PER ASPERA AD ASTRA

Что касается электронов, то если мне не верите, спросите у спецов по плазме, я за свои слова отвечаю...

 

Перечисленные Вами проблемы -технические, они либо уже решены, либо имеются четкие пути их решения. наберите в поисковике слово "хольраум" и почитайте.

Ник

К сожалению пока не известны оптические материалы и плёнки, имеющие сравнительно высокую отражательную способность в вакуумном ультравиолете. Да и высокая собственная энергия фотонов VUV будет разрушать любое покрытие. Всё же лазерный источник должен сначала испарять какое-то рабочее тело в фокусе зеркала, а уже полученная плазма будет давать рабочий импульс зонду. Построенная в космосе система с кольцевой лазерной матрицей могла бы разогнать зонд суммарными или последовательными импульсами, сфокусированными в зону фокуса отражателя. Проблема в изменении скорости фокусировки оптической системой с изменением скорости обьекта для поддержания необходимой плотности энергии в пятне. Ну и основное требование к такой оптической системе - её полная безаберрационность для создания идеального волнового фронта, необходимого для фокусировки излучения на большие расстояния.

К сожалению пока не известны оптические материалы и плёнки, имеющие сравнительно высокую отражательную способность в вакуумном ультравиолете. Да и высокая собственная энергия фотонов VUV будет разрушать любое покрытие.

 

Я не рассчитываю на отражение, как в классическом фотонном звездолете. Суть идеи - абляция поверхности. Идея родилась при чтении материалов по УТС и, отчасти, из идеи Ориона. Никто не отрицает, что взрыволеты типа Ориона способны достигать околорелятивистских скоростей (]0,1C), правда при монструозной конструкции.
Мое предложение - тот же Орион, только (во-1х) не несущий на себе никаких устройств\механизмов и, самое главное, самих зарядов(!), что резко повышает эффективность. Во-2х - исключенно опасное воздействие нейтронов и газообразных продуктов взрыва на отражатель, степень и тип воздействия можно варьировать, модифицируя длинну волны лазера, расстояние от бустеров и проч.

Ник

ОК.Ник!
Теперь мне понятна твоя идея. Не буду спорить о возможности/невозможности её технической реализации,но хотел бы сделать некоторые комментарии (в рамках технологий и прикладных теорий сегодняшнего дня). Абляцией в общем случае называется процесс уноса вещества с поверхности твёрдого тела потоком горячих газов за счёт пиролиза. Как правило используются полимеры, кремниорганика, кварц, графит, etc. В этом процессе основную роль играют конвективный приток тепла к поверхности от набегающего потока и радиационный поток. Используется широко в ракетно-космической технике для обеспечения необходимого температурного режима. Посмотрим, как будет работать этот процесс в случае взаимодействия аблятивного экрана заданной поверхности и площади с лазерным излучением. Прежде всего определим некоторые параметры собственно аблятивного процесса. В нём три зоны: газовая (с уносом тепла и массы с поверхности),расплава и "коксования" (с направлением вектора теплового потока внутрь вещества. То есть в предложенном прототипе лазерно-аблятивного движетеля, лазерный пучок (очевидно многомодовый?), сфокусированный некоторой (близкой к идеальной) Гауссовой оптической системой в перетяжку (не в пятно) с плотностью потока энергии/мощности, необходимой для совершения данного процесса. Здесь надо обратиться к цифрам: плотность энергии/мощности для абляции вышеуказанных материалов колеблется от 5 до 50 J/cm2/10eхp6-8 Вт/см2. Предположим, что нам удалось добиться фокусировки лазерного излучения в область с заданной геометрией: в области перетяжки с диаметром, равным диаметру отражателя, должно быть равномерное ("top-hat") распределение плотности энергии необходимого значения по площади отражателя. Тогда, во время взаимодействия фронта лазерного импульса с веществом после плавления, образуется плазмоид, который не только начинает движение в направлении к инициировавшему его импульсу (и производит необходимый механический импульс в заднюю полусферу (надо бы ещё его поджать полем для большей эффективности), но и начинает экранировать хвост лазерного импульса... Этот эффект широко известен, например в лазерной эмиссионной спектроскопии и в обработке материалов. Проблема решается в первом случае укорочением импульса (с уменьшением его термических возможностей), а во втором использованием струи газа (О2, Ar, N2), уносящей продукты от места резки/сварки.
Этот эффект, думаю, ограничит нам возможности применения определённых классов лазеров, например непрерывного... Да и энергетические возможности ИПЛ (импульсно-периодических) также будут ограничены... А ведь именно поток энергии (лазерных фотонов) будет напрямую определять поток частиц с отражателя, а следовательно - величину механического импульса такого лазерно-аблятивного двигателя. К сожалению, проблемы, даже с использованием наносекундных ИПЛ, с этим не заканчиваются. Ведь вещество уже изменило свои оптические характеристики (степень черноты), образовав на поверхности плёнку расплава лежащей на "закоксованной" поверхности основного материала, находящуюся в сильно неравновесном состоянии в контакте с охлаждённой до абсолютного нуля твёрдой поверхностью отражателя, образованной лазерным импульсом газовой атмосферой и абсолютным вакуумом межзвёздного пространства. То есть следующий импульс уже придёт в зону с изменёнными физическими и оптическими свойствами...
Это всего лишь небольшая часть виртуального анализа реального технологического сценария ситуации, которая, конечно, неизмеримо сложнее.

a_centaurus

Абляцией в общем случае называется процесс уноса вещества с поверхности твёрдого тела потоком горячих газов за счёт пиролиза.

 

Ничего подобного. Т.е., может быть, то, что вы описали, тоже называют абляцией, но испарение под воздействием рентгеновского излучения традиционно называют абляцией. Всё корректно.

В нём три зоны: газовая (с уносом тепла и массы с поверхности),расплава и "коксования" (с направлением вектора теплового потока внутрь вещества.

 

В данном случаё всё будет иначе, т.к. теплопроводностный перенос роли не играет, а мощности такие, что и о расплаве практически речи нет.

То есть в предложенном прототипе лазерно-аблятивного движетеля, лазерный пучок (очевидно многомодовый?),

 

Практически одномодовый, рентген излучается за счёт перехода между уровнями n=5 и n=3. Другие, в принципе, тоже могут присутствовать, но их вклад несущественен.

сфокусированный некоторой (близкой к идеальной) Гауссовой оптической системой в перетяжку (не в пятно)

 

Рентгеновский лазер, дикие мощности, какая оптическая система?! Нет её там.

в области перетяжки с диаметром, равным диаметру отражателя,

 

Никакой перетяжки, никаких отражателей.

Тогда, во время взаимодействия фронта лазерного импульса с веществом после плавления, образуется плазмоид, который не только начинает движение в направлении к инициировавшему его импульсу (и производит необходимый механический импульс в заднюю полусферу (надо бы ещё его поджать полем для большей эффективности), но и начинает экранировать хвост лазерного импульса...

 

Всё не так. Вы забываете, что речь идёт об очень специфическом лазерном излучении.
Плавления никакого нет, нет даже возгонки. Вещество сразу же ионизуется.
Соответственно, нет и никакой экранировки - всё обстоит с точностью до наоборот, полностью ионизованная плазма прозрачна для рентгена.

Проблема решается в первом случае укорочением импульса

 

Этой проблемы просто нет.

Этот эффект, думаю, ограничит нам возможности применения определённых классов лазеров, например непрерывного...

 

Для решения данной задачи предлагается вполне определенный класс лазеров - рентгеновские с ядерной накачкой. Они по определению импульсные и одноразовые.

Ведь вещество уже изменило свои оптические характеристики (степень черноты), образовав на поверхности плёнку расплава лежащей на "закоксованной" поверхности основного материала, находящуюся в сильно неравновесном состоянии в контакте с охлаждённой до абсолютного нуля твёрдой поверхностью отражателя

 

Взаимодёйствие интенсивного рентгеновского излучения с веществом радикально отличается от того взаимодействия лазерного излучения с веществом, которым занимаются многие в связи с технологическими применениями. По взаимодействию столь мощного рентгена специалистов-то считанные единицы (мне назвали только одного человека), а значительная часть работ на эту тему, надо полагать, вообще может оказаться секретной.

ОК.Ник!
Теперь мне понятна твоя идея. .....
Это всего лишь небольшая часть виртуального анализа реального технологического сценария ситуации, которая, конечно, неизмеримо сложнее.

 

Трудно себе даже представить НАСКОЛЬКО СЛОЖНЕЕ все будет в реальности Там начинают играть еще и факторы перехода кол-ва в качество - при таких огромных энергиях вещество ведет себя очень специфически - например есть исследования, что можно добиться чистой абляции рентген лучами даже полиэтилена-нелинейный (пороговый) эффект - холодная абляция полимера .
А вообще есть:
СООБРАЖЕНИЕ№1:
Существует два сценария развития событий А и Б
Пришедший луч мягкого рентгена имеет очень малый пробег в веществе. он мгновенно(микро и нано секунды) испарит некоторую часть отражателя, порядка долей миллиграмма на см^2. Далее,
А. Плазма будет продолжать поглощать излучение (импульс у нас порядка 0,01-0,1сек) нагреваться и расширяться. Об этом говорят ВСЕ опыты с лазерным оружием, в УТС с двойными хольраумами, и в, конце концов, сам принцип радиационной имплозии - если бы плазма становилась прозрачной все было бы не так. Причем в УТС специально переводят нагревом первичного хольраума, излучение из видимого диапазона лазера в рентген для абляционного обжатия мишени вторичным хольраумом, и толщины там как раз порядка сотых долей мм. Эт ооочень хорошо, потому как достигаются миллионно гардусные температуры и сумасшедшие импульсы на любом в-ве.
Б. Плазма становиться прозрачной для излучения, по утверждению Факира после полной ионизации - обязательно. В таком случае излучение испаряет новую порцию в-ва отражателя. Что нехорошо, потому как резко увеличивает массу отражателя, и, соответвенно, падает импульс.

СООБРАЖЕНИЕ №2
В проектах аля Орион, реактивная сила получается двумя путями - взаимодействием толкающей плиты с ударной волной и абляция с поверхности плиты. Причем опыты с абляцией исторически были первыми -Улам, по-видимому, использовал возможности наземных ядерных испытаний на атолле Эниветак, когда в 10 метрах от центра взрыва размещались стальные сферы с графитовым покрытием. Эти сферы были найдены после взрыва сохранившимися, при этом с них был унесен тонкий слой графита.
попытки кумуляции, направленного выброса в-ва в толкающую плиту ЯВ кажуться весьма плохо обоснованными -даже если они увеличат кол-во вещества движущегося к плите на порядок, это все равно считанные килограммы, с весьма небольшой (относительно -до 100км\сек) скоростью.
А вот абляция - она нам и нужна.

Ник

"А с этою плазмой дойдёшь до маразма и это довольно почётно..." (В.Высоцкий)
Мне нравится твой здоровый оптимизм в разрешении проблемы лазерно-абляционного двигателя, Ник. Мне бы так (10 последних лет работаю в проектах по лазерному разделению изотопов (LIS) и несмотря на определённые частные успехи всё с большим пессимизмом убеждаюсь в абсолютной технологической бесперспективности этого метода). Мой коллега и учитель проф. В. Летохов (ИСАН, Троитск) сейчас активно работает в области исследований и создания теории галактических лазеров и говорит, что именно там можно будет искать реальные возможности для межзвёздных путешествий. Что же, подождём-увидим.

Wyvern-2

Трудно себе даже представить НАСКОЛЬКО СЛОЖНЕЕ все будет в реальности

 

"Эт точно" (с) т-щ Сухов
Там, оказывается, еще и квантовые эффекты хорошенько разыграются - а мне сперва и в голову не пришло...

что можно добиться чистой абляции рентген лучами даже полиэтилена

 

Когда речь идёт об абляции рентгеном при таких плотностях излучения - химический состав щита вообще роли не играет, только наличие определенных элементов.

Пришедший луч мягкого рентгена имеет очень малый пробег в веществе

 

Строго говоря, пробег имеет не луч, а отдельный рентгеновский квант. А "пробег луча" уже зависит от его интенсивности.

Плазма будет продолжать поглощать излучение

 

Не будет!!!

(импульс у нас порядка 0,01-0,1сек)

 

Чего?! Как?! У рентгеновских лазеров длительность импульса порядка 10^-9 с!

Об этом говорят ВСЕ опыты с лазерным оружием, в УТС с двойными хольраумами, и в, конце концов, сам принцип радиационной имплозии - если бы плазма становилась прозрачной все было бы не так.

 

Всё было бы так, больше того - так оно всё и есть

Причем в УТС специально переводят нагревом первичного хольраума, излучение из видимого диапазона лазера в рентген для абляционного обжатия мишени вторичным хольраумом, и толщины там как раз порядка сотых долей мм. Эт ооочень хорошо, потому как достигаются миллионно гардусные температуры и сумасшедшие импульсы на любом в-ве.

 

Не, не так. Хольраумы - не от хорошей жизни. Их в лазерном синтезе используют для улучшения однородности облучения мишени, хотя при этом и происходит порядочный проигрыш в КПД. В тяжелоионном и пинчевом синтезе - примерно с той же целью, ну и плюс некоторые доп. нюансы.
Миллионоградусные температуры прямым лазерным излучением получить было бы заметно проще (если не говорить о лазерах со специфическими длинами волны), но вот с однородностью излучения - тот еще геморрой.
Кстати, нет такого термина - "двойной хольраум". Т.е. разве что в пинчевых экспериментах, когда с торцов засовывают по хольрауму.

Плазма становиться прозрачной для излучения, по утверждению Факира после полной ионизации - обязательно.

 

Конечно, обязательно - собственно, такой вопрос можно вставлять в задачники для 10-го класса

В таком случае излучение испаряет новую порцию в-ва отражателя. Что нехорошо, потому как резко увеличивает массу отражателя, и, соответвенно, падает импульс.

 

Не исключено, что наоборот, хорошо - потому как уменьшает ударные нагрузки.

a_centaurus

Мне нравится твой здоровый оптимизм в разрешении проблемы лазерно-абляционного двигателя, Ник.

 

А строго говоря, пока еще и вовсе непонятно, что к чему - может, проблемы-то и нет никакой, и всё просто Тут ведь пока рассуждения ламерские вполне.

Мне бы так (10 последних лет работаю в проектах по лазерному разделению изотопов (LIS) и несмотря на определённые частные успехи всё с большим пессимизмом убеждаюсь в абсолютной технологической бесперспективности этого метода).

 

Ну так у каждой игрушки своя специфика. Где-то получается, где-то нет - куда денешься? Хотя за лазерное разделение и обидно.

Мой коллега и учитель проф. В. Летохов (ИСАН, Троитск)

 

Солидно

сейчас активно работает в области исследований и создания теории галактических лазеров

 

Именно лазеров? Не мазеров?

и говорит, что именно там можно будет искать реальные возможности для межзвёздных путешествий.

 

Ого! А в чём идея-то?

Эт-точно. Ламерские рассуждения. Ибо даже узкий специалист в области физики плазмы редко знает хорошо физику лазеров. А специалисты в квантовой электронике, зачастую полные профаны в прикладной оптике. Но "пощёлкать" по стыкам прикладных наук - невредно. Глядишь, чего и выскочит. Пример тому уже упомянутый В.С.Летохов. Когда-то он одним из первых надыбал прикладное значение резонансного возбуждения молекул и атомов лазерным пучком (LIS и AVLIS). Теперь пытается сделать то же самое в исследованиях экзотических лазеров. Это лазеры (не мазеры) в атмосферах звёзд и лазеры в межзвёздном пространстве с некогерентной обратной связью за счёт резонансного рассеяния. После внятного обьяснения аномальных спектральных эффектов в окрестностях самой масивной звезды нашей Галактике - "эта Carinae" Летоховым совместно с S.Johansson (Лунд, Швеция) был открыт астрофизический лазер (всё-таки ещё надеется Владилен Степанович зацепить Нобеля)(S.Johansson and V.S.Letokhov. Radiative Cycling of Fell with Stimulated Emission from Atoms and Ions in an Astrophysical Plasma. Phys. Rev. Lett. 90,Nº1, 011101-1-4 (2003). Я имел в виду, что изучение подобных явлений (галактический или астрофизический лазер) как раз и даёт подпитку разным прикладным идеям, в том числе и laser propulsion system for interstellar travel.
Кстати, по мне здоровый пессимизм в науке и технологиях не менее полезен, чем восторженный оптимизм... Именно пессимисты в лабораториях матерясь на всех языках превращают бредовые идеи оптимистов в работающее железо. Вопрос всегда в нахождении этой тонкой грани между двух концептов.

Эт-точно. Ламерские рассуждения. .....разным прикладным идеям, в том числе и laser propulsion system for interstellar travel.
Кстати, по мне здоровый пессимизм в науке и технологиях не менее полезен, чем восторженный оптимизм... Именно пессимисты в лабораториях матерясь на всех языках превращают бредовые идеи оптимистов в работающее железо. Вопрос всегда в нахождении этой тонкой грани между двух концептов.

 

Ну да ладно - а ГДЕ можно почитать про laser propulsion system for interstellar travel? Это ведь фактически название моего проекта! Кто опередил?

Ник

Да дофигища таких проектов
Но они отличаются принципиально - все подразумевают постройку чудовищных лазеров непрерывного действия, причём, как правило, оптического диапазона, причём речь именно об отражении света, а не об абляции.
Достоинства предлагаемой схемы как раз в её относительной простоте - если, конечно, не вылезут по дороге какие-либомощные проблемы непосредственно с абляцией щита. Да, достижимые скорости, конечно, не как у фотонника - но если это можно получить буквально послезавтра, то это ну очень вкусно.

Да дофигища таких проектов
Но они отличаются принципиально - ..... Да, достижимые скорости, конечно, не как у фотонника - но если это можно получить буквально послезавтра, то это ну очень вкусно.

 

Ага причем такой поект, учитывая его практически полную безполезность (тсс! ) может быть очень мощным политическим инструментом.

Кстати, есть у меня чуйка, что с абляцией проблем то не будет - регулируя расстояние можно получить (практически) любую нужную мощность на cм² отражателя. Что смущает - так это прочность отражателя...

Ник

Пардон, о каком "расстоянии" идёт речь? Величина энергетической освещённости зависит только от величины переносимой энергии и площади объекта (отражателя). И кстати, какова оценка энергии лазера из расчёта пороговой fluence, необходимой для запуска механизма абляции какого-нибудь конкретного материала? Ну, например, кремнийорганического дисперсноупрочнённого (стеклянными сферами, e.g.)композита.
Кстати, кроме ионных пучков возможны взаимодействия лазерного излучения с атомными пучками, которые достаточно сложны.

Пардон, о каком "расстоянии" идёт речь? Величина энергетической освещённости зависит только от величины переносимой энергии и площади объекта (отражателя). И кстати, какова оценка энергии лазера из расчёта пороговой fluence, необходимой для запуска механизма абляции какого-нибудь конкретного материала?

 

О расстоянии между бустером и отражателем -так как другого пути управления у нас нЭт

Мощность заряда я рассчитывал по необходимой кинетике зонда - получилось примерно 108 тонн тротилового эквивалента на зеркале, и ~20кт мощность бустера, при условии полного совпадения пятна луча с отражателем. Но бустер при практически одинаковой массе можно сделать и 100 и 200кт.
А энергии там получаются такие, что "поневоле зааблируешь"

ник

По просьбе Ника комментарии.

Во-первых цели экспедиции. Изучение объекта, движущегося с релятивистской скоростью - это мало интересно. Проверка замедления времени по Эйнштейну не лучше проверки законов Ньютона. Самое интересное - это напорется ли этот зонд со всей релятивистской дури на достаточно крупную пылинку, чтобы преставиться, или все-таки нет. Лететь довольно далеко, а распределение микрометеоритов в межзвездном пространстве пока что одному богу известно. Изучение облака Оорта, межзвездного газа, межзвездной пыли, межзвездного магнитного поля, космических лучей, всего что есть за пределами гелиосферы, это очень интересно, но для этого не нужен релятивистский зонд. 50 км/с это примерно 1 а.е. в месяц, 120 а.е. за 10 лет, 240 а.е. за 20 лет, и все это легко достигается с помощью ядерного реактора и ионного двигателя или даже солнечного паруса. А для межзвездных полетов и 1000 км/с мало. Так что надо решать сразу, что надо - облако Оорта или альфа Центавра. Облако тебе сделает РКА за сто-двести лимонов (если не сопрут), а Центавр - это и для Америки исключительно тяжело, даже если вместе со всем мировым сообществом.

Вообще, если что-то ядерно-взрывное сварганить, то скорости 0.05с (15000 км/c) можно достигнуть. Но мне кажется, что нечто орионообразное будет и проще, и дешевле, чем цепочка лазеров. В Орионе ядерные взрывы используются непосредственно, а лазеры имеют низкий КПД. Орион может разгоняться сколько угодно, с низким ускорением, а для лазерной системы нужно высокое ускорение, чтобы успеть разогнать пока не улетел слишком далеко. Аппарат может выдержать большую перегрузку, но ты подумай какой должен быть лазер, чтобы наподдать 100 кг аппарат так, что его скорость увеличится на несколько км/с. Лазеры рейгановского типа и близко не подходят к такой мощности импульса. Мазеры постоянного действия тем более не подходят. Наконец, Орион может затормозиться у звезды и выйти на орбиту, а это чудо как запулили, так и будет лететь до скончания веков и распада протонов.

Альфу Центавра и Проксиму исследовать одним махом сложно, они довольно далеко друг от друга (0.2 светового года примерно).

Если используем простое зеркало для отражения луча, то, хотя бы теоретически, его толщина может быть микрометры. Но ты хочешь использовать абляцию, то есть использовать материал зеркала как рабочее тело, а лазер только как источник энергии. Это резко увеличивает эффективность, но масса отражателя получается большой, чем больше, тем эффективней. Это налагает жесткие условия на расходимость пучка лазера - он должен быть достаточно сосредоточенным, чтобы вызывать энергичное испарение. Можно скомбинировать - луч собирать зеркалом, а испарять в фокусе, или как-то еще. Такие проекты есть, но это, как я понимаю, не то, что ты хочешь.

Кстати, угол расходимости рентген лазера (полученный в эксперименте) - 10Е-4 радиан"

 

Вот в этом и проблема. Какой там получится диаметр пучка на 1 а.е? Плотность энергии даже от супер-лазера слишком маленькая для энергичной абляции.

Сколько энергии выделяется в виде гамма-излучения при делении ядра - это неважно. Важно, как преобразуется энергия ядерного взрыва активной средой лазера. Именно она определяет все свойства излучения.

Рентген в плазме будет поглощаться. Прозрачна только ПОЛНОСТЬЮ ИОНИЗОВАННАЯ плазма. А излучение, возникшее при переходе с n = 5 на n = 3, может вызвать переход с n = 3 на n = 5, может, конечно, вызвать частичную ионизацию, но для полной ионизации атомов тяжелых элементов не достаточны ни энергия квантов, ни их плотность, даже при ядерном взрыве.

"Абляция" значит "испарение твердого тела настолько сильное, что его верхние слои ощутимо разрушаются", а отчего она происходит - газовый поток или излучение или что еще, это другой вопрос лишь бы было видно, как тело "тает", аблирует. Абляция под действием излучения ядерного взрыва только один из многих примеров.

Спасибо за толковый (не ламерский, наконец) и обстоятельный комментарий (особенно в части физики лазеров и лазерной оптики). Со всем уважением к Троицку и его людям (был в июне в ИСАНе),
a_centaurus

Сегодня Татьянин день и Татьяна меня убъет если к гостям не выйду
Ответ Горника требует оооочень подробного обсуждения -будет позже

Ник

По просьбе Ника комментарии.

Рентген в плазме будет поглощаться. Прозрачна только ПОЛНОСТЬЮ ИОНИЗОВАННАЯ плазма. А излучение, возникшее при переходе с n = 5 на n = 3, может вызвать переход с n = 3 на n = 5, может, конечно, вызвать частичную ионизацию, но для полной ионизации атомов тяжелых элементов не достаточны ни энергия квантов, ни их плотность, даже при ядерном взрыве.

 

Это вопрос спорный - у меня получилось, что при необходимой интенсивности луч лазера может полностью ионизировать 2,6 кг водорода на метр² площади зеркала Где бы найти энергии полной ионизации например вольфрама или урана? Нашел только по серебру (42кДж\моль), что уже в 32 раза больше, чем у водорода...

Ник

Ну, если у нас ускорение импульсное, то предельно-минимальное время разгона - это 3000 пинков по 10 км/с в течении 0.1 секунды. Если предположить, что пинки идут непрерывно, то время разгона - 300 секунд и дистанция разгона - 300*300*100000/2 = 9 млн. км. Т.е. всего-навсего 0.06 а.е. При этом лазерные блоки можно разместить так, чтобы снаряд разгонялся тангенциальными пинками по пологой дуге, тогда дистанция от излучателя до снаряда может быть порядка 0.1 дистанции разгона - т.е. порядка 900 тыс. км. Какой будет диаметр пятна лазера на таком (1 млн. км) растоянии?

] Нашел только по серебру (42кДж\моль), что уже в 32 раза больше, чем у водорода...

Не в 32 раза лучше, а в 1.5 раза хуже - молярная масса серебра - 101, а водорода - 2 с десятыми .

Вообще, была еще вот какая мысль - нельзя ли еще и термоядерный синтез использовать, активируемый приходящим пучком? Это дало бы десяток-другой процентов прибавки к УИ .

K. Gornik

Изучение объекта, движущегося с релятивистской скоростью - это мало интересно.

 

Тут не согласен. Напрямую промерить на макрообъекте релятивистские эффекты, связанные только со СТО - это интересно. Насколько я знаю, во всех проводивщихся "релятивистских макроэкспериментах" (например, с атомными часами на самолёте) эффекты по ОТО были того же порядка, но другого знака, поэтому разница, которую нужно было поймать - весьма мала, причём вызвана совокупностью принципиально разных эффектов.

50 км/с это примерно 1 а.е. в месяц, 120 а.е. за 10 лет, 240 а.е. за 20 лет, и все это легко достигается с помощью ядерного реактора и ионного двигателя или даже солнечного паруса.

 

Хочется как самый минимум 1000 км/с, иначе весь этот огород и затевать не стоит.

Но мне кажется, что нечто орионообразное будет и проще, и дешевле, чем цепочка лазеров.

В Орионе ядерные взрывы используются непосредственно, а лазеры имеют низкий КПД.

 

А не факт. Нечто орионообразное должно разгонять и все свои ядерные заряды, почему и УИ у него не бог весть - никак не больше 10 000 с. Здесь же нужды в этом нет.

Орион может разгоняться сколько угодно, с низким ускорением,

 

Но даже 1000 км/с, не говоря о 5000-10000 ему в жизни не набрать.

Лазеры рейгановского типа и близко не подходят к такой мощности импульса.

 

Не факт, не факт. Надо смотреть.

Мазеры постоянного действия тем более не подходят.

 

Так их сразу - мимо.

Наконец, Орион может затормозиться у звезды и выйти на орбиту

 

Ни в жисть! За то время, что он будет лететь до звезды при достижимых для него скоростях, любые бомбы насквозь протухнут

Можно скомбинировать - луч собирать зеркалом

 

Исключено - рентген же.

Важно, как преобразуется энергия ядерного взрыва активной средой лазера.

 

Не совсем так. Там много чего важно. И доля рентгена в энерговыделении взрыва, и механизм конверсии в накачивающее излучение, и только затем - активная среда.

А излучение, возникшее при переходе с n = 5 на n = 3, может вызвать переход с n = 3 на n = 5, может, конечно, вызвать частичную ионизацию, но для полной ионизации атомов тяжелых элементов не достаточны ни энергия квантов, ни их плотность, даже при ядерном взрыве.

 

А вот это вовсе не обязательно. Во-первых, если аблирующий экран - полимерный, к примеру, из полиэтилена (что, в принципе, не исключено) - то и энергии единичных квантов (возникающих при переходах водородоподобных атомов с Z порядка 30) хватит для полной ионизации. Даже если речь о экране из тяжелых элементов - при достаточной плотности излучения тоже можно получить полную ионизацию - либо за счёт многофотонных эффектов, либо за счёт ионизации через промежуточное состояние (т.е. не ионизация напрямую, а по схеме атом-возбужденный атом-ион).

Вернёмся к баранам.

Доля рентгена в первичном энерговыходе взрыва:
10 кт - примерно 15%

100 кт - 80%

1 Мт - 95%

Вывод: имеет смысл использовать единичные заряды мощностью не менее 100 кт.

Масса зарядов:
10 кт - примерно 100 кг

1 Мт - примерно 1 тонна

20 МТ - примерно 5 тонн

100 кт, соответственно, потянут эдак кило на 300.

Вывод: и по выходу рентгена, и по суммарной массе оптимум мощности единичного заряда должен быть около 100 кт. Может быть, несколько сотен.

Теперь чуток вспомним, что такое этот самый лазер. В середине у него ядерный заряд (который "в среднем" алюминиевый), поэтому для получения нужного спектра излучения для накачки его окружают спец. оболочкой-конвертером из тяжёлых элементов (урана, вольфрама), и только за ним расположены сами стержни. Из-за такой слоистой конструкции лазер будет заметно потяжелее "обычного" заряда аналогичной мощности - поэтому оптимум мощности может еще сместиться вправо.

Итак, заряд у нас от 100 кт (80% в рентгене), КПД лазера 2%, и еще делим пополам - получается, что в рентгене на аблирующий щит можем доставить порядка полупроцента всего энерговыделения взрыва. С одной стороны - негусто, с другой - энерговыход большой, а главное - сами массивные бомбы не надо разгонять.
При расхождении луча порядка 10-⁴ (а не исключено в принципе и 10^-5) радиус луча на расстоянии 100 км будет порядка 10 м, на 1000 км - 100 м.
Вывод: видимо, наиболее целесообразно стрелять с расстоянии порядка 100 км - как с точки зрения массы щита и всего зонда, так и с точки зрения проблемы наведения лазера (правда, механику абляции с её особенностями пока не смотрим).

Может возникнуть резонный вопрос: а так ли надо заморачиваться именно с лазером? Может, просто будем рвать заряды на определенном расстоянии от зонда, и разгонять получающимся рентгеном - и хрен с ним, что тепловой, а не монохроматичный? Получается, что для того, чтобы доставить к щиту порядка полупроцента энерговыхода, заряд нужно рвать на расстоянии порядка полукилометра от щита - что после разгона зонда хотя бы до 10-20 км/с уже очень сложно. Наведение лазера тоже не халява, но это, пожалуй, еще хуже. Так что, возможно, несколько первых импульсов лучше выдать простыми взрывами, а далее - лазерами (если не будет принципиальной разницы в абляции, которая привела бы к неприемлимому усложнению щита).

Ну а вопросом о щите и о том, что там с ним будет делаться, займёмся попозже.

] Это вопрос спорный - у меня получилось, что при необходимой интенсивности луч лазера может
] полностью ионизировать 2,6 кг водорода на метр² площади зеркала

А не надо делать зеркало из водорода.

] Где бы найти энергии полной ионизации например вольфрама или урана? Нашел только по серебру
] (42кДж\моль), что уже в 32 раза больше, чем у водорода...

Скока-скока? Там чтобы один электрон оторвать нужно порядка 500-1000 кДж/моль. У водорода больше 1000. Для полной ионизации тяжелого элемента нужны энергии порядка многих сотен кэВ, то есть миллионы кДж.

Потом, для ионизации не только энергия нужна. Если кулаком по столу хватить, то этой энергии на ионизацию многих атомов хватит, но ее не проистходит. Нужна еще высокая энергия квантов и т.д.

Обсуждать научную ценность подобной экспедиции совершенно безсмыслено. Совершенно ясно, что ее научная ценность будет непропорционально мала относительно затрат. В то же время совершенно очевидно, что ЖИТЬ - НЕ НЕОБХОДИМО. ПЛАВАТЬ ПО МОРЮ - НЕОБХОДИМО!

Скорее всего Облако Оорта, граница Солнечной сис-мы будут исследованы в предварительных экспериментах при НИОКР - зонды в начале и будут разогнаны до десятков-сотен км\сек.

Ядерные взрыволеты - тема сильно страдающая методологическими несуразностями. Для передачи энергии взрыва кораблю предлагается использовать рентгеновскую абляцию (1), хотя она чаще рассматривается как отрицательный фактор, и некую "непосредственую передачу энергии"(2), подразумевающую использования плазменного облака (а что еще то? ) Совершенно очевидно, что в виде мягкого рентгена выделяется значительно большая энергия, а плазменное облако от устройства массой, например, 140 кг при подрыве на дистанции 50 метров будет иметь плотность менее 3 гр на метр кубический или на границе сферы менее 5 граммов на метр квадратный. Даже если учесть большие скорости движения плазмы, порядка 100-200км\сек, импульс передаваемый кораблю будет ничтожен. Все время идут разговоры о концентрации вещества, его направленном выбросе -некоей "кумуляции". Но зная принципы истиной кумуляции при подрыве обычного ВВ совершенно ясно, что эти способы, мягко говоря, малореальны. В то же время понятно, что именно излучение при взрыве как раз и поддается концентрации -и Р-лазер лишь один из способов.
А абляция, как раз и есть наиболее эффективный способ передачи энергии - он как раз широко применяется в современной технике.

Предлагаю не тратить время на конструирование рентгенлазеров с ЯВН Давайте пользоваться известными фактами: длина излучения зависит от материала стержней, энергия квантов - единицы кэВ, К.П.Д. -1 % (теоритически возможен до 5 и даже 10%).

Расходимость луча не играет важной роли - мы можем выьрать ЛЮБОЕ расстояние подрыва, устраивающее нас.

Ник

Насколько я знаю, во всех проводивщихся "релятивистских макроэкспериментах" (например, с атомными часами на самолёте) эффекты по ОТО были того же порядка, но другого знака, поэтому разница, которую нужно было поймать - весьма мала, причём вызвана совокупностью принципиально разных эффектов.

 

Нет, почему же? Как влияет OTO на атомные часы на самолете ? Надо учитывать, что не только самолет летит, но и Земля поворачивается, так что его скорость уменьшается или увеличивается, но если гравитационный потенциал вдоль траектории не меняется, эффекта ОТО нет.

А не факт. Нечто орионообразное должно разгонять и все свои ядерные заряды, почему и УИ у него не бог весть - никак не больше 10 000 с. Здесь же нужды в этом нет.
Но даже 1000 км/с, не говоря о 5000-10000 ему в жизни не набрать.

 

Н-ну... Это, конечно, вилами по воде писано все, но обещают удельный имульс (фактически, скорость выброса вещества) до 10 000 000 м/с. Поищи в Интернете про межзвездные ядерные проекты. Это сильно зависит от величины зарядов - более мощные дают больший удельный импульс, но размер всей конструкции приходится увеличивать. В принципе, считается, что скорость 0.05c достижима.

Орион может разгоняться сколько угодно, с низким ускорением,

 

Ни в жисть! За то время, что он будет лететь до звезды при достижимых для него скоростях, любые бомбы насквозь протухнут

 

Почему же? Пусть даже 100 лет...

Исключено - рентген же.

 

Я имел в виду микроволновой пучок, который ты сразу же отбросил.

А излучение, возникшее при переходе с n = 5 на n = 3, может вызвать переход с n = 3 на n = 5, может, конечно, вызвать частичную ионизацию, но для полной ионизации атомов тяжелых элементов не достаточны ни энергия квантов, ни их плотность, даже при ядерном взрыве

А вот это вовсе не обязательно. Во-первых, если аблирующий экран - полимерный, к примеру, из полиэтилена (что, в принципе, не исключено) - то и энергии единичных квантов (возникающих при переходах водородоподобных атомов с Z порядка 30) хватит для полной ионизации.

 

Так зачем его делать из таких элементов? Мы же его из чего хотим, из того и делаем. Он должен поглощать излучение и бурно испаряться, соответственно и подбираем состав и параметры.

Даже если речь о экране из тяжелых элементов - при достаточной плотности излучения тоже можно получить полную ионизацию - либо за счёт многофотонных эффектов, либо за счёт ионизации через промежуточное состояние (т.е. не ионизация напрямую, а по схеме атом-возбужденный атом-ион).

 

Это исключено. Ведь полностью ионизованная плазма это не плазма, где некоторые атомы полностью ионизованы, а все атомы полностью ионизованы, а ионизовать тяжелые элементы очень тяжело, даже отдельные атомы.