Самый важный момент в планировании будущего Кольца Дайсона — это правильный выбор конструкции стандартного элемента Кольца. Он должен быть стандартизован по размеру и форме, для простоты производства, унификации промышленности и инструментария, но его конструкция и архитектура должна быть достаточно гибкой для дальнейшей модернизации и заранее непредсказуемых усовершенствований.
Форма элемента должна быть простой и удобной для сборки. Плоскость элемента должна иметь вогнутость, чтобы фокусировать свет на энергоприемнике. Центр масс элемента должен совпадать с геометрическим центром для простоты буксировки и ориентации.
Беря за основу симметричную и часто встречающуюся в природе естественную форму, можно предложить элемент Кольца в виде гигантского шестиугольника. Кстати, о предшественниках: похожие элементы формируют зеркало солнечной электростанции на этой картинке из журнала «Техника Молодежи» за март 1975 года (обратите внимание кем нарисована картина):
Можно взять и другую форму — в одной подробной статье на русском предлагались элементы-восьмиугольники (увы, я потерял ссылку на неё).
Размер стандартного элемента должен быть оптимальным: не слишком мелким, чтобы не порождать проблемы при выставлении и сборке огромного количества сегментов, не слишком крупным, чтобы его можно было отбуксировать на место сборки (конечно не полностью законченным, но уже достаточно автономным).
Если взять за ширину законченного Кольца круглое значение 1 млн. км (выбрано именно это значение, так как оно мало по сравнению с радиусом Кольца в нашей системе, но сравнимо с диаметром Солнца, который равен 695700*2 = 1 391 400 км), то неплохо бы перекрыть двумя-тремя элементами хотя бы тысячную часть этой ширины Кольца. Потому примем за характерный размер полностью собранного элемента Кольца значение в 330 км от края до края шестиугольника, тогда вместе с зазорами три элемента в ряд займут около 1000 км ширины Кольца (горизонтальная ось на картинке ниже). По ширине Кольца в 1 млн. км разместятся 3000 шестигранных элементов – вполне обозримое число (но не надо думать, что их можно сделать за 40-60 лет как в ролике из первой части). Плотно упакованные шестигранные элементы размером 330 км занимают в среднем по (382+191 = 573) / 2 = 286.5 км по длине вдоль Кольца, как это показано на рисунке ниже (вертикальная ось на картинке):
Параметры такого правильного шестиугольника определяются двумя радиусами (на картинке ниже): малым радиусом вписанной окружности r = 165 км и большим радиусом описанной окружности R = 191 км, причем r = SQR(3/4) * R. Площадь S = 3 * SQR(3) * R^2 / 2 равна примерно 94500 км2, примем её грубо за 95 тысяч км2.
Структура элемента Кольца
Вид элемента со стороны Солнца:
Элемент должен быть по большей части автономным, самоориентирующимся в пространстве, самокорректирующим свою орбиту и саморемонтирующимся. Притащить его на место (на стабильную орбиту) в начале сборки может и отдельный буксир, но потом элементу нужно корректировать орбиту, парировать отклонения уже самостоятельно.
Что касается начинки этого элемента Кольца, то необходимо иметь: причальные устройства, склады для материалов, ремонтные мощности, приемные и передающие энергию устройства. Элемент должен иметь всё это в геометрическом центре — там расположен центральный модуль из металла (с него начинается строительство и в нем все основные системы). А вокруг него расположены внешние зоны из ветвящихся гнутых труб (с не жесткой, но упругой структурой как на древесном листе) плюс ажурная паутина тонких, гибких трубок с натянутой на них тонкой пленкой (с альбедо около 100%), отражающей свет Солнца.
Ещё в 1986 году в этой книге (Грилихес В. А. «Солнечные космические энергостанции» — Л.: Наука, 1986.) в одном из разделов рассматривались аспекты выбора оптимальной пленки.
Но самый простой в изготовлении, доступный и довольно легкий материал, из которого можно создать зеркало внешних зон, есть у нас дома, на кухне. Это алюминиевая фольга – материал весьма наглядный.
Рассмотрим две альтернативы:
а) толстая фольга толщиной 0.1 мм = 100 мкм – квадратный метр весит по ГОСТу около 0.27 кг (добавив в фольгу литий можно довести вес до 0.25 кг на 1м2 — примерно такое же значение в 245 грамм на 1 м2 упомянуто в лекции Стьюарта Армстронга о постройке Роя Дайсона из Меркурия).
б) тонкая фольга толщиной 0.045 мм = 45 мкм – квадратный метр весит около 0.1 кг. Вес 100 м2 равен всего 10 кг.
В идеале шестиугольный элемент целиком из фольги должен иметь вес равный весу пленки/фольги, умноженной на количество квадратных метров, что составляет:
а) 0.25кг * 95000 * 10^6 м2 = 23.75 млн тонн (многовато будет!).
Или
б) 0.1 кг * 95000 * 10^6 м2 = 9.5 млн тонн (неплохо!).
Цифры внушительные, но не безумно большие. Так в РФ производится в год примерно 4 млн тонн алюминия и из него делают 0,1-0,2 млн тонн фольги. В мире же за 2014 год произведено 54 млн тонн алюминия (что заметно больше 41 и 45 млн тонн алюминия за 2010 и 2012 годы). 16% этого объёма составляет фольга и другие упаковочные материалы.
Небольшая прочность пленки/фольги компенсируется легкостью её переработки и ремонта. А автоматизированный и постоянный ремонт в любом случае неизбежен для структуры, которая создается даже не на тысячи, а на десятки и сотни миллионов лет.
Увы, это не все – вес элемента должен быть куда больше просто веса фольги. С учетом тонкой ажурной паутины из поддерживающих форму самой фольги трубок вес элемента вырастет примерно вдвое. На каждые 100 м2 фольги требуется для закрепления хотя бы две трубки длиной по 10 метров примерно сантиметрового диаметра, со стенками толщиной около 1 мм (как лыжные палки). Мы можем оптимистично определит вес этих алюминиевых трубок как 2*10*0.5 кг = 10 кг на 100 м2, вдобавок к 10 кг веса 100 м2 самой фольги. Если для изготовления трубок вместо алюминия брать пластики, особенно углепластики, то вес может быть и меньше.
На эту ажурную паутину трубок наплавлена, прикреплена с солнечной стороны фольга.
К этой тонкой паутине должны хотя бы хоть раз на 0.1 — 1 км добавляться трубки/балки потолще из прочных металлов типа титана – опорная структура внешней зоны (с некими механизмами изменения кривизны и натяжения тонкой паутины и фольги). Не вдаваясь в подробные расчеты, оптимистично оценим общий вес опорной структуры вес, равным общему весу тонкой ажурной паутины. Итого вес вырос втрое, для варианта б) общий вес элемента составит уже 28.5 млн тонн.
Ремонт и сборку всей этой конструкции выполняют автономные в движении (с собственными двигателями) роботы-сборщики, собирающие каркас из пустотелых трубок и роботы-пауки, ползающие в вакууме между трубок каркаса, собирающие обрывки старой фольги, натягивающие и крепящие только что выдавленную фольгу прямо на эти трубки.
Центральный модуль элемента
В центре элемента, как остров в море, высоко возвышается жесткий и частично герметичный центральный модуль. Его размеры от 2 до 10 км (может быть как многоугольным, так и круглым), толщина до 1 км. Он имеет жесткий и прочный объемный каркас из металлического профиля (алюминий, титан, сталь). Покрыт стальными, алюминиевыми и стеклянными/пластиковыми листами. Для площади 100 + 100 км2 квадратных поверхностей освещенной и теневой стороны плюс площадь боков такого модуля с толщиной 0.5 км равной 0.5 * 10 * 4 = 20 км2 вес оболочки из стальных листов (с удельным весом по 6 кг на 1 м2) составит: 220 * 10^6 м2 * 6 кг = 1.32 млн тонн.
Весить центральный модуль-остров в целом, с начинкой, должен не более 2.5 млн тонн (вес элемента тогда уложится в 30 млн тонн). Центральный модуль это место управления, расположения двигателей, портов и шлюзов для причаливания космических кораблей, место накопления энергии и место отправки энергии. Там же располагаются системы охлаждения, переработки сырья в топливо и материалы, производства деталей корпуса и деталей внешнего каркаса, производство пленки-фольги, а также системы ремонта. На освещенной стороне центрального модуля из внешних металлических панелей корпуса модуля можно сделать отдельное зеркало с фиксированным фокусом на башне энергоприемнике — чтобы с самого начала у модуля был свой источник энергии.
Причальные порты и стыковочные узлы на задней, неосвещенной стороне центрального модуля должны быть особо усилены для передачи импульса с корабля-толкача на весь элемент. Собственно на нужную орбиту можно вывести сначала только полностью готовый центральный модуль, а потом завозить на него заготовки труб опорной структуры, машины для производства трубок ажурной структуры, роботов сборщиков трубок, роботов-пауков для крепления фольги на готовые трубки, материалы для трубок и аллюминий для фольги, запчасти для машин и роботов.
К центральному модулю крепятся мощные трубы или профили ограждения (сталь, титан) — например шестиугольного по форме. Из этого ограждения к углам элемента выходят (но не доходят до них) сужающиеся трубы опорной ветвящейся лиственной структуры (титан, алюминий). К концам и другим узловым точкам этих труб с верхней грани бортов центрального острова выходят гибкие канаты (титан, кевлар, углеродные волокна), которые нужны для натяжения и загибания всей структуры (труб, ажурной структуры и всей поверхности из фольги) в параболическое или сферическое зеркало, чтобы концентрировать свет Солнца в один фокус этого гигантского сооружения. В фокусе зеркала (который можно расположить в 400-900 км от центрального модуля, в зависимости от изгиба описанного зеркала от плоскости) подвешен приемник солнечной энергии, соединенный с центральным модулем тросами и кабелями. При маневрах всего элемента Кольца этот энергоприемник придется либо подтаскивать к центральному острову и закреплять там, либо снабдить своими двигателями для индивидуального маневрирования. Сбоку, в профиль, элемент выглядит так:
Полезная нагрузка центрального модуля элемента
1. Энергетическая полезная нагрузка: энергоприемники, а также энергоизлучатели на внешней и внутренней стороне.
Один энергоприемник света от всей поверхности элемента уже описан выше в предыдущем пункте. Он связан с элементом Кольца только тросами и кабелями. Когда его подтаскивают к центру элемента во время маневров или для ремонта он должен прикрепляются к чему-то в центре модуля. Причалом для него вполне может быть второй, неподвижный энергоприемник в виде высокой башни.
Для чего нужен второй энергоприемник? Для фокусировки на нём света, отраженного только от самого центрального модуля (от его освещенной плоскости) — так сказать постоянный источник энергии для нужд самого центрального модуля с самого начала работы, ещё до сборки внешних зон. Обращенная к Солнцу (верхняя) плоскость центрального модуля может тоже выглядеть как параболическое или сферическое зеркало, только жесткое, с неизменной геометрией и фокусом. Отражающие свет панели этого зеркала направляют его к центральному неподвижному энергоприемнику в виде башни в центре. Башня нужна для выноса точки фокуса подальше от центрального модуля, чтобы избежать перегрева всей конструкции. Энергоприемники состоят из солнечных батарей и теплообменников для разогрева воды/топлива/сырья.
2. Производственная полезная нагрузка: заводы по переработке сырья.
В любом случае необходимы производственный мощности для выпуска топлива (для маневров элемента), материалов и заготовок (для сборки внешних зон) из сырья/полуфабрикатов с астероидов. Эта продукция, в виде топлива, материалов, заготовок может потом транспортироваться и на другие элементы.
3. Жилая полезная нагрузка: обитаемая колония с оранжереями, растениями, жилыми помещениями для нескольких сот или тысяч людей, работающих на элементе, в лабораториях, фермах, заводах и верфях центрального модуля.
В этом случае центральный модуль имеет смысл сделать с внешней тороидальной частью, которую можно вращать (отдельно от энергоприемника, центра модуля и внешних зон элемента), создавая искусственную силу тяжести. Этакий космический город-бублик только не отдельно крутящийся в космосе, а нанизанный на центральный модуль, вращающийся вокруг башни, и с внешними зонами вокруг. В жилом варианте освещенная верхняя поверхность этого бублика (тора) и его бока должны иметь окна для оранжерей, ферм, жилых помещений.
Размеры и вес Кольца
Теперь надо определиться с расположением и размером самого Кольца. Если строить такое Кольцо для Земли, в Солнечной системе, то есть две основные альтернативы:
1) Дальний вариант — Кольцо за орбитой Земли, но до орбиты Марса – чтобы перехватить и использовать свет от Солнца, перенаправляя его к Земле.
Для более эллиптичной орбиты Марса с перигелием 206 млн км и округлой орбиты Земли с афелием равным 152 млн км (что не намного больше перигелия Земли в 147 млн км) оптимально удаленной от обеих планет (с учетом их масс) будет круговая орбита элементов Кольца с радиусом около 190 млн км.
Длина такого Кольца составит 2 * Pi * R ~ 1200 млн км. Плотно упакованные шестигранные элементы размером 330 км занимают в среднем по (382+191 = 573) / 2 = 286.5 км длины. На 1000 км длины нужно около 3.5 элементов. Всего в длину Кольца укладывается ( 1200 000 000 км / 1000 км ) * 3.5 ~ 4.2 млн элементов. Умножая это число на 3000 получим 12600 млн элементов всего в Кольце.
Если вес каждого элемента составит 30 млн тонн, то общий вес Кольца дойдет до 378000 трлн тонн или 378 * 10^15 тонн = 378 * 10^18 кг
А площадь такого Кольца шириной в 1 млн км будет около 1200 трлн км2.
Это Кольцо будет перехватывать 0.263% света Солнца – только 1/380 часть площади всей сферы — ведь площадь кольца равна = 2 * Pi * R * h, что на h / (2 * R) меньше площади всей сферы (= 4 * Pi * R * R).
Земля при этом будет немного больше освещена и нагрета (из-за отраженного обратно света), но если этот перегрев надо будет экранировать зеркалом в точке Лагранжа L2 или компенсировать, разместив щит нужного размера из похожих элементов перед Землей, в точке Лагранжа L1 (1.5 млн км в сторону Солнца) – день станет темнее (из-за этого щита), а ночь светлее (из-за Кольца).
2) Ближний вариант — Кольцо внутри орбиты Земли, но вне орбиты Венеры – чтобы наоборот, перехватить свет от Солнца, не допустив до Земли.
С первого взгляда идея размещения Кольца прямо перед орбитой Земли кажется бредовой – зачем перехватывать и не пускать к Земле свет Солнца? Но есть простые расчеты, касающиеся судьбы нашего Солнца, которые указывают, что уже через 1.5 млрд лет интенсивность излучения Солнца начнет понемногу расти (из-за накопления гелия в ядре Солнца активнее пойдет так называемая тройная гелиевая реакция). Даже повышение доходящей до Земли энергии Солнца на 0.2-0.3% катастрофично для земного климата – к этому лучше подготовится заранее, постепенно затенив большую часть орбиты Земли (таким Кольцом или просто зеркалом в точке L1 в сторону Солнца).
Для округлой орбиты Венеры с афелием 109 млн км и округлой орбиты Земли с перигелием равным 147 млн км оптимально удаленной от обеих планет (с учетом близости их масс) будет круговая орбита элементов Кольца с радиусом около 125 млн км.
Длина такого Кольца составит 2 * Pi * R ~ 785 млн км. Плотно упакованные шестигранные элементы в количестве 3.5 перекрывают 1000 км длины. Всего в длину Кольца укладывается ( 785 000 000 км / 1000 км ) * 3.5 ~ 2.7475 млн элементов. Умножая это число на 3000 (количество элементов по ширине) получим всего 8242.5 млн элементов.
Если вес каждого элемента составит 30 млн тонн, то общий вес Кольца = 237275 трлн тонн или 237.275 * 10^15 тонн = 237.3 * 10^18 кг.
Есть ли достаточные для строительства такого Кольца запасы материала в Солнечной системе? Да, есть: общая масса астероидов главного пояса между Марсом и Юпитером составляет 3.0 – 3.6 * 10^21 кг. А из этих астероидов около 10% составляют астероиды типа М (металлические). Этих металлических астероидов массой около 300 * 10^18 кг должно хватить, чтобы построить Кольцо шириной в 1 млн км и массой 237.3 * 10^18 кг (ближний вариант за Венерой).
А вот для дальнего варианта массой в 378 * 10^18 кг (между орбитами Земли и Марса) железа в астероидном поясе (массой в 300 * 10^18 кг) уже не хватит. Придется что-то выдумывать с другими материалами.
Для Кольца аналогичной конструкции в поясе астероидов со средним радиусом пояса в 3 а.е. или 450 млн. км получим длину окружности 2 * Pi * R ~ 2830 млн км, что в 2.5 раз больше дальнего варианта перед Марсом.
Значит масса Кольца тоже в 2.5 раз больше, около 945 * 10^18 кг или около трети массы всех астероидов там, что скорее слишком мало, чем достаточно.
Площадь Кольца за Венерой, внутри орбиты Земли, шириной h в 1 млн км будет равняться 785 трлн км2. Что примерно в 1.52 раза меньше первого варианта перед Марсом. Примерно в 1.5 раза меньше будет и вес Кольца.
Это Кольцо будет перехватывать уже 0.4% света Солнца – 1/250 от всей площади сферы: ведь площадь кольца равна = 2 * Pi * R * h, что на h / (2 * R) меньше площади всей сферы (= 4 * Pi * R * R). Земля получит меньше света, но если этот недогрев надо будет компенсировать, то можно оставить дырки в Кольце или добавить пере-отражатели света на Землю сбоку от Кольца (или сбоку от Земли).
Оценка перехватываемой энергии
На орбите Земли на 1 м2 поверхности нормальной к направлению на Солнце падает солнечное излучение мощностью 1.361 кВт, а на орбите Венеры эта мощность равна около 2.7 кВт.
Т.е. на всю площадь Кольца за Венерой будет падать около 785 * 10^12 * 10^6 м2 * 2 кВт = 1.570 * 10^21 кВт = 1.6 * 10^15 ГВт. За год это будет около 1.6 * 24 * 365 * 10^21 кВт*часов = 1.4 * 10^25 кВт*часов = 1.4 * 10^16 млрд кВт*часов, что примерно в 10^11 раз (в 100 миллиардов раз) больше, чем все производство энергии на Земле в 2015 году (2.3 * 10^4 млрд кВт*часов).
Разве ради вырабатываемой электроэнергии больше текущей в 10^11 раз не стоит построить такое Кольцо?
Ну, а для варианта Кольца или Роя на орбите Меркурия смотрите здесь — уже упомянутую выше (в первой части статьи) идею Стюарта Армстронга с разборкой Меркурия весом в 3.3 * 10^33 кг. Там энергия света, падающего на Кольцо, будет просто огромной.
В третьей части статьи будет наконец рассмотрен смысл и цели построения такого Кольца, способы его применения и способы нестандартного применения отдельных автономных элементов Кольца. Также будет затронута проблема обнаружения такого гигантского сооружения извне.
Комментарии (86)
sophist
20.09.2016 07:41+3>… уже через 1.5 млрд лет интенсивность излучения Солнца начнет понемногу расти [...] к этому лучше подготовиться заранее…
Впечатлен масштабом вашего горизонта планирования.
Pavel-Well
21.09.2016 00:33+1Ха! Мой горизонт планирования тут не причем, скорее негативные впечатления от жаркого лета 2010 (надеюсь помните его?) Небо тогда с овчинку показалось, очень много читал о проблемах изменения климата и вынес одно простое заключение: Солнца будет светить чуть-чуть больше и мы все тут спечемся (безо всякого углекислого газа и т.п. влияний техногенных).
sophist
20.09.2016 07:43+1Скажите, а рой Дайсона из наноботов вы не рассматривали?
SEVENID
20.09.2016 16:17+1У наноботов есть один фатальный недостаток: они не только маленькие, но и лёгкие, а, значит, один шальной атом на околосветовых скоростях может влёгкую выкосить целый ряд. И первые приходящие в голову решения — магнитные поля, которые вернут «потеряшек», или огромный плотный саморегулирующийся слой из них — делают этот проект нерентабельным и дико снижают итоговое КПД.
Pavel-Well
21.09.2016 00:38+1Нет, не рассматривал. Не особо верю в эту тему — уж больно у нас в России много анекдотов про эту нанотехнологию :)
Ну и ниже все точно написано: открытой космос с корональными выбросами и солнечными вспышками не место для нанороботов! Как они (каждый в отдельности?) будут энергию передавать куда-нибудь (километров на 500 хотя бы)?
SHVV
20.09.2016 08:55+1Спаисбо, очень интересно. Но хотелось бы более детального проектирования с расчётами, сопроматом и всё такое.
И ещё несколько моментов.
Во-первых, не совсем понятно чем обоснована эта гигантомания с отдельными элементами, почему нельзя делать больше более мелких элементов?
Во-вторых, совершенно не учтён тепловой баланс станции. С такой не хилой концентрацией энергии вам потребуются довольно существенного размера радиаторы, чтобы ничего не расплавилось и чтобы создать небходимый градиент температур для тепловых машин.
В-третьих, если уж строить гепотетическую конструкцию с расчётом на далёкое будущее, почему бы не рассматривать более перспективные композитные материалы типа того же графена и нано-трубок. У них удельные характеристики куда интереснее, чем у алюминия.
В-четвёртых, у нас есть солнечное давление и солнечный ветер, почему бы не использовать его? Если сделать отдельные сегменты зеркала поворачивающимися, то часть зеркала можно использовать в качестве солнечного паруса для поддержания и корреции орбиты. Вместо обычных двигателей с топливом. На мой взгляд, это более практичное решение, если строить сферу с перспективой эксплуатации в миллиарды лет.
В-пятых, у вас получается конструкция, работающая на сжатие, которая должна быть не только прочной, но и жёсткой (устойчивой). Теоретически, если у нас есть постоянное солнечное давление, можно использовать его для построения конструкции, работающей на растяжение (на подобие того же паруса), а не на сжатие. Это позволит существенно снизить массу элемента.
Но в целом, пишите ещё, с удовольствием почитаю.Pavel-Well
21.09.2016 00:54+11. Гигантомания вызвана: а) автономностью элемента — построили центральный модуль, наполнили запасами и роботами, поставили на стабильную орбиту и он сам себя не торопясь достраивает + себя обеспечивает и вовне дает энергию, так как всё нужное в нем уже есть. б) я особо указал: чтобы в 1 млн. км получить ширину Кольца, надо выбрать какой-то нехилый размер элемента, чтобы не получилось, что по ширине у нас помешается 458956887701 (или больше) элементов — кроме того имеет смысл, не собрав ещё всё Кольцо по всей его длине, в одном выбранном месте собрать «кусок» полной ширины и длиной 3-5 млн км, чтобы посмотреть на динамику такого сборища элементов во времени, выявить проблемы взаимодействия, определить безопасные минимальные зазоры между элементами (чтобы они не сталкивались, не было эффекта домино).
2. Да, тепловой баланс на энергоприемнике там будет не простой проблемой. Так как опыта расчетов не имею, то и писать ничего не стал. Одно замечание: увеличение размеров энергоприемника неизбежно при плохом фокусировании такого зеркала и оно же снимает остроту теплового потока на единицу площади энергоприемника.
3. Да, абсолютно верно: композитные материалы рулят (если их на астероидах добыть можно). Но у меня целью было показать, что даже такой примитив как алюминивые трубки и фольга (у всех дома есть — очень наглядно) вполне годятся.
4. Вы опять правы, в третьей части немного об этом будет. Но не забывайте: солнечный ветер работает только ОТ Солнца, к Солнцу он не тянет!
5. Не понял: почему работающая на сжатие? Я согласен, что парус из фольги без структуры из трубок, будет легче гораздо и будет растягиваться солнечным ветром, но он ведь в такую форму растянется, что там ни зеркала нормального не будет, ни фокуса (куда свет концентрируется)!Zenitchik
21.09.2016 15:40+1> солнечный ветер работает только ОТ Солнца, к Солнцу он не тянет!
Зато под углом к Солнцу — вполне тянет. Нужно напоминать, каким образом, имея тягу под углом к радиус-вектору, можно уменьшить высоту орбиты?Pavel-Well
22.09.2016 01:10Можно уменьшить орбитальную скорость и таким образом перейти на спираль к орбите с меньшим радиусом. Это имелось в виду?
Zenitchik
22.09.2016 19:50Идею Вы поняли правильно, но изложили как-то коряво.
Да, солнечный парус — это двигатель малой тяги. Уменьшить скорость торможением — не получится. Поэтому, да, спуск по спирали с постоянным торможением.ArkturTierry
26.09.2016 12:41может я чего-то недопонимаю, но одним только солнечным парусом затормозить невозможно никак. При любом угле расположения паруса относительно солнечного ветра и вектора скорости, получается орбитальную скорость только прирастить и/или поднять объект на более высокую орбиту.
Для движения «галсами» как у морского парусника, у космического объекта нет границы разделения сред с разными сопротивлениями движению.
black_semargl
26.09.2016 15:37Ставим парус под 45 градусов, чтобы отражал в сторону движения.
Получаем вектор вверх-назад.
«вверх» сильно слабее чем притяжение. А центробежную силы мы потеряли.Pavel-Well
26.09.2016 16:18Да именно так. Торможение будет, но и вверх (от Солнца) компонента тоже будет. Она будет крутить элемент (плечо от этого паруса на краю элемента к центру масс элемента порождает момент вращения) и притяжение тут не поможет.
Про центробежную силу я не понял: как мы её потеряли? Всегда от солнечного ветра при падении на перпендикулярную (или даже косую) основную зеркальную поверхность всего элемента будет центробежная сила. Этого никак не избежать.black_semargl
26.09.2016 16:44Крутить элемент будет только при несовпадении центра тяжести с центром давления, это решаемо.
Центробежная сила — которая от орбитального движения. Затормозились — стала меньше. А притяжение прежнее. Поэтому ушли вниз (разгоняясь пока опять баланс не будет)
Zenitchik
26.09.2016 16:51Что за бред? С чего бы она крутила элемент? Тяга проходит через центр инерции, направлена под углом к радиус-вектору и пропорциональна квадрату радиус-вектора. Какой траектории это соответствует? Правильно, логарифмической спирали. Что ещё нужно?
Pavel-Well
26.09.2016 19:13Я имел в виду парус в виде загнутого куска элемента на его краю, а не отдельный добавочный. Просто кусок шестиугольника загибается под 45 градусов на краю.
У него компонента силы солнечного ветра перпендикулярная орбитальной скорости (параллельная направлению строго на Солнце) будет закручивать весь элемент, так там плечо около 1/2 диаметра элемента. Кстати это способ крутить элемент…
А Вы какой парус имели в виду? Вообще весь элемент целиком повернуть на 45 градусов?Zenitchik
26.09.2016 20:55Я имел в виду, что отражатель имеет безмерную парусность. Чтобы использовать его в качестве паруса — достаточно повернуть весь аппарат под нужным углом к Солнцу.
Pavel-Well
27.09.2016 00:09Да, так проще будет и тяга всегда будет проходить через центр масс. Я сразу и не сообразил — надо рисовать, так нагляднее. Может потом напишу статью на тему «управление и маневры элементов Роя Дайсона с использованием солнечного ветра»…
Zenitchik
27.09.2016 09:39Потратьте недельку на изучение матчасти. А то статья выйдет никакая,
Pavel-Well
27.09.2016 19:41Само собой — это же не прям сейчас, а так, далекие планы. Сейчас в планах совсем другое.
Vjatcheslav3345
20.09.2016 09:38+1Вообще то говоря всё может быть ещё проще — 1,55 мкм отдельные элементы-зеркала рассеянные в толще пленочного компьютера, «завернувшего» в себя целую звезду.
(Намечаемое автором статьи колечко будет иметь 94500/0,00000000155=60967741935484 элемента)
http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431022/Kak_upravlyat_svetom_s_pomoshchyu_magnitnogo_polyaPavel-Well
22.09.2016 01:18Не понял, что Вы конкретно предлагаете?
Там же статья об управлении поляризацией света намагниченными фотонными кристаллами, реагирующими на внешнее магнитное поле (и о поглощении ими света определенной частоты). И что с того? Можно всё кольцо такими кристаллами покрыть и управлять пропусканием отдельных частот света — типа будет огромный плазменный телевизор ??? Зачем?
Или Вы имели в виду огромный магнитооптический компьтер?
Metus
20.09.2016 09:45+1Интересно, а никаких побочных эффектов с климатом не будет из-за дополнительного нагрева Земли?
QWhisper
20.09.2016 09:50+1На уровне когда мы не можем на Марс полететь конечно будут, на уровне когда мы сможем без особого напряжения сил таскать 300км структуры по солнечной системе, я думаю будут технологии которые помогут решить вопрос.
Zenitchik
20.09.2016 09:57+1Непонятен вопрос: энергоприёмник связан с модулем тросами, т.е. нежёстко. Как будет обеспечиваться его удержание в фокусе зеркала?
Pavel-Well
21.09.2016 00:59+1Точно, нужны двигатели. Я с самого начала избегал идеи соединять его жестко, так как мне казалось лишним расходовать кучу материала на башню в 900 км высотой… Но тут важно понимать: всё зависит от того, как далеко от центра находится фокус. Если кривизна зеркала больше, то фокус ближе можно и жестко закрепить. Для жесткого крепления энергоприемника можно посчтать и найти оптимум: так чтобы весь элемент не был слишком вогнутым и чтобы высота, вес этой башни не были слишком большими.
Zenitchik
21.09.2016 15:58+1Тогда, может, и тросы не нужны?
Pavel-Well
22.09.2016 01:19Не, с ними привычнее :) Ну и потом там кабели для передачи энергии на центральный модуль.
qrck13
20.09.2016 10:54+1Мне вот интересен такой момент:
Если мы просто запустим один такой сегмент на орбиту солнца, то конечно все просто. Но вот если мы запустим N-ное количество их в форме такой вертикальной (относительно плоскости орбиты) полоски, протяженностью в 1млн км, то ведь орбиты всех этих отдельных сегментов будут пересекаться через четверть оборота. Как их предполагается удерживать от ухода из параллельной формации?
Тех, кто ближе к центру, еще ладно, можно будет подруливать используя солнечный ветер. Но те кто на краю будут — для того, что бы удерживать их — никакого солнечного ветра не хватит.
Уж не проще ли будет «вешать» их на естественные орбиты, на несколько разных удалениях от солнца, допуская что часть времени солнце будет частично перекрываться для некоторых из сегментов? Любой активный элемент управления уменьшает шансы что конструкция постоит хотя бы 1000 лет без поломок.
P.S. ответить на любые комменты смогу не ранее 24х часов, спасибо «доброму» сообществу geektimes.black_semargl
20.09.2016 16:09+1При отклонении от «центральной линии» на миллион километров — по направлению к ней будет действовать ускорение порядка одной стотысячной «же». Т.е. действующая сила при массе модуля в десятки миллионов тонн — всего лишь несколько сотен тонн.
Тут можно и жёсткую конструкцию использовать.Pavel-Well
21.09.2016 01:02+1На пол-миллиона километров. Я описал гипотетическое Кольцо шириной в 1 млн км, так как это характерный размер близкий к диаметру Солнца. Можно и жесткую конструкцию использовать (тогда крупные трубы, балки должны идти прямо до углов шестиугольника). Но начинать всё равно надо с нежесткой системы.
black_semargl
21.09.2016 12:30+1Да, надо начинать с кольца шириной в один модуль, и потом постепенно достраивать по бокам.
qrck13
21.09.2016 02:14+1У меня выходит того-же порядка ускорение, если исходить из рассчета расстояния примерно в 1а.е. от солнца. Однако не стоит списывать со счетов, что если у нас условно говоря будет 3000 элементов в ряд, то на центральный будет действовать суммарная сила от 1500 элементов с каждой стороны. Чем ближе к центру, тем меньше сила, однако их жеж там 1500 в каждую сторону. По моим прикидкам выходит что если F — сила, с которой притягивает «к центру» самый дальний из них, то суммарная сила каждой из половинок выходит F*N*N/2, т.е. в примерно 10^6 раз больше. А это уже не несколько сотен тонн, а несколько сотен миллионов тонн. Центральную ячейку раздавит как кролика гидравлическим прессом.
black_semargl
21.09.2016 12:41+1Нет, никакого N*N — вес модулей просто суммируется. Они, фактически, просто сложены на центральный с обоих сторон.
И не N/2 — вес модуля будет пропорционален квадрату отклонения, как я понимаю (точнее — там через синус угла считать надо)
Плюс их придётся не по сфере располагать, а дальше, чтобы структура не сложилась — а там дополнительная центробежная сила.
В общем, расчёт очень нетривиальный получается. Но всего лишь тысячи тонн нагрузки набегут, но не миллионы.
И это не на одну «распорку», а на все расположенные на 300 км окружности.
Pavel-Well
21.09.2016 01:06+1И те что ближе к центру, и те что дальше могут использовать солнечный ветер. Но двигатели и кое-какие коррекции всё равно нужны. Тут надо считать, разные варианты рассматривать.
Уж не проще ли будет «вешать» их на естественные орбиты, на несколько разных удалениях от солнца, допуская что часть времени солнце будет частично перекрываться для некоторых из сегментов?
Да, проще, гораздо проще, перерывание не так страшно на начально этапе — лишь бы не сталкивались. Но этот подход не так интересен в плане того, что эти элементы потом трудно будет в единое жесткое или полужесткое Кольцо соединить.qrck13
21.09.2016 09:00+1> Да, проще, гораздо проще, перерывание не так страшно на начально этапе — лишь бы не сталкивались. Но этот подход не так интересен в плане того, что эти элементы потом трудно будет в единое жесткое или полужесткое Кольцо соединить.
В чем польза от жесткого кольца? Как по мне — только уменьшает надежность системы в разыPavel-Well
22.09.2016 01:26Да надежность уменьшает, в начале не нужно даже замарачиваться с объединением элементов.
Но допустим (как тут постоянно пишут оптимисты НТР) внезапно через несколько тысяч лет технологии изменились, старая конструкция выглядит позорно примитивной, так как появились супер-мупер углеродные трубки. Вот тут и можно потихоньку к старой структуре добавить супер-прочные трубы из центра к углам шестиугольника (шесть штук всего) и там их соединить с такими же трубами соседних элементов. Убрав зазоры — пока другой пользы от жесткого кольца не вижу, но зато прикольно.
ArkturTierry
20.09.2016 11:31+2Интересная фантазия, но вот мое IMHO, что это прожектерство. Чистой воды «игра ума», безо всякой конкретики, аналогичная прожектам «из пушки на луну» 19-го века. У нас нет ни технологий, ни потребностей, ни экономических обоснований для подобных проектов ни сейчас ни в обозримом будущем. Пока что даже проекты уровня цилиндра О'Нила далеко за горизонтом наших возможностей с точки зрения экономики и технологий. А уж сфера Дайсона вообще за гранью понимания «а зачем?».
25080205
20.09.2016 11:41+1Все проекты по концентрированной передаче энергии на Землю обречены из-за одного неустранимого недостатка — легким движением руки такая станция перефокусируется и начинает передлавать энергию не на приемник, а, к примеру, на столицу заклятых друзей. Если кто-то начнет проектировать реалистично что-то подобное, остальные ожидаемо будут резко против. Начнет создавать — не позволят. До завершения строительства проект уязвим. Итого — этого не будет…
Osel_Ia
20.09.2016 16:22+1Время существования человека разумного — 50000 лет, время существования столиц, как концентраторов политической власти — примерно 5000 лет.
Скорость развертывания промышленности на планете — примерно пропорциональна доступным ресурсам, умноженным на существующий научно-технический уровень (НТУ). Учитывая, что доступ к космическим ресурсам примерно пропорционален экспоненте от космического производства роботехнических добывающих и обрабатывающих комплексов, даже при постоянном НТУ, то перевод энергоемкой и материалоемкой промышленности в космос — вопрос скорее десятков лет с построения первых образцов.
Таким образом, странно ожидать, что при развитой космической промышленности, возможно сохранение архаичного социального уклада, рассчитанного на плоское распространение культуры и экономики, с централизацией власти, антагонизмом и жесткими границами.QWhisper
20.09.2016 19:43+1Да мне кажется тут большая проблема в том, что сейчас не то что сфера Дайсона не под силу одной стране, даже просто какая ни какая электростанция на орбите уже за пределами возможностей отдельно взятой страны.
Mad__Max
26.09.2016 04:07Все проекты передачи энергии с орбиты, которые реалистично рассматривались (возможно создать на практике при текущему или чуть более высоком чем сейчас уровне технологий) предполагают невысокую удельную (на единицу площади поверхности) мощность. Настолько невысокую, что она не представляет серьезной опасности даже для человека находящегося под открытым небом прямо в точке ее приема(на самом приемнике) — длительно находится нежелательно, но серьезного вреда не нанесет.
Так что использовать как оружие не выйдет.
Преимущества над наземной солнечной энергетикой такой схемы будет только в том, что эта энергия доступна круглосуточно на стабильной мощности (а не 10-20% времени усредненно), что убирает все вопросы с аккумуляцией(главный тормоз/проблема не дающий начать полный переход на солнечную энергетику хоть прямо сейчас). Ну и КПД — когда солнечные батареи имеют типовой КПД порядка 20%, приемник работающий в узком искусственном спектре волн, например микроволновой, может иметь порядка 80% КПД уже на текущем уровне технологий (без учета потерь энергии в космосе — имеются ввиду только сам прием уже готовой энергии на Земле).
Так что на начальных этапах угрозы в этом никто видеть не должен.
А так большая часть энергии в любом случае должна использоваться прямо в космосе — для вынесения туда всех самых энергоемких производств и организации дополнительного жилого пространства вне планеты. На Землю в любом случае слишком много энергии передавать нельзя не убив при этом климат независимо от того по какой технологии будет идти эта передача. На пару порядков от текущего уровня потребление энергии на самой планете нарастить еще можно — а дальше серьезной проблемой станет уже тепловой баланс планеты. Если заняться активным управлением климатом(например устроить рукотворный антипарниковый эффект), то где-то на 3 порядка подняться можно.
Но тут-то речь идет где-то о 10 порядках от текущего уровня энергетики. Так что однозначно — всев сад!космос, с такими энергиями.
Arxitektor
20.09.2016 13:16+1Я очень надеюсь что свет и тепло будет напрямую преобразован в нужный вид энергии.
А не как обычно греем воду-пар-крутим турбину-крутим генератор который выдаёт нужный вид энергии)).
scvorec3
20.09.2016 16:18+1Статья интересная, но есть некоторые вопросы. Например, зачем кольцо обязательно делать в плоскости эклиптики? Да и не хватает, на мой взгляд, более подробного описания центрального модуля секции (т.е. откуда там такая неимоверная масса?).
В любом случае намного интереснее в ближайшее будущее построить некоторую орбитальную станцию, передающюю энергию на землю.Pavel-Well
21.09.2016 01:11+1Например, зачем кольцо обязательно делать в плоскости эклиптики?
Не обязательно, но там больше массы летает, меньше затрат на строительство.
Да и не хватает, на мой взгляд, более подробного описания центрального модуля секции (т.е. откуда там такая неимоверная масса?).
Подробное описание требует подробного понимания назначения и железа. Я с большим запасом брал вес и размеры в 10 км (может диаметра 1-2 км вполне хватит), потому что это основа всего элемента: там все функции, запасы стройматериалов и оттуда медленно строятся\ремонтируются внешние зоны из фольги.
DsSt
20.09.2016 16:18+1Мне кажется в подобных сооружениях самой большой проблемой будет отвод тепла. Особенно это касается сферы Дайсона, ведь там вся излучаемая энергия солнца будет собрана и передавая ее внутрь сферы (или наружу), например, на землю. мы будем увеличивать температуру на ней, ведь существенная часть энергии в конечном итоге перейдет в тепло и только небольшая ее часть уйдет в виде излучения.Точно также представляет проблему охлаждение самой конструкции, в условиях окружающего вакуума, ведь вряд ли удастся добиться КПД равного 100%.
Pavel-Well
21.09.2016 01:31+1Про чистую сферу забудьте — нереально. Я про Рой Дайсона в виде большого Кольца, но всего в 0.4% от всей площади сферы. Фольгу, отражающую свет охлаждать не надо (не нагреется она сильно). А саму конструкцию энергоприемника придется охлаждать, это неизбежно. В вакууме хорошо работают радиаторы, вот только они должны находиться всегда в тени.
black_semargl
21.09.2016 12:47+1Сейчас есть перспективные разработки по преобразованию солнечной энергии с помощью молекулярных ректенн.
Т.е. может быть потребуется не зеркало с концентратором, а прямо в фольгу электричество закачивать.Pavel-Well
22.09.2016 01:28может быть потребуется не зеркало с концентратором, а прямо в фольгу электричество закачивать.
Это было бы здорово и прогрессивно, но вот только у меня подозрение, что такая фольга и тяжелее, и сильно дороже будет.black_semargl
22.09.2016 02:04+1Толщина плёнки определяется соображениями прочности, а зеркала вдобавок и прозрачности. Плюс зеркалу надо сохранять форму, а плёнка может висеть свободно.
Так что по массе скорей выиграем.
Что касается «дороже» — по нынешним понятиям да, по сути такая плёнка сплошная субмикронная микросхема.
Но изготовленное роботом не стоит ничего, сколько бы часов он не затратил.
PwrUsr
20.09.2016 16:18+1Може таки стоит начать с утилизации той энергии которая и так прямотоком на землю идет?
Хотя чисто филосовски интересная занадача… но материала понадобится больше чем наша планета сможет предоставить…Mad__Max
26.09.2016 04:39Собственно уже прямо сейчас и начали. Но с той что приходит на Землю есть одна но ОЧЕНЬ большая проблема — в среднем она доступна только 10-20% времени. Это реальные показатели эффективности работы любых солнечных станций расположенных на поверхности планеты — независимо от уровня развития технологий. Т.к. речь не о КПД преобразования(который пока тоже низкий, но это не так важно если сами источник практически бесконечный), а соотношении максимальной и средней мощности падающего на поверхность излучения еще до преобразования в нужный вид — на Земле они отличаются в 5-10 раз(в зависимости от местности и климата конкретного региона) и от технологий не зависят.
В результате масштабное использование будет ограничено возможностями аккумуляции(накопления) энергии, а не ее генерации.
Тогда как в открытом космосе это излучение доступно с неизменной мощностью в режиме 24/365. А максимальная и средняя мощность практически равны — поэтому нет никаких проблем с аккумуляцией, она вообще практически не нужна.
cicatrix
20.09.2016 16:18+1Жаль, в статье особо не уделено внимание тому, как этим 300 км монстром маневрировать. Дело даже не в тяговооруженности, думаю, эту проблему в то время решить будет довольно легко. Дело в нагрузках на конструкцию: например, будет необходимо повернуть эту платформу на несколько градусов в какой-либо плоскости — при длине рычага в несколько километров, нагрузки на несущие элементы будут просто эпичными. 2, 3, 10 и даже 100 двигателей изомнут/изогнут/порвут эту платформу, необходимо 100500 сравнительно малых двигателей, распределённых по всей поверхности, но тогда возникает другая проблема с их синхронизацией. В общем, интересная задачка.
Pavel-Well
21.09.2016 01:15+1Нет, я против двигателей по всей поверхности. Это ломает всю концепцию (внешние зоны надо ещё больше утежелять, усиливать). Нагрузки большие, но маневрировать надо очень медленно и осторожно. Поворот на несколько градусов такой махины вполне может занимать дни. Тут главный вопрос: как сделать, чтобы все дни в году (за время одного оборота вокруг Солнца) элемент был направлен на Солнце?
cicatrix
21.09.2016 11:22+1Тут вопрос не в том, против ли вы или за, тут вопрос в том, против ли сопромат :)
Если, к примеру, вы прилагаете двигателем усилие в точке, расположенной в 100 км от центра масс, будет ли будет несущий элемент, связывающий двигатель и центр масс достаточно жестким, чтобы передать усилие? Не думаю, что и в то время найдутся такие материалы.
И наоборот, если усилие придаётся в центр масс, насколько упругими должны быть несущие балки, чтобы не деформироваться по всей своей 100 км длине?Pavel-Well
22.09.2016 01:36Понятное дело, если споромат конкретно против, то у меня остается два пути: наращивать прочность балок (и увы вес) или уменьшать размер конструкции (не 330 км диаметром, а 90 км к примеру).
Насчет точки приложения усилий: я однозначно за второй вариант: «если усилие придаётся в центр масс» в центральный модуль. Там не сколько соображения упругости/жесткости/прочности, сколько соображения балансировки (запас топлива харнится почти в центре масс), удобства обслуживания (ползти/лететь чинить/менять сломавшийся двигатель в 100 км в открутом космосе среди полей фольги или прямо снаружи центрального модуля) и инфраструктуры (тянуть трубопровод с рабочим телом или ставить баки за 100 км от центрального модуля, тоже не дело). Но центральный модуль у меня нарисован не 1-2 км диаметром, а 10 км, поэтому плечо в 5 км для поворота или вращения всей конструкции всё-таки есть.cicatrix
22.09.2016 10:44У вас есть металлическая рулетка? Можно на ней поэкспериментировать, выдвиньте ленту максимально далеко, так, чтобы она не перегибалась, затем попробуйте «поманеврировать» корпусом… Ну, как-то так.
Против вас ещё работает закон квадратов и кубов. При наращивании линейных размеров (толщины) несущей балки, её прочность вырастает квадратично (площадь сечения), а масса — кубически. Я не представляю, из чего должна быть сделана несущая балка даже в 1 км длиной, чтобы она не деформировалась как лента у рулетки. По факту, никакой жесткости конструкции вы обеспечить просто не сможете — конструкция будет напоминать осьминога с изгибающимися щупальцами.
Zenitchik
21.09.2016 15:46+1>: как сделать, чтобы все дни в году (за время одного оборота вокруг Солнца) элемент был направлен на Солнце?
А в чём трудность?Pavel-Well
22.09.2016 01:39Так он же сам на Солнце автоматически фокусом зеркала смотреть (как Луна одной стороной на Землю) не будет! С Луной это результат долгих жействий приливных сил несовсем жестких близких небесных тел, а с отдельным элементом (смешной массы и далеко от Солнца) это не сработает.
Zenitchik
22.09.2016 19:36Тело в следствие собственной инерции имеет свойство вращаться вокруг своей оси с постоянной угловой скоростью. Что мешает придать эту скорость такой, чтобы оборот совершался за виток, а в дальнейшем только парировать возмущения?
Osel_Ia
20.09.2016 16:18+31. Червяк планирует поступки эволюционировавшего из него действия человечества через сотни миллионов лет. Это — глупо. Горизонт планирования для крупнейших корпораций, работающих в консервативных областях — 60-70 лет. С их мощнейшими аналитическими ресурсами и способностью выполнять стратегические планы.
2. Если придерживаться верха наглости и принять горизонт планирования — 70 лет, то имеет смысл принять линейную интерполяцию лучших современных разработок.
3. Использовать космопанк 20-го века — космические оранжереи, тысячи работающих людей — вчерашних планетарных обезьян на солнечных энергостанциях, таскать за миллиарды километров руду к месту плавки — приличествует космоопере, а не игре ума на тему научпопа.
4. Система не масштабируется. Абсолютно не сказано о том, что делать через 10, 30, 100 лет. Какими ресурсами. И главное — для чего. Т.е. еще один признак фэнтезя в далекой-далекой галактике.Pavel-Well
21.09.2016 01:26+2Я следую примеру итальянца Марсилио Фичино из XV века (первая часть статьи): Если ему можно было более 5 веков назад такое писать, то кто мне может это запретить писать сейчас?
Кстати, планы Элона Маска по колонизации Марса 1 миллионом человек с созданием полного цикла всей современной промышленности там тоже далеко не в пределах 70 лет. Я бы даже честно сказал, что и не в пределах 210 лет… (вот только Маск похоже это не осознает и сильно торопится). Ну и что с того?
Разве от этого его планы становятся совсем нереальными или хуже чем «гениальные планы» типа: «давайте не будем ничего такого грандиозного планировать, скоро изобретут термоядерный реактор (размером с автобус), антигравитацию, телепортацию, усилитель топлива из тёмной массы,… — вот тогда и заживем и будем планировать!»Osel_Ia
21.09.2016 09:33+2- Марсилио Фичино жил в статичном обществе. Он мог только мечтать, не имея ни научно-технического инструментария, ни примера реализации общечеловеческих проектов. Мы уже не люди в традиционном понимании, мы часть глобального человечества, имеющие доступ к его последним исследования почти в любых областях. Поэтому сравнивать чрезвычайно некорректно.
- Маск — умный и грамотный человек. Разница между нами и им — ему удается. И когда пикейный жилет судит чрезвычайно результативного человека — судит со своей позиции, с позиции лошары. Не зная массы важных мелочей и немелочей. По Марсу — Вы думаете, работая бок о бок с одними из лучших в мире аэрокосмическими инженерами, варясь десятки лет в среде людей с IQ за 150, ему бедняге, никто не показал листок с расчетами? Не показал список несуществующих критических технологий? Вы думаете, миллиардеры не изучали технологию презентаций Джобса, не читают биржевые новости, у них нету консультантов по маркетингу, пиару, финанализу, стратегическому менеджменту с заработком от нескольких миллионов в год? Однако, если его путь взять в качестве примера, можно было бы Вашу игру ума сделать стройной и с наличием структуры: зачем-как-цена вопроса-замыкание цикла с учетом простейшего технического анализа. С выделением внутренней сути и внешней картинки.
Вам пишут люди, что это прожектерство, не основанное ни на целях, ни на средствах, оторванное от даже существующих технологий… Вы упираетесь, как подобает изобретателям вечного двигателя, не выведшим в массовое применение ни одну разработку.
Еще раз, совсем уже просто: Ваша версия реальности, это — фэнтэзя! Она НИКОГДА не будет реализована. Просто потому, у физической реальности свои узкие пределы реализуемого. И надо много итераций по переделке, доводке, отказа от первоначальной концепции. И уже на первых шагах уровень технической зрелости должен начинаться не с детского сада, как у Вас, а с потолка существующих технологий. - Рассматривать в качестве инструментария своей задаче сказочные технологии — неприлично. Не делают так уважающие себя люди. Приличные люди решают задачи, которые жизнь подкидывает, либо с помощью своего наработанного инструментария решения жизненных задач, играют в решение выдуманных. А уж если получается, что для решения задачи нужна либо тирьямпампация, либо 1,5 миллиарда лет, что превышает существование нашего вида в 30000 раз, то налицо нерешаемая задача с этими исходниками и с таким инструментарием.
Так, если посмотреть фантастические прогнозы, мы сейчас должны уже сражаться с злобными пришельцами с психологием маньяков-даунов, добывать полезные ископаемые на Венере и возить чугун с медью фотонными кораблями на Землю, покорять коммунистическими идеалами бездуховные остатки загнивающего запада… Вы предпочли остаться на этом уровне…
Pavel-Well
22.09.2016 01:46В чем причины такого подробного ответа в форме почти личной обиды?
Никак не пойму, Вы где-то на моих схемах, в тексте увидали государеву печать «Принять к действию!» — я не заметил такого :) — или у Вас подозрения, что я чьи-то идеалы проталкиваю таким странным способом?
По сути можете ответить: укладываются планы Маска в Ваш «горизонт планирования — 70 лет» или не укладываются? Должны или не должны укладываться?Osel_Ia
22.09.2016 08:16Не сводите, пожалуйста к личному и тем более, к эмоциям.
Выложили к общественному обсуждению — люди обсуждают. То, что Вы труда вбухали — замечательно. Было бы получше продумано — прекрасно.
Маск — умница. Он создал коммерческое предприятие под эгидой инструмента колонизации. Он действительно, снижает цены. Высокая цена вывода на ГСО — это самая большая проблема. Самое смешное, что и декларируемые планы, тоже вполне укладываются. Создание самоподдерживающей колонии — это весьма отдаленная цель, которая видимо, будет решена только случайно, потому что в обозримый период она не нужна. А вот размещение поначалу исследовательской базы, потом зоопарка с несколькими человеческими тушками — ремонтниками и монтажниками — да. Вполне возможно, люди просчитали рост ВВП, посчитали свободные деньги в экономике и пришли к выводу, что в ближайшем будущем возможно будет тратить бешеные ресурсы без экономической отдачи, в рамках гуманитарного и научного общечеловеческого проекта. Почему Марс, а не Луна или даже Меркурий — бог весть..., то ли гравитация, то ли миф об освоении Марса глубоко пророс в западном — платежеспособном сознании.black_semargl
22.09.2016 09:48Колония — будет нужна тем кто в ней живёт.
Как собственно и с живущими на Земле.
Pavel-Well
22.09.2016 19:33А понятно, то есть Вы считаете, что есть отдельно коммерческое предприятие Маска (высокоэффективное и снижающее цену вывода, что уже сейчас факт) и есть отдельно от этого отдаленная цель Маска (создание самоподдерживающей колонии), которая в обозримый период не нужна. Ладно, допустим.
Далее непонятно: то ли Маск и сам понимает, что эта отдаленная цель просто рекламный/идеологический/цивилизационный лозунг (ни в 70, ни в 210 лет никак не влезает, потому и планировать нельзя), который необязательно воплощать в жизнь, то ли он то в этот план верит, но те кто в его компанию вкладывают деньги так не считают и просто терпят эти «чудачества» Маска (считают его план просто рекламным «довеском» к компании). Или третий вариант: эти люди (явно влиятельные) "просчитали рост ВВП, посчитали свободные деньги в экономике и пришли к выводу, что в ближайшем будущем возможно будет тратить бешеные ресурсы без экономической отдачи", но при этом прекрасно понимают, что ни через 70, ни через 210 лет на Марсе даже 0.1 миллиона колонистов не будет.
Так какой вариант имеет место на самом деле?Osel_Ia
22.09.2016 20:50- Люди, оперирующие крупные деньгами, обычно умные и конструктивные, рассматривают несколько целей и вариантов.
- У нас нет информации о структуре инвесторов и пуле заказчиков SpaceX. Не знаем кто они, чего хотят, кроме денег.
Поэтому все рассуждения на эту тему — безответственная болтовня. - Какая разница, люди больше склоняются, что получится декларируемая цель или еще куча второстепенных, подводящих к декларируемой, если в любой случае — "это просто ох… нно!"
- Идея-фикс это мощное топливо, блаженны могущие уверовать, тем более блаженны, могущие контролировать свою упертость.
ArkturTierry
21.09.2016 09:42+1Я за то чтобы задумываться о вещах, далеко выходящих за горизонт нашего планирования (100-200 и более лет). Это обычно делает научная фантастика, любимый мною, отличный жанр литературы.
«Планы» Маска планами по факту не являются -это мечты. У планов есть отличительная особенность: можно определить конечную и промежуточные даты, ресурсы, субподрядчиков и прочая. Ничего этого по факту у Маска нет. А сфера Дайсона на несколько порядков сложнее колонии на Марсе. Фантастическая повесть, размышления на тему -ОК, ни каких претензий, я только за.
Moog_Prodigy
20.09.2016 16:45+1По-моему, более логичным было бы при наличии указанных технологий, зажечь свою, не такую большую звезду, но с большей отдачей и меньшими головняками с размерами. И начнем мы с управляемого термояда — это и будет пока наша такая небольшая, но уже в размерах планеты ощутимая энергия. Для роботов, для производства, для зарядки смартов.
А потом придумают обычную катушку вокруг черной дыры, телепортируют ее куда надо, а энергию обратно будут телепортировать в виде некрупных звезд в место назначения. Или преобразованием энергии в массу и обратно. СД не то чтобы нереальна — она бессмысленна, это попытка построить автоматизированный завод, используя только паровые машины.Pavel-Well
21.09.2016 01:16+1В предыдущей части ответил умозрительным примером про лес и вечный огонь в нём…
Lamaster
20.09.2016 18:30+1> Земля получит меньше света, но если этот недогрев надо будет компенсировать, то можно оставить дырки в Кольце или добавить пере-отражатели света на Землю сбоку от Кольца (или сбоку от Земли).
Зачем? Если можно повернуть эту структуру по оси, лежащей на плоскости солнечной системы, и заставить вращаться по оси перепендикулярной плоскости солнечной системы.Pavel-Well
21.09.2016 01:18+1Да и так можно и много других способов есть (зеркала в точках Лагранжа на орбите Земли).
Я просто взял за основу плоскость эклиптики и пару вариантов по радиусу.
yurdoss
21.09.2016 00:31+1Околосолнечная космическая электростанция очень годная идея. Особенно если преобразовывать энергию на месте. Простой расчёт показывает, что при габаритах станции всего 100Х100 метров на удалении в пару милионов километров от солнца ( т.е почти рядом, мощность излучения солнца чуть более 4 МЕГА ватт на м2) мы получим около 42 Гватт тепловой мощности, остаётся её преобразовать и доставить на землю. Лучший вариань преобразователя здесь — термоэмисионный с катодом из рения, осмия, вольфрама, или их сплавов, ибо температура на нём будет около 3000К. Плюс термоэмисионника в прямом преобразовании, в неплохом кпд, в том что катод можно раскалить до белого свечения, а анод до красного. А следовательно, чем выше температура холодильника, проще отвод тепла. Остаётся как-то дотащить энергию от солнца, Мощный МАЗЕР/ЛАЗЕР и цепь ретрансляторов-фокссировщиков по пути к земле или генератор антивещества на борту :)
Osel_Ia
21.09.2016 12:36+1Тащить от потребителя (производство, добыча), как минимум на 150 млн. километров энергостанцию, затем ставить под сотню ретрансляторов, чтобы вернуть к нему энергию, теряя на каждом ретрансляторе. При этом даже на Меркурии, с 2-й космической 4,25 км/с, форвакуумом и магнитосферой, наличием широкого спектра минеральных ископаемых — в 6,7 раза солнечной инсоляции больше, чем на орбите Земли.
killik
22.09.2016 13:50Порог вхождения в десятки мегатонн как-то высоковат. Почему бы для начала проще не сделать — пара небольших станций связана десятком километров троса и вращается для создания тяжести, а зеркало в центре, ну и диаметр рассчитать, чтобы фольгу не порвало. И клепать такие связки пока хватит материала и людей.
Mad__Max
26.09.2016 02:49+2Длина такого Кольца составит 2 * Pi * R ~ 1200 млн км. Плотно упакованные шестигранные элементы размером 330 км занимают в среднем по (382+191 = 573) / 2 = 286.5 км длины. На 1000 км длины нужно около 3.5 элементов. Всего в длину Кольца укладывается 1200 000 000 км / 1000 км * 3.5 ~ 0.34 млн элементов. Умножая это число на 3000 получим 1020 млн элементов всего в Кольце.
Если вес каждого элемента составит 30 млн тонн, то общий вес Кольца дойдет до 30600 трлн тонн или 306 * 10^14 тонн = 30.6 * 10^18 кг
Тут к сожалению в расчеты пробралась ошибка — на 1200 млн. км длины нужно будет порядка 4.2 млн. элементов по длине и соответственно порядка 12.6 млрд. элементов для полного кольца шириной 1 млн. км.
Аналогичная и в другом варианте кольца:
Длина такого Кольца составит 2 * Pi * R ~ 785 млн км. Плотно упакованные шестигранные элементы в количестве 3.5 перекрывают 1000 км длины. Всего в длину Кольца укладывается 785 000 000 км / 1000 км * 3.5 ~ 0.224 млн элементов. Умножая это число на 3000 (количество элементов по ширине) получим всего 673 млн элементов.
Если вес каждого элемента составит 30 млн тонн, то общий вес Кольца = 20186 трлн тонн или 202 * 10^14 тонн = 20.2 * 10^18 кг.
Сначала не понял, из-за чего вообще такая странная ошибка могла пойти, когда записана правильная и простая формула, но после нее стоит совсем неправильный результат. Но погоняв числа на калькуляторе понял откуда этот странный ответ — почему-то делили на 3.5 элемента (на каждую 1000 км), вместо того чтобы умножать как написано в формуле.
Ну и соответственно количество строительных материалов нужно на порядок больше. Именно поэтому часто в подобных проектах предлагают «разбирать» Меркурий и строить поближе к Солнцу — одного только пояса астероидов маловато получается если только не закладывать кольцо узким+из ультралегких элементов+по максимуму оптимистично оценивать долю подходящего сырья в массе астероидов.Pavel-Well
27.09.2016 23:07Огромное спасибо, что нашли эту ошибку. Скобки надо было поставить сразу, тогда бы не ошибся потом на калькуляторе. Сейчас исправлю.
Насчет Меркурия согласен — с его разборкой цифры гораздо лучше. Ну а насчет Кольца в поясе астероидов очевидно, что эту идею для такого радиуса можно совсем списать в утиль.
Mad__Max
26.09.2016 03:23+2Т.е. на всю площадь Кольца за Венерой будет падать около 785 * 10`12 * 10`6 м2 * 2 кВт = 1.570 * 10`21 кВт = 1.6 * 10`15 ГВт. За год это будет около 1.6 * 24 * 365 * 10`21 кВт*часов = 1.4 * 10`24 кВт*часов = 1.4 * 10`15 млрд кВт*часов, что примерно в 10`10 раз (в 10 миллиардов раз) больше, чем все производство энергии на Земле в 2015 году (2.3 * 10`4 млрд кВт*часов).
Разве ради энергим больше теперешней в 10 с 10 нулями раз не стоит построить такое Кольцо?
А тут наоборот один нолик(порядок) в обратную сторону потерялся: 1.6 * 24 * 365 * 10^21 кВт*часов = 1.4 * 10^25 кВт*ч. Т.е. 25й порядок, а не 24й.
Впрочем дальше еще одна ошибка уже в обратную сторону где-то в исходных данных (производство первичной энергии на Земле сейчас примерно в 10 раз больше указанного в скобках — около 160 000 ТВт*ч / 14 млрд тонн нефтяного эквивалента в год), так что примерная пропорция более чем 1к 10 миллиардам в итоге осталась верной.Pavel-Well
27.09.2016 22:44Спасибо, что нашли и написали. Да, у меня должно было получиться для варианта Кольца за Венерой 21+4=25 порядков и 10^25 в итоге. Исправлю, как и другие ошибки.
Но насчет энергии, тут надо смотреть, что имелось в виду.
Вот статья в Википедии про потребление энергии:
https://en.wikipedia.org/wiki/World_energy_consumption
Там таблица с 4-5 столбцами и в ней последняя строка про 2012 год (в TWh = 10^12 Wh):
2012 155,505 (Mtoe 13,371) 104,426 (Mtoe 8,979) 22,668
В этой таблице только последнее число относится собственно к производству электроэнергии.
правда данные разные, вот тут написано: 21.6 trillion kilowatthours (kWh) in 2012.
Остальные числа — это энергия вообще вместе со сгоревшим в ДВС бензином/керосином/дизелем и сжигаемым в котельных газом, дровами и т.п.
Меня интересовала только производимая электроэнергия, поэтому я брал даные типа этих (уже и не помню откуда), но вот подтверждения: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_electricity_production
https://en.wikipedia.org/wiki/Electricity_generation#Production
https://yearbook.enerdata.net/world-electricity-production-map-graph-and-data.html
SystemXFiles
Прочитал слегка диагонально, последний итог с оценкой перехватываемой энергии очень вдохновляет, даже отдельная подобная станция способна хорошо послужить человечеству. Еще бы рассчитать, сколько будет приходиться энергии на одного человека (в плане бытовых нужд) и сколько вообще потребуется людей на такой станции. Просто если автоматизировать большую часть станции, то людей будет там мало, а энергии много. Куда ее девать?
Придумать бы способ накапливать энергию в эффективной форме и отправлять куда вздумается.
Или использовать подобные станции как зарядные для дронов и мелких кораблей.
Заодно можно будет как завод использовать, а дроны добывать будут добывать ресурсы.
Мечты все конечно, но ведь реально же в наше время такое сделать. Через грабли, траты и нервы, но можно. Интересно, доживу ли до тех времен.
edd_k
Видимо, слишком по диагонали читали. Судя по цифрам, не реально. Ни в наше время, ни в ближайшем будущем.
Да и пологике — не может быть реально прыгнуть в 10^10 раз
Pavel-Well
Кто сказал, что это прыжок? Это медленное развитие, очень долгое строительство на тысячи лет (всегда можно прервать если надоело, возобновить), но дающее прирост энергии пока оно ведется.