Полет к звездам становится реальнее

Б.г.>На 0.1 светового года - на пределе, а на десять световых лет - действительно, не выйдет. Но за 0.1 св.г. мы его разогнать успеем.
Значит способ годится только для ускорения автоматических зондов для изследования с пролетной траектории.
А Вы обратили внимание на требуемую мощность? Я не знаю как КК сможет принять ее и не испариться в первую же секунду. Да это же супероружие! Если вообще можно создать такой СУПЕРЛАЗЕР, посылающий на тысячи а.е. в неперерывном режиме луч энергии мощностью с ядерный взрыв, то никакой "Стар дистройер" нам не страшен. Только научиться обнаружывать эго на таком расстоянии.

Димитър>Значит способ годится только для ускорения автоматических зондов для изследования с пролетной траектории.

Так вы же сами сказали, что с ускорение 10 м/с² можно на 1200 а.е. разогнать, а 0.1 светового года - это 20600 а.е. примерно.

Димитър>А Вы обратили внимание на требуемую мощность?

Простите, а как вы ее посчитали? Мощность - первая производная энергии по времени, берем формулу кинетической энергии - E=mV²/2 дифференциируем, и получаем P=ma²/2

Т.е. p в ватах ка кг массы корабля всего 400 Вт, без учета потерь, что я не правильно считаю? А вы что ли через работу считали?

Кстати реальный проект, который разрабатывал помоему центр Маршалла предусматривал зонд с парусом 400х400 м (т.е. 0,16 км²) весом ~40 тонн и ускоряеть его мазером. Для ускорения требовался источник энергии на луне мощностью 10 ГВт (но не мазер, мазер меньше).

Димитър>>Значит способ годится только для ускорения автоматических зондов для изследования с пролетной траектории.
CaRRibeaN>Так вы же сами сказали, что с ускорение 10 м/с² можно на 1200 а.е. разогнать, а 0.1 светового года - это 20600 а.е. примерно.
Разогнать МОЖЕТ БЫТЬ возможно, а остановить у цели таким способом НИКАК НЕЛЬЗЯ !
20600 а.е. - это 0.1 парсек., а 0.1 светового года - примерно 6400 а.е.

CaRRibeaN>Мощность - первая производная энергии по времени, берем формулу кинетической энергии - E=mV²/2 дифференциируем, и получаем P=ma²/2. Т.е. p в ватах ка кг массы корабля всего 400 Вт, без учета потерь, что я не правильно считаю? А вы что ли через работу считали?
Вы ошиблись только на 6 порядков. Я не дифференциировал, а решал численно - у меня компютер есть Вычислял E=mV²/2 через определенный интервал времени Т и делил Е/T = N. Кстати, если а = конст., требуемая мощность N постоянно увеличивается. Если N = конст. - ускорение а уменьшается с увеличением скорости.
V кm/s S(ae) t(d) N sr MW/kg
a = 10 m/s2 -> 100000 3333 116 500
60000 1200 69.4 300
30000 300 34.7 150

a = 20 m/s2 -> 100000 1667 57.9 1000
60000 600 34.7 600
30000 150 17.4 300
здесь: V кm/s - конечная скорость
S(a.e.)- путь, нужный для ускорения
t(d) - время ускорения в дней
N sr MW/kg - СРЕДНЯЯ мощность (при к.п.д.= 100% !) при постоянном ускорении а.

CaRRibeaN Кстати реальный проект, который разрабатывал помоему центр Маршалла предусматривал зонд с парусом 400х400 м (т.е. 0,16 км2) весом ~40 тонн и ускоряеть его мазером. Для ускорения требовался источник энергии на луне мощностью 10 ГВт (но не мазер, мазер меньше).
А до какой скорости и каким ускорением?
Если а=10 м/с2, V = 30 000 км/с - N sr меньше 6000 Гвт невозможно!

Повторяю свою цитату из топика "неустранимые проблемы..."

Адрон> Для перелета в один конец без возвращения обратно и идеальной релятивистской ракеты (вся масса-энергия -в реактивную струю (фотонов, нейтрино, не важно) скажем, при расстоянии 4 св.года при разгоне на 1 g и торможении на одном g по часам Земли пройдет 4.46 года, по часам на корабле 3,05 года.Максимальное V/C составит 0,9169. Если хочется конечную массу в 1000т (на Проксиме), то начальная составит 23058 т (это для ИДЕАЛЬНОЙ с КПД 100%!).Мощность в начале разгона 6,78*10¹⁶ ВТ.

Т.е. ~10⁷ ГВт 2,9ГВТ/кг в начале пути...

Carribean>Простите, а как вы ее посчитали? Мощность - первая производная энергии по времени, берем формулу кинетической энергии - E=mV2/2 дифференциируем, и получаем P=ma2/2

???!

dE/dT=v(t)²/2*dm(t)/dt+mv(t)*dv(t)/dt но ни как не ma² Откуда 400 вт/кг ???

Адрон>dE/dT=v(t)2/2*dm(t)/dt+mv(t)*dv(t)/dt но ни как не ma2 Откуда 400 вт/кг ???

А почему у вас масса-то переменная, для корабля с зеркалом???

Адрон>Т.е. ~10⁷ ГВт 2,9ГВТ/кг в начале пути...

Во-1 это для другой схемы, реактивной, во-2 у вас там только циферки, без расчета. Я лично не очень допираю, как сделан расчет.

Димитър>Разогнать МОЖЕТ БЫТЬ возможно, а остановить у цели таким способом НИКАК НЕЛЬЗЯ !

А оно надо? Тем более, что приводились методики торможения у другого солнца. Конечно просвистеть мимо на скорости 0,1 С - это печально....

Димитър>Вы ошиблись только на 6 порядков.

у слава богу, Адрон вон с вами не согласен, грит что почти на 7

Димитър>Кстати, если а = конст., требуемая мощность N постоянно увеличивается.

Так, хорошо, хотелось бы еще физически это объяснить, почему при практически одном и том же доставляемом импульсе тело с постоянной массой теряет ускорение? Из-за отношения скоростей что ли?

А куда собственно пойдёт луч, отражённый от зеркала на астролёте? Вернётся на излучатель? Не станет ли излучателю слишком жарко, по крайней мере пока астролёт далеко не улетел?

С другой стороны, нельзя ли это использовать: переотразить луч к астролёту и получить экономию энергии излучателя?

Адрон>>dE/dT=v(t)2/2*dm(t)/dt+mv(t)*dv(t)/dt но ни как не ma2 Откуда 400 вт/кг ???

CaRRibeaN>А почему у вас масса-то переменная, для корабля с зеркалом???

речь идет не о корабле, а о правильном дифференцировании.По-любому mva это не ma2

Адрон>>Т.е. ~10⁷ ГВт 2,9ГВТ/кг в начале пути...

CaRRibeaN>Во-1 это для другой схемы, реактивной, во-2 у вас там только циферки, без расчета. Я лично не очень допираю, как сделан расчет.

посчитано для релятивистского случая с отн. малым изм. массы по-сравнению с массой корабля, поэтому - для зеркала оценка по порядку совпадет. Как сделан расчет - откройте задачник Сивухина - полно аналогичных задач - курс общей физики.

Димитър>>Вы ошиблись только на 6 порядков.

CaRRibeaN>у слава богу, Адрон вон с вами не согласен, грит что почти на 7

что 6, что 7 - оценка - не 400 вт/кг. Прямо удивился, как будто не Carribean писал. Обычно отличает точность.

CaRRibeaN> приводились методики торможения у другого солнца.
То, что я здесь читал - не методики, а только необоснованные предположения.

Димитър>>Вы ошиблись только на 6 порядков.
CaRRibeaN>у слава богу, Адрон вон с вами не согласен, грит что почти на 7.
У него скорость 0.9 С, у меня 0.1 - 0.2 С, так что противоречия нет.

CaRRibeaN>Насчет ma2 и mva - дык это вытекает из того, что у вас функция двух переменных, если же m константа, то пардон получаеться, как я написал, разве не так?

не так.

Адрон>речь идет не о корабле, а о правильном дифференцировании.По-любому mva это не ma2

Да тут скорее о физике явления, и как ее интерпритировать. Математика - это хорошо, но для начала надо бы разобраться что же там происходит, когда фотон импульс отдает. Я посмотрел как это описываться в разных учебниках, но пока окончательно не понял, импульс фотона имеет константу "с" в знаменателеи т.п. - никак не могу к механике свести.

А дальше уж решать диффиренциировать ли мне в частных производных, интегрировать ли численно или алгебры хватит.

Насчет ma2 и mva - дык это вытекает из того, что у вас функция двух переменных, если же m константа, то пардон получаеться, как я написал, разве не так?

Адрон>посчитано для релятивистского случая с отн. малым изм. массы по-сравнению с массой корабля, поэтому - для зеркала оценка по порядку совпадет.

Ну видимо. Осталось только понять как могут совпадать результаты численного интегрирования в лоб dE/dt и... чего? Может вы так же считали (в итоге)?


Я предпочел бы зайти через импульс - а значит силу-ускорение. Вот с обменом импульса пока не разобрался.

Адрон>что 6, что 7 - оценка - не 400 вт/кг. Прямо удивился, как будто не Carribean писал. Обычно отличает точность.

Обычно я точно стараюсь считать, когда понимаю физику и не спешу

Димитър>То, что я здесь читал - не методики, а только необоснованные предположения.

Да не, именно методика, только необоснованная Про торможение отделяющимся парусом.

Тем не менее эта проблема сложна.

Димитър>У него скорость 0.9 С, у меня 0.1 - 0.2 С, так что противоречия нет.

Да, я уже въехал сам.

Так, я таки не поленился, взял ручку и получил следующее - dV=1+dP, где

dV - элементарное прирощение скорости, за счет одного отражения фотона об зеркало
dP - соотношение импульсов фотона и корабля.

Т.е. dP постоянно линейно уменьшаеться с ростом Р корабля.

Однако 1 портит всю малину.

если мы запишем формулу сохранения импульса - p'=p + 2p1 где р и р' - это импульсы корабля до и после, а 2р - "обменны" импульс отраженного фотона, то еденичка сама вылезет при делении на p.

У кого есть мысли господа? Может я не учитывая релятивисткие эффекты какие?

Все понял.

Этот топик натолкнул меня на кое-какие прикидки:
Рассчитаем движение мазерного паруса, предполагая, что параллельный лазерный/мазерный пучок светит в плоский парус. Мощность источника света N, масса космического корабля M, его скорость V, импульс P.
Сила, действующая на парус, равна: F=2N/c, с-скорость света.
Далее F=dP/dt уже для корабля. P=MV/sqrt(1-(V/c)²); F=M*d/dt(V/sqrt(1-(V/c)²));
Т.е. имеем уравнение 2N/c=M*d/dt(V/sqrt(1-(V/c)²));
Итого V/sqrt(1-(V/c)²)=2Nt/(cM); Отсюда выражаем V и получаем зависимости скорости аппарата от времени и времени от скорости:
V=(2Nt/(cM))/sqrt(1+(2Nt/(M*c*c))²);
t=VcM/(2N*sqrt(1-(V/c)²));
Ускорение сами считайте
Видно, что при устремлении скорости к с получаем бесконечное время, т.е. скорость света недостижима.
Думается мне, что при скоростях до 0,5с можно считать, что корабль под дейсивием света летит равноускоренно и применить школьные формулы: S=a*t*t/2, где S-пройденный при ускорении путь. Для ускорения a формула громоздкая, но до скорости 0.5с можно считать, что
a=F/M=2N/(cM);
Пригодятся ещё такие соотношения:
N=acM/2;
S=Vmax²/(2a*(1-(V/c)²)), где Vmax - конечная скорость.
На основе данных формул получились такие результаты:
Принимаем массу корабля 100т. Для полёта людей к альфе (или проксиме?) Центавра на расстояние 4,25 св.г. с ускорением а=10 м/c² при достижении скорости 0.5с получаем мощность источника
света 1.5*10¹⁴ Вт. Разгон совершится за 7 месяцев и скорость в 0,5с достигнется на расстоянии 22000 а.е. от Земли.

В более жестком варианте автоматической станции, движущейся с ускорением 100м/c² N=1,5*10¹⁵ Вт, скорость достигается за 20 суток на расстоянии 2142 а.е.
В обоих случаях полет до альфы Центавра будет длиться 9 лет по часам Земли.

А теперь видимо более реальные варианты разгона корабля до достижения максимума на расстоянии 100 а.е.:

В первом случае a=10 м/c², N=1,5*10¹⁴ Вт, t=14 суток, достигнутая скорость 12000 км/с.
Во втором варианте a=100 м/c², N=1,5*10¹⁵ Вт, t=4,3 дня, достигнутая скорость 38000 км/c.

Т.е. если предполагать, что дальше 100 а.е. сфокусировать пучок неудастся, солнечный парус ничем не лучше термоядерного корабля Дедал, который тоже способен достичь 30000 км/c, зато фокусировки не требует. Короче рост скорости паруса связан с дальностью фокусировки. Впрочем вопрос ещё и в том, реальны ли источники света/э.м. волн с мощностями порядка 10¹⁵ Вт.

А почему именно света? Почему не пучок ионов? Или, скажем, сфокусированная ионная составляющая солнечного ветра?

Я понимаю, что это трудно.... но кто мешает помечтать... в конце-концов, мазер на 10¹⁵ Вт тоже в космос пока не вывели . Заякориться за какую-нибудь планету (чтобы ценное оборудование не улетело ), собрать солнечный ветер магнитным полем - и направить на парус. Оборудование стационарное - поэтому мы можем не мелочиться и сделать фокусирующую систему хоть с Юпитер размером. Более того, коль скоро у нас ускоряющий пучок - ионный, то можно и парус сделать - магнитным. И даже еще более того - это реальная схема как для старта, так и для торможения 'таранного' прямоточного корабля. При торможении сначала уходит 'вперед' основная часть, фокусирует солнечный ветер в котором тормозится мЕньшая часть.

DIJ>Этот топик натолкнул меня на кое-какие прикидки:
DIJ>Рассчитаем движение мазерного паруса, предполагая, что параллельный лазерный/мазерный пучок светит в плоский парус. Мощность источника света N, масса космического корабля M, его скорость V, импульс P.

Далее, вроде, всё правильно. Но есть различие между мощностью (длиной волны фотонов) в излучателе и мощностью (длиной волны) на поверхности паруса - Доплер, однако.

А на счёт сравнения с "Дедалом" - есть сужественная разница. У паруса двигатель (излучатель) многоразовый. А у "Дедала" экипаж одноразовый .

Вот только затормозить систему у звезды парусом не удастся. Если принять ускорение 10g, то, как показано ранее DIJ, потребуется мощность 1015 Вт. У солнцеподобной звезды на расстоянии 1 а.е. такую мощность сможет собрать парус, радиусом примерно с орбиту Луны (иного источника энергии на аппарате нет). В отличие от ускорения у Солнца, парус будет лететь с огромной начальной скоростью и продолжает ускоряться. Время на торможение весьма ограничено, так как с удалением от звезды мощность излучения звезды падает пропорционально квадрату расстояния. За время торможения (20 суток) парус улетит значительно дальше, чем 2000 а.е., как было при ускорении. Мощность получаемого света от звезды упадет при этом в миллион раз и нужно увеличивать размер паруса еще в тысячу раз. Даже если учесть, что парус значительно массивнее корабля, все равно получим неразумно громадные величины потребных размеров паруса.

Кстати, на расстоянии 2000 а.е. поток вещества от звезды крайне низкой плотности и встанет вопрос, что ускорять и направлять на корабельный парус? Реальная работа такой системы возможна лишь на расстоянии десятков а.е. от звезды, а тогда необходимы недопустимые величины ускорения аппарата.

Так что, если ускорить аппарат у Земли парусом может и удастся, то проблема торможения парусом совершенно нереальна.

Затормозить нельзя. Но можно повернуть. А если повернуть около полусотни звезд по большому кругу - то можно вернуться в Солнечную. Лет так через 200. А тут уже есть источник излучения для торможения.

DIJ>Т.е. если предполагать, что дальше 100 а.е. сфокусировать пучок неудастся, солнечный парус ничем не лучше термоядерного корабля Дедал, который тоже способен достичь 30000 км/c, зато фокусировки не требует.
Я тоже об этом говорю!

DIJ>рост скорости паруса связан с дальностью фокусировки. Впрочем вопрос ещё и в том, реальны ли источники света/э.м. волн с мощностями порядка 10¹⁵ Вт.
Если сделаем источник "размером с Юпитер", может и получится и мощность и фокусировка... но Вы забыли самое важное - как парус выдержит мощности 10¹⁵ Вт ??? Пока никто на этот вопрос не ответил!

А у кого-то есть информация насчет "прямоточных" ТЯРД?

hcube>Затормозить нельзя. Но можно повернуть. А если повернуть около полусотни звезд по большому кругу - то можно вернуться в Солнечную. Лет так через 200. А тут уже есть источник излучения для торможения.
А зачем? Если это зонд, то все данные он уже передал, а людей отправлять в такой рейс смысла нет. К тому же, еще вопрос, сохранится ли источник излучения спустя несколько веков.

Суворову: Значит, масштабное строительство в окрестностях Юпитера Вас смущает, а на Луне нет? А то что и в том, и в другом случае, требуется предварительная "освоительская" программа - это во внимание не принимается?

RD>Суворову: Значит, масштабное строительство в окрестностях Юпитера Вас смущает, а на Луне нет?

Ну дык! До Юпитера сколько лететь? А до Луны? И потом, мне кажется, ключевое слово - "окрестности". Т.е. что бы там ни говорили противники колонизации Луны, лунная колония может быть полностью самообеспечивающейся. Орбитальная, да к тому же так далеко от Солнца - ни за что.

RD>А то что и в том, и в другом случае, требуется предварительная "освоительская" программа - это во внимание не принимается?

Ну, и как мы будем осваивать Юпитер? Базу, наверно, придется строить на Каллисто - ближе к Юпитеру людям без спецзащиты не стоит приближаться... Можно было бы и на Ганимеде, но там тектоника чересчур явная.

На Луне же, особенно если найти хотя бы кубический километр воды, все более-менее ясно. Даже уран можно найти, если хорошенько постараться.

Андрей Суворов: «В фокусировку пучка обратным комбинационным рассеянием они не верят…»

А что, в межпланетном пространстве действительно можно организовать такую фокусировку? Даже, несмотря на крайне разреженную среду? Не могли бы Вы популярно разъяснить принцип?

AV>А что, в межпланетном пространстве действительно можно организовать такую фокусировку? Даже, несмотря на крайне разреженную среду? Не могли бы Вы популярно разъяснить принцип?

Обратное комбинационное рассеяние Мандельштамма-Бриллюэна - это, грубо говоря, рассеяние света на свете. Т.е. нужен зондирующий пучок, отраженный свет и опорный пучок. В качестве среды, в которой происходит нелинейный эффект, выступает сам опорный пучок. Естественно, реализоваться оно может только при весьма и весьма больших плотностях мощности. Впервые обнаружено и использовано это было в радиолокации.

Американцы очень подробно исследовали это явление применительно к фокусировке своих боевых лазеров. Но оказалось, что для стрельбы по баллистическим ракетам со спутников оно плохо подходит, т.к. из-за тройного времени задержки (от спутника к ракете, от ракеты к спутнику и обратно) стрелять можно только на встречных или догонных курсах. Иначе свет фокусируется не туда, где ракета находится, а туда, где она была...

Но у нас реализуется как раз случай догонного курса. Мешает только оптический параллакс земной орбиты.

Б.г.>До Юпитера сколько лететь? А до Луны?
Наверное чуть ли не завтра собирать межзвездную экспедицию. Если есть ТЯРД сколь нибудь пригодный для такого полета, то вся солнечная относительно легко доступна.

Б.г.>Т.е. что бы там ни говорили противники колонизации Луны, лунная колония может быть полностью самообеспечивающейся.
Факты в студию. Если собрались городить самообеспечивающуюся колонию, то в первую очередь это касается людей. Остальное тоже немаловажно, но в первую очередь надо иметь запасы H, C, O, N. На Марсе еще до полета Одиссея можно было расчитывать на запасы воды минимум эквивалентные грендландскому леднику (а сейчас и того больше). СО2 и азот можно найти в атмосфере. Все элементы в "легкоусваиваемой" для земной экосистеме форме. Только подобрать соответствующий состав и условия. А Луна? Крошить кубометры пород ради литра воды и плавка окислов ради кислорода. Мягко говоря, сомнительное мероприятие.

Б.г.>Орбитальная, да к тому же так далеко от Солнца - ни за что.
И не надо. Орбитальные колонии должны быть целевыми. Собрались, получили результат и разбежались. Что еще надо?

Б.г.>Ну, и как мы будем осваивать Юпитер? Базу, наверно, придется строить на Каллисто - ближе к Юпитеру людям без спецзащиты не стоит приближаться... Можно было бы и на Ганимеде, но там тектоника чересчур явная.
На системе Юпитера свет клином сошелся? Есть еще системы Сатурна, Урана и Нептуна.