модуль не менее 100 000 тонн массой.
Но это лишь один из МЫСЛИМЫХ способов экспансии, самый консервативный, и наверняка самый МАЛОВЕРОЯТНЫЙ.
Есть же целый спектр ВОЗМОЖНОСТЕЙ прогресса организованной материи здесь на Земле в ближайшее тысячелетия (всего лишь!) на самом краю которого (спектра) находится, скажем обитающий в околосолнечном космосе машинный нано-саморепликатор с ИИ, который может впадать в тысячелетнюю спячку. Ему сближение звезд (да еще и как-то там подходящих!) не нужно. Да, сейчас это фантастика.
Но мы же ведь делаем обобщения на парадокс Ферми и значит на уже прошедшие миллиарды лет у других цивилизаций, верно? То есть рассматриваем весь спектр мыслимых возможностей.
Кстати, в этом случае очень МОДНЫЙ вопрос о подходящих планетах (звездах) становится бессмысленным. Любая звезда как источник энергии и материи может оказаться пригодной для колонизации такой форме разумной материи.
Во времена моей молодости (70-е, 80-е) такой взгляд на космос был самоочевидным. Колонии ОНейла были на слуху и считалось что люди волне могут освоить для постоянной жизни голые камни (луны, астероиды, кометы) околосолнечного космоса. Но в конце века случился экзопланетарный бум в астрономии  и у всех неофитов теперь съехала крыша на прямом переселении с Земли на экзоЗемлю, минуя освоение лун, астероидов, комет,  голого космоса.
Я лично считаю сам по себе этот подход -  запредельным бредом.
Куда большим, чем ИИ размером с бактерию.
Но кого теперь можно в этом убедить? "Рок-энд-ролл мёртв, а я еще нет!" (с)
Мы живем в мире где бред обыкновенный (приятные мне  фантазии) сменяется бредом полным (фантазиями мне малоприятные).