В Центре космических полётов Маршалла начались испытания в рамках проекта по разработке электрического паруса — революционного космического двигателя, способного доставить космический аппарат к границе Солнечной системы на максимальной скорости и вытолкнуть из гелиосферы. Испытания предоставят данные для моделирования самого устройства Heliopause Electrostatic Rapid Transit System (HERTS).
Как и солнечный парус, электрический парус использует давление солнечного ветра, но не фотонов, а протонов. В этом есть свои преимущества. Фотоны перестают давать необходимую тягу уже на расстоянии 5 а.е. от Солнца, где-то в районе пояса астероидов, а вот протоны — совсем другое дело. Электрический парус будет ещё разгоняться даже на расстоянии 16-20 или даже 30 а.е. от Солнца! Если верить расчётам, к этому моменту он достигнет очень высокой скорости. К примеру, расстояние примерно в 100 а.е. до гелиопаузы он преодолеет менее за 9,9 года с разгоном от Юпитера или за 11 лет без разгона, втрое быстрее «Вояджера-1» и вдвое быстрее аппарата на солнечном парусе.
Инженер НАСА Брюс Уигманн руководит разработкой. В его руках алюминиевый трос толщиной 1 мм, из таких тросов будет состоять электрический парус
Устройство состоит из ряда длинных и тонких тросов с высоким положительным зарядом и бортовой электронной пушки, направленной против движения космического корабля. Поток электронов из пушки заряжает тросы, так что положительно заряженный металл отталкивает протоны солнечного ветра и получает импульс. Солнце испускает протоны со скоростями от 400 до 750 км/с — так называемые быстрый и медленный солнечные ветра. Концепцию предложил в 2006 году финский учёный Пекка Янхунен.
Электрический парус НАСА будет состоять из 10-20 алюминиевых тросов диаметром около 1 мм и длиной 20 км каждый. Таким образом, парус образует окружность с диаметром 40 километров. Заняв исходную позицию, аппарат начнёт медленно вращаться (примерно один оборот в час), и тросы сами вытянутся во всю длину за счёт центробежной силы.
После этого от начнёт медленно двигаться. На расстоянии 1 а.е. от Солнца расчётная тяга составляет примерно 0,150 mN.
Эффективная площадь электронного паруса HERTS составляет примерно 600 км2 на расстоянии 1 а.е. от Солнца и увеличивается до более чем 1200 км2 на 5 а.е.
Сейчас проходят испытания в симуляторе солнечного ветра High Intensity Solar Environment Test (на фото внизу), где измеряется количество столкновений протонов и электронов от солнечного ветра с положительно заряженным тросом. Инженеры умышленно используют вместо алюминия стальной трос. Хотя сталь плотнее алюминия, но это нержавеющий материал, который моделирует нержавеющие свойства алюминия в космосе и позволит дольше проводить испытания.
Сенсоры замеряют отражения протонов от заряженного троса и количество притянутых к нему электронов. Эта информация нужна, чтобы разработать спецификации электронной пушки на аппарате.
В данный момент система HERTS находится на низкой стадии технологической готовности, признаёт НАСА. Даже если результаты испытаний в камере, моделирование и проверка систем развёртывания тросов окажутся успешными, а эти испытания займут два года, всё равно останется ещё много работы по проектированию и изготовлению электрического паруса. Первый космический корабль на таком двигателе мы можем увидеть только лет через десять.
Комментарии (115)
vmarunin
14.04.2016 03:22+1«На расстоянии 1 а.е. от Солнца расчётная тяга составляет примерно 0,150 mN для 50 kM тросов.»
А что такое «50kM тросов»? Нет, я понял, что в видео так написано, но что это значит? 50 километров тросов (радиус? километры квадратные и это площадь?)
Потому что тяга в 1/7 милли Ньютона на весь парус это очень мало. Это получается увеличение скорости на 5 м/с за год, если я помню как это считать. Где 9 порядков?
Пассаж про «Фотоны рассеиваются уже на расстоянии 5 а.е. от Солнца, где-то в районе пояса астероидов, а вот протоны — совсем другое дело» тоже не понял. Фотоны не проходят через пояс астероидов? Как-то тут на 1 а.е от Солнца фотоны «можно наблюдать невооружённым глазом», а протоны — нет.
Не, в НАСА явно не дураки, что-то у них должно быть. Но из статьи это совершенно не понятно.retrograde
14.04.2016 10:11«Пассаж про «Фотоны рассеиваются уже на расстоянии 5 а.е. от Солнца, где-то в районе пояса астероидов, а вот протоны — совсем другое дело» тоже не понял. Фотоны не проходят через пояс астероидов? Как-то тут на 1 а.е от Солнца фотоны «можно наблюдать невооружённым глазом», а протоны — нет.
Давления света не хватает. Солнечный парус, он сплошной, и вещество на пути тоже цепляет. Вот и тормоз.
»А что такое «50kM тросов»
Видимо погонных 50км. Это ж не частая сеточка, чтобы все протоны отклонять.
vmarunin
14.04.2016 13:37Если 150 микроньютонов на 50 километров тросов, то на 400 километров (20 штук по 20 км) будет в 8 раз больше.
1,2 миллиньютона тяги это очень мало для такого количества алюминия, крошечные будут ускорения.
Мне не хватало 9 порядков, пусть 1 нашли (8 же почти 10), где остальные 8 порядков?
mironoffe
14.04.2016 15:34Наверно 150 микроньютонов на 1 мм троса, хоть логики и ноль, но так всё сходится, ЧТД. </irony>
Mad__Max
14.04.2016 21:43Что-то странное насчитали.
Каких 9 порядков не хватает? Если полученные 5 м/с за год увеличить на 9 порядков — это будет разгон почти до полной скорости света меньше чем за год.
А заявляются скорости «всего» в несколько раз быстрее чем быстрейшие из ранее созданных космических аппаратов — т.е. что-то порядка 50 км/с за несколько лет разгона. Т.е. прирост скорости 5000 -10000 м/с за год. Т.е. 3 порядка, а не 9.
И у меня получается не 5 м/с в год, а порядка 50 м/с если считать что это 0.15 мН на 50 погонных км тросиков (массу порядка 100 кг взял если как сказано они алюминиевые рассчитывают использовать)
Осталось всего 2 порядка где-то найти. :)
Seven-ov
15.04.2016 10:34Масса 20 тросов диаметром 1мм по 20км длиной из алюминия равна ~900кг. Плюс сам спутник и системы, в итоге можно смело округлить до 1 тонны.
Mad__Max
15.04.2016 18:02Я для 50 км погонных тросов считал. Если 20 тросов по 20км считать, то и силу на них действующую надо в ~8 раз умножать(т.к. это уже 400 км суммарной их длины) — в результате примерно те же ускорения получатся.
a5b
14.04.2016 03:25+1Фотоны рассеиваются уже на расстоянии 5 а.е. от Солнца, где-то в районе пояса астероидов, а вот протоны — совсем другое дело.
Фотоны прекрасно летят и на десятки тысяч а.е. (в год); на 5 а.е. перестает эффективно работать фотонный парус (конкретный вариант паруса, который оценивался NASA engineer Bruce Wiegmann, автором E-Sail), см. оригинал https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2016/nasa-begins-testing-of-revolutionary-e-sail-technology.html
For example, when solar sail spacecraft reach the asteroid belt at 5 AU, the energy of the solar photons dissipates and acceleration stops. Wiegmann believes the E-Sail would continue to accelerate well beyond that.
Более ранний источник заявления — Bruce M. Wiegmann, Developing an Electric Sail to Propel a Spacecraft to the Edge of our Galaxy in 10 years, IEEE Industry Applications Society (IAS) 50th Annual Meeting, Dallas, TX, Oct 19, 2015
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150021471.pdf
At a distance of 5 AU photonic pressure decays to the point that the Solar Sail stops accelerating
И что же он понимает под "остановкой"? — Снижение тяги до 4% от того, что было на расстоянии 1 а.е. от Солнца:
?Both concepts accelerated the spacecraft until thrust dropped to 4% of initial thrust at 1 AU
vmarunin
14.04.2016 04:04Вот блин! То, что при удалении в 5 раз (с 1 до 5 а.е) поток что протонов, что фотонов падает в 5^2=25 раз, это же очевидно!
Протонный парус просто становится в 2 разаа больше и поэтому «тянет», но почему бы сразу не раскрыть его полностью? Сразу раскрыли — получили большее ускорение.a5b
14.04.2016 05:36Вроде протонный парус не меняет размер, см стр 8 — http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150021471.pdf#page=8
?Thrust assumed to drop as 1/(r^2) for the solar sail and 1/(r^(7/6)) for the electric sail…
?Why 1/r7/6?
? Proton density decays at 1/r^2
? Electron temperature decays at 1/r^1/3
? The force per unit length is… dF/dz… ~ sqrt(n_0 T_e) ~ (1/r)^(7/6)vmarunin
14.04.2016 19:01Прикольно. Вы не знаете какое-нибудь более развёрнутое объяснение для «чайников» почему получается -7/6 степень, а не -2?
Моих знаний физики уже не хватает.
А так да, прикольно, тяга будет убывать не как квадрат, а ближе к линейному закону, разница очень заметная.a5b
14.04.2016 19:25Где-то у автора концепции должно быть — http://arxiv.org/find/astro-ph/1/au:+Janhunen_P/0/1/0/all/0/1
Но у него в некоторых работах даже r^ -1.
Mad__Max
14.04.2016 21:58+1Видимо потому, что в отличии от солнечного паруса который отражает и передает импульс физически (непосредственный контакт с поверхностью), электрический парус взаимодействует с потоком заряженных частиц практически только своим электрическим полем.
И в плотном потоке частиц (близко к солнцу) может отклонять/отражать только небольшую часть — а чем дальше удаляется от солнца, и чем меньше становится поток протонов приходящихся на единицу площади, тем эффективнее он их отражает. Среди прочего это связано с производительность электронной пушки, которая должна сбрасывать лишний накапливающийся отрицательный заряд, чтобы поддерживать положительный заряд на тросах.
Приведенные размеры с ростом площади с 600 км2 до 1200 км2 видимо так же из-за этого — в отличии от относительно жесткого (имеющего какой-то каркас) солнечного/фотонного паруса, это просто свободно висящие тросы удерживающие форму только за счет небольшой центробежной силы (задаваемой вращением аппарата) и взаимным отталкиванием друг от друга (т.к. все имеют одинаковый положительный заряд).
И в плотном потоке положительно заряжённых протонов это парус «сгибается» (как зонтик выставленный против сильного ветра) уменьшая эффективную рабочую площадь. А по мере того как плотность потока протонов и оказываемое ими удельное давление снижается — парус постепенно расправляется. Не потому что его не на всю длину в начале разматывают как кто-то тут предполагал, а за счет уменьшающегося изгиба по мере того снижается сила действующая на тросы.
horlon
14.04.2016 09:10+1«600 км2»
Мда, эффективная сетка для ловли астероидов выйдет…ClearAirTurbulence
14.04.2016 11:221. В космосе ну очень много свободного места
2. Это не сетка, а никак не соединенные между собой «спицы»vmarunin
14.04.2016 13:48Однако это сильно заряженные спицы. И даже электрически нейтральная пыль будет «садится» на них с большой скоростью.
Zenitchik
14.04.2016 18:53А разве не отталкиваться? Нейтральные тела после контакта с электродом, обычно получают от него заряд и, соответственно, улетают. Если только никакой химической реакции с материалом электрода не происходит.
vmarunin
14.04.2016 18:58Зависит от частиц, если они токопроводящие — коснутся, перетечёт заряд и оттолкнутся, если диэлектрики — налипнут (как пыль в системном блоке)
Получается спица немного смещает электроны в свою сторону и пылинка превращается в диполь, то что ближе к спице — заряжено отрицательно, то что дальше — положительно.
Из-за этой разницы расстояний (сила обратно пропорциональна квадрату расстояния) возникает небольшая сила притяжения и давай налипать.
Нейтральные бумажки налипнут на любой заряд, хоть положительный, хоть отрицательный.
Seven-ov
14.04.2016 10:05-120 тросов по 20км это почти 16 кубометров алюминия или 42 тонны груза…
А площадь сетки в 600-1200км.кв. на скорости в 400км/сек и времени путешествия в районе 11 лет — практически 100% вероятность уничтожения паруса космическим мусором…
Чет какая-то сомнительная идея…sp1ash
14.04.2016 11:23+2А что за тросы такие вы посчитали? По моим прикидкам вышло 0,314м3 алюминия всего. V=20x20000x3,14x0,25x0,001^2=0,314.
А сетки как таковой там даже и не будет — только отдельные лучи диаметром около 1мм, попасть в такой астероидом будет проблематично.Seven-ov
14.04.2016 13:28Правда, ошибся немного:
площадь сечения проволоки при d=1мм: S=pi*r^2 = 3.14*0.0005^2= 0.00000079м2
Объем 20 проволок длинной 20км: V=S*L=0.00000079*20*20*1000=0.316м3
Масса проволок при плотности p=2,7т/м3: m=V*p=0.316*2.7=0,853 = 853кг
Теперь по вероятностям:
приведенная площадь продольного сечения этой сетки будет V=L*d=20*20*1000*0.001= 400м2
допустим среднюю скорость 400км/с, время путешествия ~10 лет = 315360000сек.
получается парус пройдет через коридор площадью сечения 0,0004км и длинной 126144000000км.
Получается объем пространства в 50 457 600км3
И в этом объеме пространства не должна встретиться ни одна частичка диаметра 0.1мм
У меня к сожалению нет данных о количестве частиц на единицу объема в открытом космосе, но мне кажется, что при таком раскладе вероятность разрушения паруса очень даже высока.Sleepwalker_ua
14.04.2016 17:27а это еще смотря с какой относительной скоростью она встретится и в какую часть КА попадет. Может краешек троса задеть, может будет «попутная»…
Ну и массу частички и КА тоже сравнить будет правильнее — если он «нагребет пыли» то это почти наверняка просто его слегка замедлит, из-за значительно бОльшей накопленной кинетической энергии. А вот если прилетит какой-нить камушек в несколько десятков килограмм весом, то может быть уже и грустно…Mad__Max
14.04.2016 22:11Да ничего особо грустного. Если не попадает в сам аппарат (вероятность чего крайне мала из-за его размеров, и не выше чем у других двигателей), то просто откинет «трос-спицу» в строну (он же гибкий и закреплен только с одного из краев, а 2й свободен) с последующим распрямлением или в самом худшем случае(если попадает не в край тросика, а ближе к аппарату) оторвет один из тросиков и улетит вместе с ним. А аппарат продолжит лететь дальше своим курсом лишь с уменьшившейся тягой из-за менее эффективно работающего паруса.
Разве что системе стабилизации придется немного поработать, чтобы восстановить нужные параметры вращения из-за лишнего импульса переданного аппарату за мгновения прежде чем тросик разорвался.
Предусмотреть можно заранее — например намеренно сделав ось «катушки» (на которой хранится в момент старта и потом разматывается в космосе тросик) самым слабым звеном — чтобы при превышении предельных усилий она ломалась и отрывалась от аппарата, не повреждая остальные элементы аппарата. Ну или наоборот сам трос и будет самым слабым элементом — если сделать крепления и катушки достаточно прочными, чтобы первым при ударных нагрузках всегда рвался сам тросик.
vedenin1980
14.04.2016 19:44>> И в этом объеме пространства не должна встретиться ни одна частичка диаметра 0.1мм
А почему такие размеры? Проволка ведь с одной стороны весьма тяжелая (2 кг — километр), то есть будет сносить мелочь одним своим весом, с другой стороны весьма прочная (попробуйте порвать качественную рыболовную леску, а ведь она всего 0.1 — 0.2 мм, леска в 0.45 мм уже позволяет поймать и удержать самую крупную акулу), в-третьих, такая «леска» просто легко разрежет большинство небольших небесных тел, так как намного крепче (леской можно резать не хуже чем ножом), в конце-концов, при встрече с крупным телом она вероятно просто отлетит в сторону, так как топор легко разрубит доспехи, но ничего не сможет сделать с летящей по воздуху паутиной. Конечно, шанс что одна из струн повредится все равно остается, но это не приведет к потере аппарата, даже если все струны разрушаться после набора нужной скорости это уже не будет иметь никакого значения.Seven-ov
15.04.2016 10:48Рыболовная леска сделана не из алюминия. Предел прочности алюминия 8кг/мм2, скорее всего там будет использоваться алюминиевый сплав, плюс изготовление проволоки методом протяжки несколько улучшает прочностные свойства, но все равно, прочно данного троса на разрыв, при диаметре в 1мм будет в пределах 10-20кг.
PS Тут речь идет о огромных скоростях, порядка 50-400км/с при таких скоростях трос ничего не снесет, скорее частичка, врезавшись в трос, создаст огромный импульс сконцентрировавшийся в месте удара и просто порвет его.rPman
16.04.2016 01:22Уже давно, если хотим улучшить характеристики, вьем веревки из более тонких и делаем композиты (добавить к пучку нитей волокна из другого материала), т.е. это будет пучок тонких волокон, свитых в плотную косичку
Alcor
14.04.2016 11:50Площадь сетки в случае расчета вероятности столкновения с мусором немного меньше и равна она (20 тросов x 20 км x 0.001 м) = 400 м2 — не так уж и много.
Vjatcheslav3345
14.04.2016 10:22А может этот парус использовать тяжелые заряженные частицы космического пространства — может ему и солнце даже не нужно, и между звёздами он будет ускорятся излучением джетов пульсаров, черных дыр, квазаров — https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B8
Mulin
14.04.2016 13:33Они — тяжелые заряженные частицы космического пространства — летят во все стороны.
vmarunin
14.04.2016 13:51+1Около Земли не проходит никаких джетов. И около Солнечной системы джетов тоже не видать.
И это очень, очень хорошо!!!
drunk_owl
14.04.2016 11:54Просветите, кто-нибудь, почему везде «эффективной площадью» паруса называют площадь круга, а не площадь сечения самих тросов? И разве сетка той же площади (а лучше пленка) не будет эффективнее радиально натянутых тросов?
ariklus
14.04.2016 13:06Так как протоны будут толкать спицы, попадая не только в сами спицы, а в зону действия их электрического поля.
windrider
14.04.2016 13:07На счёт сетка/плёнка vs тросы:
+ тросы легче разворачивать
+ они более толерантны к астероидам и кораблям рептилоидов
+ ими можна рулить (регулируя потенциал на каждом тросе отдельно)Seven-ov
14.04.2016 13:40А вот так случается, что один трос обрывается, а то и два с одной стороны?! Сразу получаем эксцентрик! И как рулить такой системой?
vmarunin
14.04.2016 13:54Отстреливать повреждённый трос и противоположный ему, получать сбалансированную систему и лететь дальше «на одном крыле». Так как система вращается то «рулить» можно будет в любую сторону, надо только подождать полчасика до манёвра.
Seven-ov
14.04.2016 14:08Оторвало часть троса, как это компенсировать? С другой стороны вопрос снимается, когда осознаешь скорость вращение, которое должно быть около оборота в год, а то и меньше, иначе центростремительная сила просто порвет парус.
arheops
15.04.2016 09:03Написано же, 1 оборот в час а не в год. Скорее всего, прочность посчитана. Поскольку система вращается и имеет несколько лучей, можно даже не компенсировать оторванный тросс. Или компенсировать электрически.
Seven-ov
15.04.2016 11:06Поправьте, если ошибаюсь:
Длина троса = 20000м
Масса троса = 40кг
Частота вращения = 1об/час
Чему равна центробежная сила, возникающая у основания троса?
Чисто на глаз получилось у меня около 700кг!arheops
15.04.2016 11:47У алюминия прочность на разрыв всего 9кг на мм. Площадь круга 7.85398e-7, обьем 0.01570796м3, вес проволки около 42.6кг. На самом деле тут трос, вес будет около 20кг(за счет пустот). Какая прочность тросса(не цельного куска алюминия) на разрыв я затрудняюсь сказать. Посчитать силу действующую на трос так просто не получиться. Во первых трос это не шар на ниточке, во вторых тут будет действовать еще сила отталкивания между троссами. Которая может быть поболее центростремительной. В любом случае все решаеться уменьшением оборотов.
LeerySky
15.04.2016 11:22Не компенсировать?
Не думаю, что вертолет, к примеру, долго пролетает с отломанной лопастьюarheops
15.04.2016 11:34Причем тут вертолет. Тут нет воздуха. Нет турбулентности. Нет сопротивления вращению от лучей. Это космос. Плюс конфигурация лучей зависит от их длины. Просто ближайшие лучи подтянуться ближе(станет меньше напряженность поля), ну и вращение аппарата будет не вокруг оси, а вокруг центра тяжести в 1м от оси например. Это ни на что не повлияет.
LeerySky
15.04.2016 11:48Как это, не повлияет?
Предполагается, что аппарат должен как-то управляться. При нарушении баланса ни о каком управлении уже речь не идет.arheops
15.04.2016 11:55Управление достигается выставлением плоскости вращения. Грубо говоря ставиться угол на который отражаются протоны. В данном случае плоскость вращения не поменяется. Расчеты результата, конечно, немножко усложняться, но не сильно. Аналог будет не вертолет, а летающая тарелка(которой дети играются) с пропилом. Причем пропил будет далеко на 1/20(5%), а меньше за счет того, что соседние лучи сойдуться ближе. Вообще говоря, такое управление требует достаточно мощного разворачивающего механизма(лучи то по 20км и вращаются как гироскоп), потому скорее такой «парусник» будет лететь четко от солнца.
Mad__Max
14.04.2016 22:14Особого эксцентрика не будет, т.к. тросы «автоматически» стараются распределиться на равных расстояниях друг от друга из-за того, что имеют одинаковый положительный заряд и отталкивают друг друга своими электрическими полями. В результате ассиметрия будет только у самого аппарата где тросики закреплены, а по мере удаления от него тросики будут всегда располагаться относительно симметрично пытаясь занять положения в которых расстояния до 2х соседних максимально.
cyberly
14.04.2016 12:24>> Хотя сталь плотнее алюминия, но это нержавеющий материал, который моделирует нержавеющие свойства алюминия в космосе и позволит дольше проводить испытания.
А в космосе существует проблема ржавчины? Или это неправильный перевод для какого-то другого типа деградации металла?
Aniro
14.04.2016 12:57На земле алюминий стремительно окисляется, в космосе не будет — поэтому на земле вместо алюминия используют сталь.
vmarunin
14.04.2016 13:29Он, конечно, стремительно окисляется. Вот только оксидная плёнка не отваливается. Окислился чуток и ладушки, дальше процесс остановился.
Алюминиевая проволока — важная часть моих детских воспоминаний :) Сколько ей всего приматывали, сколько «патронов» из неё было сделано…
Видимо тут ещё и высокое напряжение играет, возможно оно усиливает коррозию
jaiprakash
14.04.2016 14:44> Вот только оксидная плёнка не отваливается
Под бомбардировкой быстрыми протонами отваливается.
impetus
14.04.2016 15:48Протоны должны вроде как раз наоборот — восстанавливать окид
jaiprakash
14.04.2016 15:55Ну именно оксид алюминия не восстанавливается протонами.
И речь идёт о быстрых протонах, механически разрушающих структуру.
Mad__Max
14.04.2016 22:18Проволока и тросик очень разные вещи. Тут тросик сплетен из крайне тонких проволочек — десятки микрон в диаметре (а диаметр самого тросика — всего 1 мм). Разница в том, что у тросика площадь контакта с воздухом и оксидных пленок получается во много раз больше чем у одножильной проволоки.
bapewka
14.04.2016 13:06В космосе проблемы ржавчины нет, именно поэтому при симуляции используют материал, который не имеет проблемы ржавчины на земле.
Seven-ov
14.04.2016 14:01А еще вопрос, какая должна быть частота вращения паруса, что бы центростремительная сила не превышала предела прочности алюминиевого троса диаметра 1мм.
К слову — это всего 10 кг, а длина его 20км
При условии, что по этому тросу нужно передавать еще и тяговое усилие.
Я точно не считал, но на глаз получается, что если будет больше одного оборота за год — трос оторвет. Может, стоит подумать о дифференцированном сечении троса?
Camel
14.04.2016 14:46Я дико извиняюсь, но зачем раскручивать космический корабль с целью расправить тросы? Они же заряжаются положительно, сами друг от друга оттолкнутся.
ClearAirTurbulence
14.04.2016 15:35+1Друг от друга они, конечно, оттолкнутся. А изначалаьно они как должны деплоиться, будучи намотанными на катушки после вывода КА?
impetus
14.04.2016 15:51-1так же — элеткронная пушка выкинет немного электронов из системы в космос — оставшееся получит положительный заряд и самооттолкнётся. См. как волосы при высоких вольтах распушаются в «ведьму» — безо всякого вращения.
другой вопрос это этого хватит для примерно первоначального распушения, а вот на правильный «зонтик» скорее всего не хватит
Raegdan
14.04.2016 16:16Попробуйте обмотать 4 пальца ниткой витков в 50, а потом попробовать расправить обмотку изнутри. Её просто порвёт. То же самое будет и здесь — слишком много витков для такого механизма раскрытия.
impetus
14.04.2016 19:33а расталкиваине одноимёнными зарядами — будет не изнутри а отовсюду, в т.ч кончики от катушки будут оттталкиваться. Долго, но размотается в конце концов, просто потому что трения почти нет, а сила постоянная есть прии том сила направлена только на разматывание и нет обратной никакой. Возможно вопрос времени
RaphZak
14.04.2016 15:49Они будут отталкиваться во все стороны, а не только перпендикулярно движению. Должно получиться что-то типа ёжика.
Mad__Max
14.04.2016 22:22Получится типа зонтика (направленного ручкой ОТ Солнца), т.к. помимо отталкивания друг от друга все вместе будут отталкиваться от потока положительно заряженных протонов (солнечного ветра), который собственно и будет тянуть/разгонять аппарат.
impetus
14.04.2016 16:21А ведь получится на самом деле не зонтик с прямыми спицами — а некая спирально закрученная структура.
«а всё же глянешь вслед — красиво, чёрт возьми»Zenitchik
14.04.2016 18:59Только на некоторых этапах раскрутки. Когда вращение установится, они выпрямятся.
impetus
14.04.2016 19:30Не факт — покольку нет диссипативных сил в системе — то будут колебания… Крутильные в основном, но в их процессе зонтик как медуза будет пульсировать.
jaiprakash
14.04.2016 19:41> нет диссипативных сил
Внутреннее трение. Так что колебания будут затухающими.
sergof
18.04.2016 07:46Поток электронов из пушки заряжает тросы, так что положительно заряженный металл отталкивает протоны солнечного ветра и получает импульс.
Тут я не понимаю — как поток отрицательно заряженных электронов станет положительно заряжать металл (и далее)?Zenitchik
18.04.2016 11:59+2Поток электронов улетает в космос, в следствие чего весь аппарат (и парус в частности) оказывается заряжен положительно.
vedenin1980
Интересно, а нельзя этот электрический парус объединить с идеей Юрий Мильнера и Стивен Хокинга по полету к Альфа Центавра? Не получится что аппарат с электрическим парусом разгонять будет проще?
vmarunin
Не думаю. Если разгонять от Солнца, то скорость ветра в статье 750 км/с. Мильнер хотел до 44000 разгонять (и даже до 20% скорости света)
Или надо разгонять потоком протонов с Земли, но вот получится ли их фокусировать так же как и лазерный луч — сильно сомневаюсь
Idot
Неудачная мысль, протоны взаимно отталкиваются и луч будет рассеиваться.
vmarunin
Мда, забылся. Они же ещё и излучать должны по Максвеллу, то есть терять энергию и тормозить, совсем плохо.
andy_p
С чего бы это? Они же без ускорения летят.
Vjatcheslav3345
Можно сначала разогнаться парусами, используя Солнце и подлетев к нему ближе Меркурия, затем запустить другой двигатель — двигатель Бассарда, в полете подгонять себя ловя в паруса жесткое космическое излучение — а у цели тормозить магнитным, электрическим парусами.
sHaggY_caT
Бассардом не получится, нет никаких идей, как сделать термоядерный реактор на водороде (а не дейтерии), разогонять парашютом от солнца же нет никакого смысла, так как дельта-в солнца теряется на фоне дельта-в от лазерного паруса.
А насчёт торможения да — магнитным парашютом Зубрина тормозить разумно.
Vjatcheslav3345
От Солнца разгоняемся халявы ради — лазер просто использовать не будем.
sHaggY_caT
Можно и пассажирский Боинг разгонять на первом этапе, до первых 40 км/ч, паровозом, и только потом отцеплять паровоз, и давать максимальную тягу двигателями. А что? Экономия топлива :) Боинг может сможет пролетать аж на несколько секунд больше, чем без паровоза!
vmarunin
Ну они же в гравитационном поле летят, должны тормозить помаленьку.
vasimv
Да, чтобы инопланетяне совсем офигели, сначала лазером на них посветили, потом протонной пушкой, а потом куча непонятных снарядов летит с кинетической энергией в мегатонны, без признаков торможения на подлете… :)
Vjatcheslav3345
Напоминает сцену из боевика, где героя сначала слепят фонариком а потом без предупреждения в него летят пули.
Raegdan
Совсем будет «весело», если там цивилизация без техники а-ля на'ви. Радиопосланий они не услышат, протоны засечь им тоже нечем. Даже если обратят внимание на новую звезду в небе (лазер) — не смогут правильно интерпретировать этот факт. А потом вдруг начинается бомбёжка.
vedenin1980
Ну, в планеты-то целиться никто не собирается, тем более что наноспутники в пару грамм сгорят в атмосфере моментом (вроде бы даже такая большая скорость роли не сыграет при этой массе).
unwrecker
А почему обитаемые планеты должны быть обязательно с атмосферой? Углеродный шовинизм детектед :)
OneOfUs
Даже Плутон имеет атмосферу. Не путайте с кислородом, пожалуйста
Greendq
Сгореть-то сгорят, но с какими эффектами — там же скорость будет офигенной… Кто сказал «Тунгусска»?
Raegdan
60 млн. м/с, 2 г = 3.6 ТДж, т.е. чуть меньше килотонны. Ну, в принципе, да — от 2 грамм просто красивый салют будет при сгорании в атмосфере. Но если в планету влетит весь рой — уже возможны последствия.
geher
Полагаю, что рассеивание в процессе движения будет таким, что в атмосферу планеты попадут единицы. И это не считая отсева в дороге за счет «несчастных случаев» и технических неполадок.
Zenitchik
Лазер вряд ли будет оптический.
ffs
А кто ж их знает, этих инопланетян, какой у них видимый диапазон?
Doktor_Gradus
Если речь идёт о том, чтобы видеть окружающие предметы, то физика говорит, что видимый диапазон должен быть такой же, как у нас.
Другое дело, что границы видимого спектра у них могут быть другие.
Mad__Max
Скорее не «такой же как у нас». А такой же как основной спектр их местной звезды. Потому, что то что у нас принято называть «видимым светом», это результат адаптации в процессе эволюции к диапазону на которой приходится максимум излучения нашей конкретной звезды (Солнца).
Doktor_Gradus
О том и речь.
Если, к примеру, у них голубая звезда, то их максимум будет приходиться на другую зону видимого диапазона. Но диапазон всё равно будет похожий. Просто у него будут немного сдвинуты границы.
Конечно, могут быть ещё инфракрасные и ультрафиолетовые звёзды, но, у таких звёзд планет, населённых разумными существами, скорее всего, не будет.
vmarunin
Скорее всего будут тормозить и облетать звезду. Звёздный ветер должен оказывать большое влияние на такие маленькие объекты. Пока доберутся поближе к звезде их все вбок посдувает, даже если паруса сложат.
Протонная пушка по ним и так лупит. Солнце та ещё пушка, которую замучаешься превзойти.
Лазер тоже будет не очень слепить, сверхновые сильно ярче.
vasimv
Они на 0.2 С летят, тут даже с парусами, думаю, торможение от солнца будет не слишком большим. Не говоря уже о том, что сдуть может как раз на их место жительства (они же не на солнце будут)… Не знаю, удастся ли отмазаться человечеству тем, что это был проект Mail.Ru. Если разумные, конечно, то поймут.
licvidator
Следующий шаг к пониманию был сделан нескоро.
В 2184 году два астронома, Карл Квон и Фархад Назим, обнаружили странность в спектре одной слабой звезды в созвездии Орла. Эта звёздочка была едва видна невооружённым глазом и не имела названия, а только обозначение в каталоге — Gliese 764.2. Отделённая от Земли 108 световыми годами, она ничем не выделялась среди множества подобных ей жёлтых карликов класса F. Странным в ней было одно — исключительно узкая и яркая линия в микроволновой части спектра. Предыдущие наблюдения не показывали ничего подобного. Больше всего это походило на излучение мощной антенны где-то около звезды — антенны, нацеленной на Солнечную систему.
Это не мог быть сигнал, так как яркость излучения не менялась, оно не несло никакой информации. Поэтому появилась гипотеза, что обитатели Gliese 764.2 направили к Земле световой парусник, и микроволновой излучатель предназначен для его разгона. Подобная технология давно применялась людьми — световые парусники летали по Солнечной системе с XXI века — так что гипотеза смотрелась убедительно. Ещё больше веса придавало ей время открытия. В 1958 году лунная обсерватория, очевидно, сообщила на родную планету, что земляне вышли в космос, и самоуничтожилась. Через 108 лет её послание дошло до Gliese 764.2. После нескольких лет подготовки включился разгонный излучатель, и стартовала экспедиция к Земле. И вот ещё через 108 лет, в 2184 году, на Земле увидели включение излучателя. Всё сходилось идеально. Аквилиане — так назвали инопланетян по латинскому имени созвездия Орла, «Аквила» — знали о нас и летели к нам. Вот только зачем?
Окончательная черта была подведена в 2232 году. Полуразумный орбитальный радиотелескоп, постоянно нацеленный на Gliese 764.2, обнаружил, что рядом со звездой как будто на пустом месте возник источник поляризованного синхротронного излучения. В своей исторической статье радиотелескоп-робот опубликовал удивительные параметры нового объекта: расстояние — 57 световых лет, напряжённость магнитного поля — около 400 гаусс, скорость приближения — половина скорости света.
Только теперь картина событий стала вполне ясна. Сначала микроволновой лазер у Gliese 764.2 разогнал звездолёты до половины скорости света. Некоторое время они летели с этой скоростью по инерции, а потом включили магнитное поле — включили для торможения. Поле работало как парашют, создавая упор против набегающего потока ионов межзвёздной среды. При торможении ионов в магнитном поле рождалось видимое на Земле радиоизлучение.
Итак, чужие не просто летели в нашу сторону на звездолётах невероятной мощности. Они тормозили. Они намеревались остановиться в Солнечной системе. И главное, они по-прежнему не посылали ничего похожего на сигналы ни в одном диапазоне волн.
Даже у самых правоверных пацифистов, убеждённых, что высший разум непременно гуманен и миролюбив, не осталось сомнений: к Земле движется флот вторжения.
19 сентября 2295 года главный астроном Космофлота вручил овер-коммандеру Омару Янсену лаконичный доклад. В тексте говорилось, что часом раньше резко усилился поток теплового излучения из района аквилианского флота. Но излучал не флот. Излучало нечто другое. Гораздо более близкое. И оно приближалось со скоростью в половину скорости света.
Истолкование было очевидным. Перед тем как начать торможение, звездолёты Аквилы отделили от себя какие-то снаряды (возможно, переделанные из ненужных более световых парусов). Снаряды не тормозили, а продолжали путь с прежней скоростью 0,5 С. Тепловое излучение появилось из-за трения снарядов о межпланетный газ Солнечной системы. Судя по расстоянию и скорости, до удара о Землю им осталось 27 часов.
sHaggY_caT
Да, Ибатуллин написал Шедевр, вполне на уровне гораздо более популярного Вернор Винджа
vasimv
Идея хорошая, стиль тоже отличный. Но заимствований много слишком, концовка тоже как-то смазана в попытке «закрутить покруче», вплоть до логических противоречий.
Raegdan
Как только увидел этот комментарий — сразу пробил по цитате и только сейчас дочитал. Запоем. Офигенная книга, спасибо!
licvidator
Бумагу или электронку читали? Электронный вариант, лежащий в Сети — это примерно 80% бумажной книги, к тому же автор немного переделал сюжет.
Raegdan
FB2 с флибусты.
Idot
Это наиболее эффективный способ добиться того, чтобы они поскорее прилетели… с боевым флотом.
mr-baranka
А не получится так, что на некотором этапе пути солнечный ветер уровняется с ветром Альфа Центавра и аппарат просто «зависнет» между двумя звёздами?
rPman
Если звезды толкают равнозначно, то остановится у самой звезды (половина пути разгон, половина торможение.
p.s. неравнозначное давление можно уравновесить разной формой паруса (с одной стороны плоский, с другой в виде конуса — со стороны которого будет слабее давление)
Mad__Max
Разгон и торможение максимум всего несколько % от времени полета занимать будут в случае межзведных, остальное полет по инерции с примерно постоянной скоростью — давление и скорость же звездного ветра снижается по мере удаления от звезды, хоть и не так быстро как давление света (для него квадрат расстояния).
И на расстоянии максимум в несколько сотен а.е. (доли светового года) практически пропадает гасясь в межзевдной среде. После этого «парус» лучше всего будет смотать обратно на катушки, чтобы не тормозить об межзведный газ и пыль и не рисковать оторвать тросы при случайных столкновениях с чем-нибудь покрупнее и лететь чисто по инерции. А уже на подлете к целевой звезде обратно развернуть, чтобы начать тормозить им.
Ну а уровень торможения проще всего отрегулировать временем открытия (на каком расстоянии разверуть) и степень раскрытия (тросики же не обязательно на максимум отпускать — можно часть оставить смотанными внутри аппарата).
Впрочем для межзвездных полетов электрический парус все-таки слишком слабый и медленный движитель, даже для автоматических аппаратов и ближайших звезд.
Zenitchik
Это вряд ли. Чтобы долететь до Альфы за 20 лет, разгоняясь полдороги и тормозясь полдороги, нужна тяговооружённость где-то порядка 0,02 (это на глазок, но если надо, я посчитаю точнее). Чтобы разгон составил меньше 50% времени, тяговооружённость должна быть выше. А как у нашего паруса с тягой?
Mad__Max
У паруса не очень, поэтому никаких возможностей ускорить полет до ближайших звезд до нескольких десятков лет просто нет.
Только тысячи лет в лучшем случае из них почти все время будет полет по инерции, а разгон/торможение только 5-10 лет в начале и конце.
Увеличить продолжительность разгона для достижения больших скоростей невозможно т.к. и плотность потока заряженных частиц и их средняя скорость по мере удаления от звезды снижается и на каком-то (по межзвездным меркам относительно небольшом) расстоянии их поток уже не сможет дополнительно ускорять аппарат с парусом в результате чего он начнет больше мешать чем помогать.
Поэтому электрический парус для межзвездных полетов не годится в принципе. А вот для полетов к планетам внешней солнечной системы и исследования ближайших ее окрестностей (например Пояс Койпера или если скажем предсказанную 9ю планету все-таки найдут) выглядит перспективным.
А все межзвездные парусники о которых иногда пишут/говорят предполагаются только солнечными(фотонными) с дополнительным разгоном направленными лазерами с Земли (или околоземной орбиты), которые благодаря большой мощности и слабому падению с расстоянием могут в теории обеспечить намного большие скорости. Без такого «форсажа» солнечный парус еще слабее электрического.
Zenitchik
Для полётов недалеко от Солнца — скажем, к Марсу, — солнечный парус вполне достойный двигатель малой тяги. По крайней мере, сравнимый с электроракетными.
С полётам к звёздам пока всё плохо. Нужна заметная тяга (хоть и малая, но явно выше, чем у существующих двигателей малой тяги), но при этом удельный импульс сравнимый с таковым электроракетных двигателей. Пока что я о подобном не слышал. Если не будет чего-то нового в материаловедении, любые двигатели, которые мы сейчас можем себе представить (в т.ч. ТЯРД) — не могут обеспечить тяговооружённость (из-за собственной массы).