Система Альфа Центавра состоит из пары звезд A и B (первая немного больше, вторая немного меньше Солнца), удаленных друг от друга на 24 АЕ (сравнимо с расстоянием от Солнца до Урана), а также красного карлика Проксима, расположившегося в 735 раз дальше. Проксима оправдывает свое название «Ближайшая» — до нее 4.22 световых года, а расстояние до A и В близко к 4.37 св.г. За последние 5 лет в этой звездной системе были найдены 3 планеты, близкие по размерам к Земле: и вращаются вокруг Альфа Центавра В, еще одна принадлежит Проксиме www.openexoplanetcatalogue.com/planet/Alpha%20Centauri%20B%20c. По-видимому, только Проксима более-менее надежно обнаружена, но из-за нестабильности красных карликов возникновение жизни на ней маловероятно. Две другие планеты (если они на самом деле существуют) слишком близко расположены к своей звезде, имея орбитальные периоды в несколько дней. Однако, эти данные не достоверны. В дальнейшем они могут сильно измениться подобно тому, как первые оценки массы Плутона уменьшились в десятки раз. Кроме того, экзопланеты в первую очередь находят очень близко от звезд — там, где их легче обнаружить. Поэтому тот факт, что найдены слишком горячие, внушает уверенность в существовании других планет.
Цитата из статьи на сайте BBC:
Российский бизнесмен Юрий Мильнер и знаменитый британский ученый Стивен Хокинг запускают проект Breakthrough Starshot стоимостью 100 млн долларов, цель которого — за 20 лет доставить мини-роботов к ближайшей звездной системе Альфа Центавра.
Крошечные наноспутники должны будут развить скорость до 160 млн км/ч, чтобы достигнуть Альфы Центавра через 20 лет и послать данные на Землю.
Межзвездные космические полеты давно уже остаются мечтой многих, но технические проблемы, связанные с такой экспедицией, чрезвычайно сложны.
Однако профессор Хокинг сказал в интервью Би-би-си, что эта мечта может превратиться в реальность быстрее, чем мы думаем.
«Если мы хотим выжить как вид, нам необходимо достичь других звезд», — говорит он.
«По утверждению астрономов, есть достаточная вероятность того, что вокруг одной из звезд созвездия Альфа Центавра вращается планета, похожая на Землю, — замечает ученый. — Но мы узнаем об этом больше в следующие два десятилетия с помощью расположенных на Земле и в космосе телескопов».
«Технологический прогресс, достигнутый за два последних десятилетия и в будущем, делает это возможным уже для следующего поколения», — считает Хокинг."
Компания подобралась эффектная — имена «Стивен Хокинг» и «Фримен Дайсон» чего стоят! Дайсон еще в начале 70-х теоретизировал о том, как бы добраться до Альфа-Центавра, используя термоядерные взрывы. Они намерены в ближайшие 15 — 20 лет отправить рой микрозондов в ближайшую к нам звездную систему, чтобы еще через четверть века получить картинку с видами планет Альфы Центавра В (мало, кто из участников проекта доживет, увы).
Участие российского миллиардера Мильнера в этом проекте дало основание для восторгов в духе «Россия отправит зонд к Альфе Центавра», хотя Россия здесь, на самом деле, не при чем. Эта идея родилась в недрах DARPA (агентство Пентагона), работающего над фазированными лазерными массивами, как системами оружия. Такой массив представляет собой набор оптоволоконных усилителей, через которые проходит разделенный лазерный луч. Система управления фазами параллельных лучей позволяет фокусировать суммарный луч, а также управлять им для прицеливания. Помимо очевидной идеи собрать несколько лазеров в одну «установку Гатлинга», ключевую роль здесь играет управляемая интерференция усиленных лучей, что позволяет эмулировать даже сходящийся (!) пучок фотонов. Другими словами, дифракционная картина на ортогональной лучу поверхности получается такой, что яркое пятно в ее центре имеет малый размер по сравнению с размером лазерного массива, а его яркость многократно превосходит остальные максимумы освещенности. При этом значительная часть энергии, излучаемой фазированным массивом, приходится на это яркое пятно, размер которого может уменьшаться по мере удаления от установки.
Соответствующий военный проект DARPA носит славное имя Экскалибур (не путайте с Экскалибуром времен СОИ). С ним органично связан план Breakthrough starhot, подробности которого изложены в статье с амбициозным названием «Дорожная карта к межзвездному полету».
Предлагается создать фазированный массив из 100 млн. инфракрасных лазеров ( мкм), расположенных на квадратном участке Земли со стороной 10 км — по одному лазеру с мощностью ~1 кВт на 1 кв. метр. Интерференция этих лучей должна породить электромагнитную волну со слегка вогнутым передним фронтом, изображенным на рисунке выше фиолетовым. Предполагается, что угол сходимости полученного таким образом луча составит ~ рад, а поток мощности через его сечение ~100 ГВт. Максимальный поперечник этого луча ~10 м, т.е., наиболее яркий дифракционный максимум на нормальной к лучу поверхности постепенно уменьшается от ~10 м до ~1 м по мере того, как поверхность удаляется от массива на ~10 млн. км.
Предполагается, что микрозонд с массой 1 грамм и парусом 0.85 м той же массы под давлением света за 3 минуты достигнет скорости 43 000 км/сек, пройдя 4 млн. км. В этот момент поперечник луча сравняется с размером паруса, а ускорение зонда достигнет максимума в 23 700g (!). В дальнейшем яркое пятно на парусе уменьшается, но ускорение остается неизменным и фантастически большим. Еще через 76 секунд зонд пройдет около 4 млн. км, и разгон прекратится (луч будет выключен). На крейсерской скорости 61 000 км/сек, т.е., примерно 20% от скорости света зонд отправится в полет к Альфе Центавра, который продлится 20 лет.
Зонд представляет собой подложку с чипами, элементом питания, видеокамерой и микро-лазером для передачи информации на Землю. Возможны приборы, которые (и если) удастся сделать достаточно миниатюрными (полная масса зонда 1 г без паруса). Предполагается, что парус он же рефлектор можно будет использовать в качестве фокусирующей антенны для лазерных импульсов мощностью в ~1 Вт. Хотя пока даже в принципе не ясно, как осуществить эту идею. Если рефлектор имеет форму параболоида вращения, а точечный источник света находится в его фокусе, то можно получить узко-направленный луч. Но его расходимость будет значительно больше порядка рад (дифракционный предел при мкм и апертуре ~1 м имеет порядок ), который авторы Breakthrough starhot слишком оптимистично положили в основу оценок возможности обратной связи.
Фазированный массив можно использовать в качестве приемной антенны (прибывшие фотоны пройдут усилители в обратном направлении, порождая лавины квантов, которые будут обнаружены). Считается, что микролазер зонда, используя фокусировку с помощью рефлектора, обеспечит облучение массива потоком фотонов с плотностью 650 штук в секунду. Как полагают авторы проекта, при кодировании одного бита информации одним квантом это позволит передавать на Землю данные со скоростью 650 бит/сек.
Breakthrough starhot предполагает запуск тысяч микрозондов, что одновременно повысит надежность проекта. Однако, управление работой тысяч зондов будет невозможным из-за 4-х летней задержки в получении сигналов. Поэтому им придется принимать решения самостоятельно, для чего нужны датчики и достаточно мощный микропроцессор, а главное — двигатели для ориентации и коррекции траекторий на подлете к Альфе Центавра. Зондам необходимо взаимодействовать между собой, поэтому нужна надежная радиосвязь. Лазерные импульсы для поиска «партнеров» не годятся, т.к. для такой связи нужно знать, куда направить луч.
А искать друг друга им придется, причем на расстояниях, возможно, в миллионы километров. Рассеивание зондов на пути к Альфе Центавра будет огромным, без всякой возможности корректировать их траектории с Земли по мере приближения. Важно иметь ввиду, что у них не будет никакой возможности затормозить по прибытии, поэтому принимать решения и действовать придется очень быстро (время пролета вблизи планеты земного типа составит доли секунды). А для этого нужна энергия и оптика для навигации — на зонде массой в 1 грамм!
В связи с этим возникает еще одна фундаментальная проблема: каким образом зонд с массой ~1 г найдет Солнце, не имея оптики для астронавигации? Следует заметить, что из-за расхождения луча от зонда он накроет в Солнечной системе область в миллиарды километров, поэтому целиться нужно в Солнце. Но как микрозонд его увидит? Никак!
Таким образом, проблема сбора и передачи на Землю информации от микрозондов является фантастически сложной. Вряд ли она в принципе преодолима, если не довольствоваться сигналами о том, что зонды пролетели рядом с пунктом назначения. Хотя даже такие сообщения получить будет чрезвычайно сложно! Если угол расходимости луча от зонда составит рад, то при мощности в 1 Вт на фазированный массив 10 на 10 км действительно прольются 650 фотонов, прибывших с Альфа Центавры за секунду (остальные пройдут мимо из-за расходимости пучка). Но здесь не принято во внимание рассеивание на пути к Земле и в атмосфере, а также фотонный фон от Солнца и окружающих предметов. Как отличить инфракрасный фотон, прибывший от зонда за 40 000 млрд. км, от любого другого с той же длиной волны? Ответов на эти вопросы автор «Дорожной карты» не дает.
Еще одна фундаментальная трудность связана с тем, что при разгоне зонда необходимо обеспечить правильную ориентацию рефлектора по отношению к лучу. Как исключить влияние флуктуаций поля волны и дефектов поверхности паруса, которые появятся под действием облучения с плотностью энергии ~100 ГВт на кв.м? Малейшее отклонение паруса или его деформация может увести зонд далеко в сторону от цели или даже выбросить его из области луча. Поэтому необходимо управлять положением паруса (рефлектора) в процессе разгона, когда ускорение достигает колоссальных 20 000g и выше. Нужны достаточно мощные двигатели ориентации, которые способны преодолеть силы инерции, при этом они должны иметь общую массу меньше грамма. Поскольку дистанция разгона близка к 10 млн км, запаздывание сигналов в конце этого пути достигнет 30 секунд в каждую сторону. Ясно, что своевременная коррекция ориентации и формы паруса невозможна, поэтому устойчивый разгон зонда в направлении луча является открытой проблемой.
В целом план Breakthrough starhot довольно хорошо продуман. Он опирается на реальные успехи в разработке фазированных лазерных массивов, достигнутые в DARPA. Этой организации безусловно интересны результаты, которые будут получены в ходе усилий по разрешению фундаментальных трудностей, связанных с реализацией данной идеи. Тем не менее, вопреки энтузиазму Хокинга и Дайсона, она не выглядит осуществимой.
Очевидно, что одно слабое место ускользнуло от внимания энтузиастов. При близком рассмотрении оно превращается в огромную прореху, через которую Breakthrough starhot может упасть в пропасть несбыточных фантазий. Это связано с проблемой отражения излучения мощностью ~100 ГВт на ~1 кв. метр паруса. Десятая часть всех электростанций США будет 5 — 10 минут питать лазерный массив энергией, которую он сконцентрирует на парусе размером меньше метра! Что позволит рефлектору не испариться при таком чудовищном нагреве?
На первый взгляд и здесь все хорошо продумано. Парус предполагается выполнить из наноматериалов вроде графена в виде пленки толщиной ~1 мкм, имеющей коэффициент отражения 99.999%. Коэффициент 99.995% уже достигнут, успехи в этом направлении внушают веру в то, что искомое отражение удастся обеспечить. Ускорение выше 20 000g такая пленка выдержит, причем ее микро-толщина для этого существенна (внутреннее напряжение материала с плотностью и толщиной в направлении ускорения равно Па). Допустим, что пленка отражает 99.999% лучистой энергии. Тогда ей достается ~1 МВт тепла, от которого нужно избавляться. В космосе это можно сделать только за счет излучения, которое регулирует закон Стефана-Больцмана:
где — интенсивность излучения (Вт/кв.м) с поверхности, нагретой до температуры Кельвинов, — постоянная Стефана-Больцмана (в СИ). Согласно этой формуле, для излучения избыточного тепла мощностью 1 МВт с 1 кв. метра поверхности она должна иметь температуру 2 050 К.
Вследствие закона Кирхгофа об излучении имеет место:
где — излучательная способность тела (т.е., спектральная плотность потока теплового излучения), — его поглощающая способность (доля падающего излучения с частотой поглощенного при температуре ) и — спектральная плотность чернотельного излучения при температуре . Отсюда следует, что зеркало с поглощающей способностью (=0.001%) будет иметь излучательную способность в раз меньше, чем абсолютно черное тело при той же температуре и частоте. Следовательно, при температуре поверхности 2050 К (необходимой для отвода избыточного тепла 1 МВт на 1 кв.м) зеркало будет излучать в спектре лазерного луча в раз меньше энергии, чем излучало бы черное тело при той же температуре в том же спектре. Следовательно, при зеркало будет излучать в раз меньше энергии, чем черное тело во всем спектре.
Поэтому для того, чтобы обеспечить отвод избыточного тепла, нужно повысить температуру зеркала более, чем в раза.
Таким образом, даже если зеркало способно отражать 99.999% лазерного излучения в 100 ГВт на 1 кв.м, то температура его поверхности должна быть выше 36 500 К. Заметим, что такой же результат дает закон Стефана-Больцмана, если его левая часть равна потоку излучения на пленку (100 ГВт на кв.м). Очевидно, что такую температуру в течение нескольких минут никакой наноматериал не выдержит. Иначе говоря пленка, отражающая 99.999% излучения с умеренной энергией, под ливнем фотонов в 100 ГВт расплавится и испарится.
Проект Breakthrough starhot — это еще одна, отчаянная попытка что-нибудь придумать в ситуации, когда Вселенная не хочет выпускать человека за пределы Солнечной системы, позволяя лишь пассивно наблюдать себя. По-видимому, как и все прочие проекты достижения ближайших звезд, она так и останется несбыточной фантазией.
Комментарии (141)
begemot_sun
16.11.2017 09:18> Вселенная не хочет выпускать человека за пределы Солнечной системы, позволяя лишь пассивно наблюдать себя.
На данный момент межзвездные путешествия сродни переплытию муравьями тихого океана.
Решение проблемы — это энерговооруженность всей цивилизации. Сейчас мы ушли чуть дальше лучины со свечами за счет атомных реакторов, да и то только на 1.0% от мировой энергогенерации. Все остальное — это лучина и свечка, только большие. На этом нам далеко не улететь.
С ростом энерговооруженности цивилизации растет и поле возможностей по преодолению расстояния из точки А в точку Б.
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 09:52Да, именно так: как муравьи через океан!
Areso
16.11.2017 10:17Как известно, крысы с океаном справились, не вижу проблем и для муравьев по тому же принципу.
Но крысам повезло с попутным транспортом :)CrazyRoot
16.11.2017 11:42Предлагаете автостопом по галактике?
Полотенец не хватит :)
ZverArt
16.11.2017 18:46«Запрыгнуть» на метеорит, летящий в нужном направлении с нужной скоростью :) Но в космосе может произойти очень многое. Особенно лет за 20
Nuwen
16.11.2017 10:30сродни переплытию муравьями тихого океана
Причём, если взять просто в масштабе, то переплытие муравьём Тихого океана, соотносится к человеку скорее как наиближайшее расстояние до Венеры. Перелёт же до ближайшей звезды, это как для муравья в облако Оорта улететь.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 11:11Как раз на эту тему )) https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=CVqy3wkFnrM
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 10:51Дело не только в энергии. Ядерная энергетика уже недалека от максимума энерговооруженности, который можно было бы извлечь из аннигиляции (порядка 1 % уже имеем). Скорость пропорциональна корню их энергии, поэтому даже антивещество радикально проблему не решает. Причем я не беру в расчет релятивистские ограничения, которые делают галактику в целом принципиально недоступной. Чтобы слетать к Альфе Центавра в плане энергии хватило бы термоядерного синтеза, но он не укрощается никак в малом масштабе. То есть проблема не в источниках энергии, а в умении их утилизировать. Хотя это, в сущности, тоже проблема малой энерговооруженности. Меня все же не оставляет ощущение, что звезды могут быть недоступны в принципе.
begemot_sun
16.11.2017 11:12О доступности луны (звезд ) вы рассуждаете с позиции неандертальца. Поэтому лучше этого вообще не делать. Каждой эпохе свои границы применимости технологий!
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 12:08Если бы люди следовали подобным рекомендациям, то они так и остались бы неандертальцами )) Я не отрицаю важность поиска решения проблемы звездного полета. Сам этим увлекался одно время. Но теоретизировать не возбраняется о чем угодно. Тем более, когда есть основания.
RiseOfDeath
16.11.2017 17:30Возьму смелость позанудствовать — люди никогда небыли неандертальцами (они вообще параллельная ветвь эволюции), они были (и остаются) кроманьенцами.
InterceptorTSK
16.11.2017 20:07Не совсем так… Найдены гены неандертальцев в современных людях, что говорит о том, что неандертальцы и кроманьонцы могли иметь потомство… Так что это даже один вид… В отличие от бушменов, например, современных, с бушменкой Вы детей не заведете — это уже другой вид человека… Да да) На этой «плонете» проживают разные биологические виды людей, прям щас…
GlukKazan
16.11.2017 20:26Откуда дровишки? В том смысле, что было бы интересно познакомиться с первоисточником столь чудных новостей.
arheops
16.11.2017 22:25Что за бред? Вы бушменам, конечно, не интересны — очень уж страшные мы все с точки зрения их культуры, но полукровки с окружающими племенами и у изнасилованных женщин — есть.
Неандертальцы и кроманьйонцы могли иметь общие гены, это не говорит о том, что они могли иметь детей. Вы с кукурузой тоже имеете общие гены, и их много вообщето.InterceptorTSK
16.11.2017 22:46Почему же бред?) Есть статья научная по этому поводу, писана знакомым человеком… Статью найти могу, а можно проще — в вики лазить — принципиально не лажу, но раз Вы настаиваете, то пожалуйста: Геном неандертальца… У бушменов и у Вас детей не будет, сколько бы раз Вас бушмен не насиловал — не будет)) Вид другой… Ссыль сами поищете или?..
И не надо про кукурузу, ок?)
Tippy-Tip
17.11.2017 00:46То что, неандертальцы могли скрещиваться с кроманьонцами, не означает запрет на появление потомства у современной (живущей в наше время) пары условного монголоида (условной монголоидки?) и условного негроида (условной негроидки?).
Hardcoin
17.11.2017 02:58Вы утверждаете что-то странное, вам и ссыль искать. Если сможете.
Где на Вики написано, что неандертальцы и кроманьонцы могли иметь общее плодовитое потомство? Процитируете или это ваша фантазия?
a5b
17.11.2017 06:26
http://antropogenez.ru/zveno-single/65/ Антропогенез.РУ / Достающее звено / Куда исчезли неандертальцы? — Станислав Владимирович Дробышевский
Существует три основные версии.… Вторая: Неандертальцы могли ограниченно метисироваться с Homo sapiens. До недавнего времени такая версия считалась маловероятной.… Однако в 2010 году, в ходе исследования почти полного ядерного генома неандертальцев, было показано, что неафриканские популяции современных людей имеют от 1 до 4% неандертальских генов.
https://en.wikipedia.org/wiki/Archaic_human_admixture_with_modern_humans
Archaic human admixture with modern humans is thought to have taken place through interbreeding between modern humans and Neanderthals, Denisovans, as well as other archaic humans over the course of human history. Neanderthal-derived DNA accounts for an estimated 1–4% of the Eurasian modern human genome, but it is significantly absent or uncommon in the genome of most groups in Sub-Saharan Africa. In Oceanian and Southeast Asian modern human populations, there is a relative increase of Denisovan-derived DNA.
… Green et al. (2010) estimated the proportion of Neanderthal-derived ancestry to be 1–4% of the Eurasian genome.[2]Сноска 2 — https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5100745/ A Draft Sequence of the Neandertal Genome — doi:10.1126/science.1188021, 2010 (The extent of Neandertal ancestry / Implications for modern human origins)
the proportion of Neandertal ancestry of non-Africans, f… Assuming that gene flow from Neandertals occurred between 50,000 and 80,000 years ago, this method estimates f to be between 1 and 4%, consistent with the above estimate…
The data suggest that between 1 and 4% of the genomes of people in Eurasia are derived from Neandertals.… Thus, the actual amount of interbreeding between Neandertals and modern humans may have been very limited, given that it contributed only 1 to 4% of the genome of present-day non-Africans.…
The analysis of the Neandertal genome shows that they are likely to have had a role in the genetic ancestry of present-day humans outside of Africa, although this role was relatively minor given that only a few percent of the genomes of present-day people outside Africa are derived from Neandertals.Hardcoin
18.11.2017 20:31Спасибо, интересно.
Утверждение про бушменов осталось отдельно, как крайне странное.
a5b
19.11.2017 00:32Утверждение про бушменов как отдельный вид от InterceptorTSK ложное.
Их предки отделились около 100 тыс лет назад https://en.wikipedia.org/wiki/San_people (синонимы San, Bushmen and Basarwa) —
A DNA study of fully sequenced genomes, published in September 2016, showed that the ancestors of today's San hunter-gatherers began to diverge from other human populations in Africa about 200,000 years ago and were fully isolated by 100,000 years ago, well before the first archaeological evidence of modern behaviour in humans.[57]
мтДНК-"Ева" жила ~200 тыс лет назад, тогда человек уже существовал как вид. Y-днк "Адам" — 300-500 тыс.лет назад ("… время разделения линий неандертальцев и современных людей оценили по Y-хромосоме в 588 тыс. лет назад (95% доверительный интервал: 806—447 тыс. лет назад)")
Неандертальцы отделились значительно (в разы) раньше "бушменов": https://en.wikipedia.org/wiki/Neanderthal — common ancestor about 500,000 years ago. An article[84] appearing in the journal Nature has calculated they diverged about 516,000 years ago, whereas fossil records show a time of about 400,000 years ago.[146] A 2007 study pushes the point of divergence back to around 800,000 years ago.[147]
Смешанные дети были: https://books.google.ru/books?id=dAzJCwAAQBAJ&pg=PT103 ISBN 9781473635319
When Dutch colonists landed at the southern tip of Africa over three hundred years ago… the white colonists had their way with the Khoisan women, and first mixed people of South Africa were born
Более того, у Khoisan (к которым относятся бушмены) нашли "европейские" гены — https://phys.org/news/2014-02-western-eurasian-genes-southern-african.html (DOI: 10.1073/pnas.1313787111) migration from the Middle East back to Africa occurred approximately 3000 years ago.… the Khoisan tribes people also had snippets of Neanderthal DNA in their genes as well—courtesy of their Eurasian heritage.
http://theconversation.com/how-the-origin-of-the-khoisan-tells-us-that-race-has-no-place-in-human-ancestry-53594 — Human evolution cannot be drawn like a tree… In other words, a network rather than a tree.… wise assertion by the pan-Africanist leader, Robert Sobukwe, that there was only one race: the human race.
arheops
17.11.2017 05:29Потому что бред. Если бы нашли другой вид человека, об этом бы писал весь интернет. Бушмены это другая раса. Раса — не вид. Все известные расы находящиеся сейчас на планете земля между собой вполне скрещиваются. Есть только анотомические и психологические проблемы(типа с пигмеями не так просто заняться сексом и так далее). Причем тут геном неардельтальца к бушменам — непонятно.
Более того, почти все метисы первого и второго поколений имеют шикарные внешние данные и гараздо лучшее здоровье, чем их родители.
eu-gen
17.11.2017 00:06Не могу назвать себя специалистом в данной области, но как по мне это сильно походит на псевдонаучную теорию, которую используют расисты, нацисты и прочие исты для подкрепления своей человеконенависти. Я поискал, первое что нашел, это вот:
ours-nature.ru/lib/b/book/3511510542/55
Я думаю, что если бы такой факт был, об этом знали бы давно все. Расы соприкасались еще с античного времени.
sasha1024
17.11.2017 00:52И как же называются другие виды людей? Не, серёзно…
Насколько меня учили, все существующие на данный момент на Земле люди принадлежат мало того, что к одному виду (species) — homo sapiens, но даже к одному подвиду (subspecies) — homo sapiens sapiens. Ну, если не воспринимать всерьёз снежного человека, конечно.
Ваш выход…
darthmaul
17.11.2017 00:12Почему же? Мы можем оценить любой источник энергии вплоть до антиматерии — в малых масштабах она изучена. Более эффективных видов топлива нет. С реактивным движением и ОТО тоже всё понятно. Что ещё можно придумать?
Hardcoin
17.11.2017 03:05Двигатель Альбукерке.
darthmaul
17.11.2017 03:43К нему даже теории вменяемой нет. Оценки энергопотребления — от «энергии аннигиляции Юпитера» до скромных «аннигиляции 1 кг материи». В общем, никто даже не знает что это такое.
SvSh123
17.11.2017 14:38Алькубьерре, наверное? :)
Красивая идея. Жаль, что проверить ее пока не представляется возможным.Hardcoin
17.11.2017 18:37Именно. Я ошибся в названии (. Проверить пока нельзя, но сама идея, что ест разные варианты путешествий — интересная.
Defersa
16.11.2017 12:07Будем надеяться что это лишь ощущение). Как вариант мы не знаем каких нибудь иных правил и законов взаимодействия во вселенной. На наш век останется еще много тайн, будем надеяться что нам хватит интеллектуального ресурса для познания их.
black_semargl
16.11.2017 10:04+2И даже если зонды удастся разогнать, останется вопрос — а не сотрутся ли они по пути об межзвёздный газ?
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 10:14Можно посчитать, сколько столкновений с атомам водорода произойдет за время полета, принимая плотность межзвездного газа 1 атом на куб.см (так кажется, хотя нетрудно уточнить). Зная скорость зонда (грубо 60 000 км/сек) можно оценить суммарную энергию от столкновений. Наверное из таких оценок можно будет сделать вывод о том, "сотрутся ли?" ))
Tyusha
16.11.2017 10:39Посчитала. Не, не сотрутся, и не затормозит газ такой плотности зонды даже с развёрнутыми парусами. Вот только плотность газа в пределах Солнечной системы на много порядков выше.
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 10:59Фиг с ней с Солнечной системой, т.к. весь полет пройдет за ее пределами ))
a5b
17.11.2017 06:37Что думаете про оценки из http://go2starss.narod.ru/pub/E009_RMP.html Иван Александрович Корзников — "Реальности межзвездных полетов" (для скорости 0.1с — 10% световой)
Из сказанного следует, что отклонить налетающие частицы межзвездной среды не получится, и звездолету придется принимать их своим корпусом.… в межзвездном пространстве имеется значительное количество пыли. Такие частицы, сильно рассеивающие и поглощающие свет, имеют размеры 0.1-1 микрон и массу порядка 10 ^ -13 г
… концентрация частиц, массы которых больше 0.1 г… на пути в 1 световой год звездолет встретит на 1 см2 поверхности n=rs=5.9·10 ^ -6 таких частиц, что при общей площади S=100 м2=10^6 см^2 составит не менее 5 частиц массивнее 0.1 г на все поперечное сечение звездолета. А каждая такая частица при v=0.1c имеет энергию более 4.53·10^10 Дж, что эквивалентно кумулятивному взрыву 11 тонн тротила.
black_semargl
16.11.2017 10:51+11000/см3. Дистанция — 4*10^18 сантиметров.
Итого масса вещества порядка сотых долей грамма — даже больше чем масса см2 паруса.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 11:07Не говоря об энергии при столкновениях ))
dmitrygnenny
16.11.2017 13:05+1На таких скоростях с молекулами межзвездного газа будут идти ядерные и термоядерные реакции:) Но благодаря малой толщине пленки и высокой скорости конус цепной реакции будет повреждать ее минимально. Возможно даже минус одна молекула вещества пленки на одну встречную молекулу для графена. Кстати, если бы толщина стенок МКС была не 3 мм, а, скажем, 300 — каскад вторичных частиц после попадания частицы высокой энергии сделал бы невозможным пребывание там людей.
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 13:28Последнее очень любопытно, т.к. неочевидно ))
seminole
16.11.2017 16:59Там ещё кроме газа есть астероиды, классная получится реакция если повезёт наткнутся на пылинку в 1 микрон
sergku1213
16.11.2017 22:39Думаю просто дырочка строго по диаметру пылинки. Ввиду малой толщины зонда (надеюсь) и огромной его скорости сначала частиц просто вышибет слой вещества в месте столкновения и все. Термоядерные реакции, конус разлета осколков — все останется сзади. Вероятно в виде вспышки. Даже волна ударная по материалу не пойдет — слишком быстро.
sergku1213
16.11.2017 22:35Если я правильно помню курс ядерной физики и связанные с ним, то стенки ионизационных камер счетчиков Гейгера специально делаются из железа — достаточно плотного материала, чтобы могли ловить не только кванты рентгеновского излучения, но и бетта. Так что особо удивительного нет, правда МКС летает под защитой магнитного поля Земли так что по-настоящему жестких частиц высокой энергии должно быть немного.
egigd
17.11.2017 08:17Вот как раз чтобы бета-излучение ловить стенку делают из тончайшей слюды.
А железные стенки — это чтобы чувствительность к гамма-излучению повысить.sergku1213
17.11.2017 13:17Вы перепутали бетта и альфа — излучения. Лежит у меня дозиметр АНРИ -01-02 «СОСНА» Детектор — два счетчика Гейгера-Мюллера СБМ-20. Меряет гамма и бетта- излучение. Фотографии детекторов смотрите сами — Гугл в руки. Они популярны, слюдяных, бериллиевых и иных окон не имеют. А я перепутал гамма и бетта. Т.о. Стенки делаются железными для выбивания электронов (бетта), такой счетчик меряет и гамма и бетта излучение. Счетчики альфа — делаются с очень тонким окном и потому гамма излучение практически не ловят.
egigd
17.11.2017 14:48Нет, я ничего не перепутал. Ваша «Сосна» не зафиксирует углерод-14 и другие изотопы с доступной энергией распада в сотню-другую кэВ. Даже к бета-излучению цезия-137 чувствительность там не особо велика.
Вот, полюбуйтесь на каталог бета-гамма счётчиков
Все со слюдяным окном. И они именно «бета-гамма», т.к. чувствительность к гамма-излучению у них ни чуть не хуже, чем у других. Замена одной стенки на окно не отменяет наличие всех остальных металлических частей.
А счётчики без окна идут как чисто гамма. Хотя бета-излучение высокой энергии (как у стронция-90, например) всё-таки чувствуют.
vanxant
16.11.2017 14:18На таких скоростях с молекулами межзвездного газа будут идти ядерные и термоядерные реакции:)
Неа, не факт. Протон, а мы про них говорим, такую тонкую плёнку может просто проскочить насквозь и не заметить.
egigd
17.11.2017 08:15Большинство протонов пролетит этот парус «не заметив». Сечение ядерных реакций на таких скоростях всего порядка 1 барн.
Про МКС вы тоже ошибаетесь. Частиц столь высоких энергий так мало, что доза облучения от них мизерна. А основная доля частиц застревает и в 3 мм. Но они таки вызывают в алюминии ядерные реакции, выбивают из него нейтроны. Вот эти-то нейтроны и дают основную дозу облучения.
Tyusha
16.11.2017 10:19Научившись различать единичные фотоны на фоне блекска Альфы Центавра, там можно рассмотреть все планеты с Земли и без зондов.
Один фотон — один бит, ага.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 11:05От Альфы Центавра Вы различаете отнюдь не единичные фотоны, т.к. мощность ее излучения (во всем спектре) огромна. А здесь "фонарик" мощностью 1 В светит от нее же, хотя и яркость его высока благодаря лазингу. Допустим, что какой-то фотон 1 мкм попадет в лазерный усилитель, рассеявшись от какой-то молекулы воздуха. Как его отличить от сигнала зонда? Но впрочем, я на это сильно не напираю, просто возражение навскидку. Возможно, что оно опровергается, суть не в нем. А в том, что двигательная система работать не будет в принципе. Зеркало испарится.
Tyusha
16.11.2017 11:221. Так я о том и говорю, что надо даже не ловить отдельные фотоны в тёмной комнате, а различать их на фоне блеска звезды. Причём расчёт: один фотон — один бит, это вообще супер. Типа фотоны у нас тактированы (а не спонтанны), есть фотон — единица, нет фотона — ноль. А зонд их по одному фотону отправляет в эфир. И это ещё мы не говорим о коррекции ошибок, это уже мелочи.
2. Как раз проблема зеркала по сравнению с другими сложностями не выглядит такой уж неразрешимой. Вы же сами посчитали, что нужна относительно разумная температура 2000-3000К. И альбедо принимающей поверхности здесь не причём. Обратная сторона чёрная, как написали выше, и отлично.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 12:15Ничего не отлично. Я думаю над черной стороной. Молчание не означает признание. А пока заметьте, что при потоке энергии 100 ГДж на пленку массой 1 г, пусть будет 0,1 моля вещества в ней (диэлектрик все же), на каждую молекулу приходится ~1 МэВ энергии в секунду. И как при такой бомбардировке выдержит ее молекулярная структура? Никак!
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 11:05В принципе можно бейсбольную биту фотоном закодировать, например через поляризацию ))
vesper-bot
16.11.2017 11:10С такой мощностью можно подумать и об абляционном движке. 1 грамм зонда (пусть вообще монолитный, 23000 «жэ» это не каждый монолит даже выдержит!), 1 квадратный метр паруса толщиной где-то в метр, на них прилетает 100ГВт, испаряют кубометр паруса за микросекунды, получившеся облако плазмы добавляет ПН порядка 700км/с скорости, при этом если лазер будет импульсным, «лишняя», не пристыкованная к парусу масса не будет мешаться, так как рассеется в космосе. Выглядит вроде как воплощаемо, другое дело, а как попасть в КА сечением 1 квадратный метр с дистанции несколько а.е. лучом с сечением в тот же квадратный метр?
Tyusha
16.11.2017 11:29Кстати, отличная идея космического движка! Наверняка, кто-то её уже раньше придумал, но для меня она в новинку.
Ракете нужно: рабочее тело для реактивной струи и энергия для его разгона. Сейчас в химических ракетах это два в одном: в самой массе топлива и запасена энергия. В ионных двигателях эти две сущности разделены, но энергию приходится брать «по месту» от энергоустановки с ограниченными возможностями.
Вы же предлагаете взять с собой рабочее тело в виде абляционной защиты, а энергию к нему подводить извне от огромного и практически неограниченного источника энергии, который не надо тащить с собой!
Причём это круче даже чем аннигиляционный двигатель, т.к. энергия, запасённая в веществе-антивеществе, ограничена mc2, а здесь даже такого ограничения нет.SvSh123
16.11.2017 12:29Был когда-то проект «паровой ракеты» — натурально бак с водой, сопло, и много лазеров на земле, направленных на этот бак и поворачивающихся вслед за взлетающим аппаратом. С тогдашним (лет 30 назад) уровнем техники эта задача не решалась, да и сейчас сложновато будет…
NiTr0_ua
16.11.2017 22:55вроде как натыкался на подобный любительский проект (вода, перегретая до критической точки), и вроде как оно по расчетам должно было даже взлететь без доп.подвода тепла в полете — как минимум в качестве первой ступени…
vesper-bot
16.11.2017 13:15Зато есть ограничение по плотности энергии, при котором двигатель начинает работать — её должно хватить, чтобы нагреть внешний слой вещества достаточно, чтобы оно начало испаряться. А соблюсти его будет посложнее, чем синтезировать антивещество. Кроме того, точность попадания на дистанции также представляет собой крайне непростое ограничение — аппарат размером в квадратный метр на дистанции в 1 миллион километров имеет телесный угол 1/(1е9)^2 (стерадиан) или 1е-18 стерадиан, или 4.254517е-8 квадратных секунд. Т.е. точность наведения передатчика энергии на КА с абляционным двигателем должна быть не ниже 2.1е-4 секунд по каждому из углов! Можно уменьшить требуемую точность, но в этом случае КПД передачи энергии падает квадратично от множителя на угол. Кроме того, даже с импульсом длиной 1 микросекунда лазер придется подстраивать в процессе излучения, так как за 1мкс земля поворачивается на 15е-6 секунд дуги относительно звездного неба, вращаясь вокруг своей оси, это всего лишь в 15 раз меньше максимальной точности, т.е. будут проблемы с наведением. И наконец, но не в последнюю очередь, неравномерность потока энергии, достигающего КА, заставит тот вращаться неопределенным образом. То есть, больше одного точного попадания в абляционный движок мы не в состоянии обеспечить при текущем развитии технологий. Залудить 100ГВт в этот аппарат можно, 10МДж в виде истекающих атомов абляционного вещества дадут довольно много (пусть вещество — графит, испарившийся слой вещества 1е-9 м, площадь 1 кв.м., поглощенная энергия 1е7 Дж, КПД преобразования в кинетическую 100% — v^2=1e7*2/(1e-9*2100*1)=9.6e12, v~=3.2e6 (м/с), импульс оказывается (1e-9*2100*1)*v = 6.72 кг*м/с. Если оставшаяся масса будет 1г, она получит скорость +6.72 км/с (то есть за 1 мкс ускорение будет 6720е6 м/с2 — размажет по стенке… но реально ускорение будет раз в 10 меньше, плюс процесс абляции все-таки нелинейный, косяков там много, но все-таки взлетит).
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 15:05Не будет 100% преобразования тепловой в кинетическую аблирующей струи, но гораздо меньше. Скорость протонов при температуре термоядерного синтеза имеет порядок 1 000 км/сек (те, что вылетают от синтеза движутся быстрее на порядок, но они здесь не в счет). Вы стало быть допускаете температуру в испаряющемся слое графита порядка 10^9 К? Это не будет совершенно точно! Гораздо раньше атомы разлетятся, имея на порядки меньшую температуру и скорости соответственно. Абляция происходит во все стороны, поэтому средняя скорость в направлении обратном разгону будет в 2 раза меньше. Реально скорость струи будет иметь порядок 100 км/сек, и то для этого нужно нагреть на десятки миллионов К. Но допустим, что нагрели.
Сколько таких импульсов понадобится, чтобы разогнать хотя бы до 10 000 км/сек? По формуле Циолковского прикиньте. Соответственно, массы в 1 г не хватит. Проблем здесь очень много помимо той, которую Вы так грамотно разобрали (наведение луча).
vanxant
16.11.2017 14:50Ну если вы хотите странных идей насчёт космических движков, то их у нас, в смысле мечтателей, есть.
Ну например такая: нафиг парус и лазеры, берём кусок сверхпроводящего провода и делаем из него кольцо. В кольцо закачиваем максимально доступный ток, получая таким образом магнитный парус. Дальше разгоняем, как и здесь, пучком, только не фотонов, а релятивистских электронов. Электронный пучок отлично самофокусируется в полёте, если что. Тут и площадь паруса ЗНАЧИТЕЛЬНО больше при той же массе получается, и расстояние обстрела тоже.
Или вот мой хит: берём в поясе астероидов айсберг побольше, отправляем на него реактор и устраиваем «паровоз» — реактор плавит лёд в пар, пар в сопло, в общем отправляем в сторону Солнца, так, чтобы пройти мимо Земли.
Возле Земли высаживаем на айсберг полезную нагрузку и закапываем как можно глубже. Сам астероид помещаем в специально сшитый под размеры чёрный «воздушный шарик», опять же, с соплом.
Дальше всю эту вундервафлю отправляем к Солнцу. Так, чтобы прямо чиркнул по фотосфере.
Солнце, понятное дело, расплавит лёд, пар улетит в сопло и даст тягу. Плюс у нас гравитационный манёвр, плюс манёвр Оберта. В-общем, там довольно весело получается по дельте-вэ, хотя и недостаточно для межзвёздных путешествий.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 15:13Странные идеи не нужны, нужны разумные )) Магнитный парус — это бред. Скорость электронов в центре паруса будет параллельна магнитному полю. Поэтому сила Лоренца ноль. Да и как электроны будут парус разгонять? Сила Лоренца работы не совершает, поэтому и электрон над магнитным парусом работу совершить не может (т.к. энергия электрона не изменится). Чудиков много, но есть разумные, вполне научные проекты звездных кораблей. Однако, нет ни одного, который можно было осуществить при сегодняшнем состоянии науки и технологий.
vanxant
16.11.2017 15:18Дэнфорд, Зубрин и другие с вами несогласны.
Почитать, например, www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/320Zubrin.pdf
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 12:30Откуда получается 700 км/сек приращения скорости? Не будет этого ))
Чисто абляционный метод не годится для полета к звездам (думал об этом много и считал). Скорость вылета вещества с поверхности при испарении будет иметь порядок 100 км/сек в лучшем случае. Пусть даже 1 000 км/сек, хотя это — почти утопия. Для достижения заявленной скорости 60 000 км/сек отношение конечной массы зонда к начальной должно быть exp(60000/1000)~10^(26) (формула Циолковского). Даже до 10 000 км/сек получим отношение 22 000. Каким образом испарять за каждый импульс по кубометру?
Абляционный двигатель кажется привлекательным на первый взгляд, но при ближайшем рассмотрении становится ясно, что он не решает проблему.
vesper-bot
16.11.2017 13:19Ну, эти 700км/с были реально с потолка. Сейчас посчитал, подозреваю, что 1000км/с вылета абляционного материала можно достичь, если конечно попасть лазером в КА, но не поломается ли КА от таких пинков? :) Да и пинать надо дольше, да и там цифры отчасти с потолка взяты. Но все же разогнать аппарат малой массы с его помощью до сотни с чем-то км/с, думаю, относительно реально даже сейчас. Вот только куда он полетит, при нашей точности наводки? :)
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 13:58До сотни с чем-то можно к.м.к., но то, что показал Кэмерон в Аватаре (полет к Альфе-Центавра под лазерным парусом за 6 лет) — это бред ))
Теоретически можно разогнать до больших скоростей при постоянном лазерном нагреве за счет абляции и очень большой массе (чтобы было, что испарять). Но сколько это займет времени? Могут уйти тысячи лет. А ведь лазерный луч еще расходится. Не верю я в эту технологию от слова "совсем" ))
dmitrygnenny
16.11.2017 12:32+1Вы, похоже, при расчёте размера кадра умножили его разрешение на количество оттенков:) В действительности, необходимое для передачи время — около 7 часов.
К озвученым проблемам, среди прочих, стоит добавить обеспечение жесткости и целостности паруса при ускорении, ведь на центральную его часть будет действовать вес аппарата — 230 ньютонов.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 12:33Да, именно так. Получил число битов. При заявленном кодировании бита фотоном и мощности потока фотонов в 650 штук в секунду 7 часов передачи никак не получится.
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 12:39Хотя верно, для кодирования 65 000 (64К) цветов достаточно 16 битов. Ляп, спасибо за замечание ))
dmitrygnenny
16.11.2017 12:4865536 оттенков пикселя кодируются 16 битами или двумя байтами. 4 миллиарда — тридцатью двумя. 650 бод — это текущая скорость связи с New Horizons, и это очень неплохая скорость, 56 мегабит в сутки, примерно в два раза быстрее первых модемов стандарта V.21.
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 14:01Да, конечно, я знаю эти вещи, просто написал наспех, не подумав. В статье этот место исправлено. Еще раз спасибо за замечание!
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 12:37230 Н какие-нибудь нано-нити выдержат наверное. Вес можно распределить. Эта проблема выглядит решаемой.
vanxant
16.11.2017 14:37Ну положим «аппарат» не обязательно размещать в центре, более того — нежелательно, а то одна пылинка может убить сразу весь КА.
Выгоднее вырастить микро-микро-кристаллы прямо на парусе, используя его как подложку, то здесь то там, и связать их банальными дорожками из золота или вообще сверхпроводника.
Andrey_Epifantsev
16.11.2017 14:02Интересно, а можно сделать массив лазеров поменьше, на порядок или два, зонд потяжелее, на порядок или два и использовать эту систему для исследования Солнечной системы? Можно будет за год исследовать все известные объекты в Солнечной системе. А то до сих пор мало что известно про астероиды, кометы, объекты из пояса Койпера и даже Нептун. А экспедиция к каждому их этих объектов это очень дорогостоящий проект занимающий годы или даже десятилетия.
А когда эта система хорошо себя покажет в работе, можно будет и к звёздам зонды отправить.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 14:06Я думаю, что для Солнечной системы эта идея подойдет. Но только в одну сторону.
Demiurgos
16.11.2017 16:46Так нужно первым делом не зонд иследователь отправлять, в ретранслятор лазерного луча. Изначально отправляется в спящем режиме с парусами, по достижении конечной точки, например орбиты Плутона или точки критической расфокусировки луча, входит режим ретранслятора, отзеркаливает входящий луч для торможения, после торможения до нужной скорости, ретранслирует входящий луч отправителю. В итоге получаем космическю магистраль для передвижения. Главное, чтобы массив лазеров образовывал не круглое пятно, а кольцеобразное, соответсвенно ретранслируемый луч, такой же формы, но другого диаметра. Т.е. получаем два соосных цилиндра лазерных лучей, по которым может перемещаться уже «иследователь», используя не один парус, но множество парусов, которые словно диафрагма могут закрываться и раскрываться, благодаря чему можем управлять ускорением и торможением.
Ну а в дальнейшем, можно до той же Альфы Центавры построить сеть этих «гейтов» ретрансляторов!
trogg
16.11.2017 14:04А зачем нужно такое дикое ускорение? 23 тысячи g???
Можно ускорять дольше не 4 минуты а 40 или 80? Итоговая скорость будет такой же, но парус точно не испарится.SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 14:13Лазерный луч сходится (точнее уменьшается яркое, дифракционное пятно на парусе). Поэтому если дольше разгонять, то нагрузка на парус становится все более неравномерной. Возникнут натяжения, которые он видимо не выдержит. Или размажется дифракционная картинка. Люди считали же, не с потолка эти 23 000g взялись. Об этом в статье сказано — благодаря малой толщине паруса он выдержит такое ускорение, как ни странно ))
Spaceoddity
17.11.2017 03:22Ну и пусть размазывается — главное чтобы в парус попало))
Натяжения не страшны — на то он и парус, к тому же они будут гораздо слабее (из-за меньшей мощности). Ну можно ещё лазеров добавить — по трассе маленько расставить.
Welran
20.11.2017 11:22Потому что через 10 минут энергии лазера уже не хватит для разгона. Аппарат будет на значительно расстоянии и луч лазера будет сильно расходится.
agugnin
16.11.2017 14:06Вот у меня возникает вопрос: а зачем так быстро разгонять зонд? Ведь если верить Вашему тексту, то процесс разгона заниметс всего минут 5. Ведь можно просто уменьшить скорость разгона, но увеличив его время, тем самым убиваем сразу 3 зайцев: решаем проблему с перегревом зеркала паруса, уменьнаем энергопотребление массива лазеров в единицу времени и снижаем требования к быстродействию бортовых систем управления парусом.
Теперь к проблеме передачи данных из конечной точки: зачем передавать данные напрямую, если те же тысячи зондов можно запускать с некоторым интервалом времени, чтобы получить цепь зондов-ретрансляторов на всем протяжении пути от звезды к звезде, таким образом можно значительно увеличить пропускную способность канала, и снизить количество ошибок передачи данных просто за счет уменьшения затухания сигнала. Мне кажется это решение очевидным, и врядли авторы проекта до этого еще не додумались.Akdmeh
16.11.2017 14:28+1Вопрос только в том, как вы будете останавливать зонд-ретранслятор, разогнанный со скоростью хотя бы 1000 км/с?
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 14:30Действительно )) Придется отправлять зонды непрерывно все 20 лет (!!!)
Akdmeh
16.11.2017 14:34Разве что запускать их постепенно, и они все будут постепенно двигаться к звезде.
Получится своеобразная лесенка — каждые несколько месяцев отправляются 10-50 зондов. Часть пролетела, передала данные, тем временем подлетают новые спутники и становятся «на место» предыдущих.
Идея труднореализуемая. Впрочем, как и весь проект, поэтому почему бы и не помечтать?
CaptainFlint
16.11.2017 20:47Идея такова — отряд орков входит в воду. Первый топает по дну, когда он скрывается с головой — ему на плечи взбирается второй. Он быстро вдыхает как можно больше воздуха, потом наклоняется и вдыхает его в рот первому. Когда второй тоже скрывается в воде с головой — на них влезает третий. Теперь уже он вдыхает воздух, и выдыхает его во второго. Второй часть его использует для своих нужд, а часть передает первому. И так далее, до самого Валинора.
© Фарит Ахмеджанов, «Дневник некого орка»
SpaceOdyssey Автор
16.11.2017 14:29Мой текст основан на данных одного из участников проекта, который подробно описал его в статье https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/roadmap_to_interstellar_flight_tagged.pdf.
Чтобы проблема с перегревом паруса решилась нужно снизить поток энергии в десятки тысяч раз (тогда температура снизится в десятки раз). Сила тяги уменьшится в сотни раз. Время разгона и дистанция разгона возрастут в сотни раз. Очевидно, что таком расстоянии дифракционная картина будет другой (яркого пятна размером порядка паруса не будет). Придется видимо фазированный массив увеличивать в сотни раз, что нереально. Люди же не от хорошей жизни выбрали такую конфигурацию двигательной системы. Хотя нужно считать все это. Может быть идея излечима таким образом.
Что касается цепочки ретрансляторов в космосе, то эта идея — не новая сама по себе. Хотя в контексте этого проекта видимо новая. Вроде бы там такого нет, хотя не берусь уверенно утверждать. Такая цепочка действительно могла бы связать Землю с Альфа-Центаврой. Но тоже вопросы есть. Как зонды будут находить друг друга? Если между ними миллиарды км, то радиосвязь невозможна (при массе в 1 грамм). Лазером нужно знать заранее куда светить. Хотя, конечно, можно и сотни тысяч таких зондов запустить. Но время работы лазерного массива растянется на… лень считать. А ведь он потребляет сотни ГВт. В общем, это лучше обсуждать с авторами прооекта ))
Welran
20.11.2017 11:28Потому что ускорение вычисляется по формуле в которой основной переменной является энергия лазера в зависимости от расстояния до аппарата. То есть проще говоря мы должны успеть разогнать аппарат до нужной скорости пока он еще не пролетел N километров.
ErmIg
16.11.2017 14:50По хорошему счету, полет к звездам за время жизни человека практически не возможен. Однако, если отказаться от требования к столь короткому перелету, то задача будет вполне решаемой.
sHaggY_caT
17.11.2017 02:23По хорошему счету, полет к звездам за время жизни человека практически не возможен. Однако, если отказаться от требования к столь короткому перелету, то задача будет вполне решаемой.
Да с чего Вы взяли? Таблетки от старости не противоречат известным законам физики
Welran
20.11.2017 11:42За время жизни человека на Земле. Человек на корабле летящем с ускорение 1g (что бы не было проблем с невесомостью и большим ускорением) теоретически может долететь до края видимой Вселенной (~100 лет). Вопрос только как поддерживать постоянное ускорение в течении столь продолжительного времени. Правда сроки все равно достаточно крупные, до Сириуса с разгоном и торможением примерно 20 лет, а это одна из ближайших звезд. Если лететь в анабиозе и с большим ускорением сроки значительно снижаются.
Mugik
16.11.2017 15:50Ничего не мешает долететь за 4 года, двигаясь на скоростях близких к скоростям света. Всё есть, материалы для корабля, есть технологии защиты от радиации, еда, вода, воздух — всё есть на 4 года. Установлено экспериментально. что человек способен провести годы в полёте.
У нас есть всё для полёта, хоть завтра стартуем с орбиты.
Но нет двигателя. Достаточно мощного, потребляющего минимальное количество топлива, способного доставить большую массу на такое расстояние.
Все усилия должны быть направлены на кардинальный пересмотр, переосмысление вообщей всей концепции того, что мы используем сегодня. Я верю, что в скором времени какой-нибудь чудак или наоборот гений откроет что-то великое, что полёт к звездам станет чем-то сродни поездке в другую страну.
amarao
16.11.2017 17:14Мне кажется, что разгон чего-либо в неповреждённом виде до 0.2c — это уже такой результатище, что просто само по себе офигенно. Я думаю, физикам будет очень интересно посмотреть, что на самом деле происходит при таких скоростях, а военным — что просходит когда происходит остановка с 0.2c до 0с за 0.002c (pun intended).
vesper-bot
16.11.2017 18:22+1что просходит когда происходит остановка с 0.2c до 0с за 0.002c (pun intended).
Дырка. Или что-то вроде вот этого: what-if.xkcd.com/1
potan
16.11.2017 18:25А почему не хотят строить эти лазеры на Луне? Все-таки воздух может сильно мешать, а точность тут требуется огромная. В безвоздушном пространстве ее было бы достичь проще.
Defersa
16.11.2017 18:36Ну для построения такого такого лазера на луне потребуется просто кипа ресурсов/технологий, как вариант выгода не покроет затраты. Проще уж просто на орбиту вывести.
potan
17.11.2017 12:16Для создания таких лазеров и таких кораблей технологий требуется всяко больше. Лунные технологии все равно рано или поздно развивать придется, почему бы не совместить.
На орбиты придется выводить много грузов, на Луне можно использовать местные материалы. На таких масштабах скорее это будет дешевле.
vesper-bot
17.11.2017 09:39Генерация 100 ГВт мощности требует теплоотвода не меньше 1 ГВт (для импульсного режима меньше, но все равно, потери на тепло будут колоссальные в абсолютном исчислении). А на Луне некуда отводить тепло, там вакуум на поверхности, и условия немного похожи на космический корабль в части рассеяния тепловой энергии.
Serge3leo
17.11.2017 11:18Там сама Луна есть, а теплоемкость Луны достаточная. 100 ГВт*столетий не нагреют ея и на доли градуса.
potan
17.11.2017 12:13В космосе хорошо работает охлаждение излучением. На таких мощностях оно окажется даже эффективнее.
unxed
16.11.2017 19:49Тем временем в НАСА:
Mach Effects for In Space Propulsion: Interstellar Missiondarthmaul
17.11.2017 00:44Движитель без выброса рабочего тела? Такое вообще возможно?
egigd
17.11.2017 08:32NASA играется с EmDrive.
Все более не менее адекватные учёные понимают, что полученая в экспериментах тяга наверняка результат ошибок экспериментов. Но работы-то финансируются как реальный безопорный двигатель…vesper-bot
17.11.2017 09:47Если ошибка эксперимента внезапно затеет повторяться, то кто его знает, может и взлетит. Там, кстати, не EmDrive, а что-то подобное на каких-то «эффектах Маха» — я таких ещё не знаю, но надо посмотреть, неровен час заработает.
Equin0x
16.11.2017 19:54… прошло 40 лет и от благодарных альфацентавров человечество получило в подарок десять вагонов гаек на околосветовых скоростях.
vesper-bot
17.11.2017 09:50… все гайки пролетели мимо Земли, и через 50 лет спровоцировали галактическую войну, попав в мигрирующую колонию зергов.
egigd
17.11.2017 08:29+1Народ, ау! Коэффициенты отражения 99,995% и, тем более, 99,999% — это диэлектрические зеркала, работающие только на одной длине волны! Тут это, очевидно, длина волны лазера. На длинах волн, вдалеке от рабочей, материал может иметь коэффициент отражения 0,1 или даже ещё меньше. А значит и проблем с нагревом из-за малого коэффициента отражения нет.
НО, тут всплывают другие радости: из-за эффекта Доплера длина волны лазера, с точки зрения зонда, будет непрерывно меняться. Плюс из-за разогрева паруса (пусть даже всего на 1000 К) у него сильно «уползёт» пик отражения из-за термического расширения. В итоге 99,999% если и достижимы, то в какой-то конкретный момент времени, когда «звёзды удачно сложатся», а всё остальное время коэффициент отражения едва ли будет больше 99,9%. А значит тепла будет в сотни раз больше, чем рассчитывают авторы.
И да, уменьшать мощность лазера никак нельзя. Чем дальше точка фокуса — тем больше пятно лазера в этом фокусе. Чтобы пятно в фокусе оставалось меньше паруса, оно должно быть относительно близко от Земли. А чтобы на коротком расстоянии разогнаться до 0,1-0,2 c нужны те самые бешеные мощности и ускорения.Serge3leo
17.11.2017 11:23Вай, почему на одной? Как рассчитаете, так и будет.
Но, это ещё один ответ на опасения автора :)egigd
17.11.2017 14:39Потому, что 99,995% и, тем более, 99,999% можно рассчитать только для одной длины волны.
Широкодиапазонные диэлектрические зеркала дают не более 99,9%.Serge3leo
18.11.2017 00:50Это верно для толстых многослойных зеркал. Но когда говорят за это зеркало (парус) с толщиной порядка 100 нм, возникает определённая путаница. Особенно при сравнении с зеркалами других типов.
Так как толщина паруса существенно меньше длины волны, то и коэффициент отражения 0.9 для паруса будет приемлемым результатом. При условии, что коэффициент поглощения был бы не выше 0.00001.
Таким образом, когда мы оцениваем технические возможности необходимые для паруса по многослойным диэлектрическим зеркалам, то нам нужно сравнивать не коэффициенты отражения зеркал в целом, но коэффициенты поглощения в каждом слое этих диэлектрических покрытий.
А вот Ваше замечание к автору о том, что если у паруса коэффициент поглощения на длинах волны лазера 0.00001, то совсем не обязательно, что средний коэффицент поглощения, грубо говоря, по спектру чёрного тела должен быть сильно меньше 1. Вот оно совершенно верное.egigd
18.11.2017 02:33Согласен, свет может и проходить.
Но почему-то авторы проекта напирают на 99,999% отражения… Написали бы «отражает 99%, пропускает ещё 0,999%, поглощает только 0,001%» — никаких вопросов.
tBlackCat
18.11.2017 22:58Интересное наблюдение — сколько статей, сколько копий в них поломано, но ни единого слова о существенном. Всё о технически преодолимых проблемах, если не сейчас, то с течением времени, с развитием цивилизации.
А существенно не это, а что с увеличением скорости передвижения, полёта в нашем случае, система становится… бесполезным кирпичом и порукой тому служит скорость света.
Вопрос: Насколько быстродействие управляющей системы космического корабля (про способность выдерживать многотысячные перегрузки моментальные и прочее промолчу, положим компенсаторы из области фантастики разработают) должно превышать скорость полёта, чтобы успеть выработать адекватный ответ на факт появления на пути полёта некоего объекта?
Чем ближе к скорости света полёт, тем менее возможно просчитать ситуёвину, а в пределе и вообще кирпич врежет по носу в момент его обнаружения.
Всё в силу конечности скорости света. И локаторные системы его не преодолеют, ни быстродействие компьютергых систем корабля, тем более, что скорость распространения сигнала в любой среде, отличной от вакуума, ниже скорости света. Банальным образом нет возможности своевременно просчитать варианты.
К сожалению, аналоговые системы с их моментальным откликом тоже не очень сильно помогут.
Вся чехарда вокруг межзвёздных полётов напоминает анекдот про пресловутого осторожного суслика и бампер.black_semargl
19.11.2017 16:08Для мелких зондов — такие ситуации компенсируются количеством запущенных.
vanxant
Парус может быть черным спереди, нет?
SpaceOdyssey Автор
Да наверное )) Если пленка массой в 1 грамм не испарится, получая 1 МВт тепла, которое проходит по всей ее толщине непрерывно. Ведь это тепло будет не только проходить "транзитом" к передней поверхности паруса, но и поглощаться молекулами пленки. Но вообще интересный аргумент, нужно над ним подумать.
Olga_Voronova
99.9% для лучших образцов будет отражаться назад. В инете расчеты были, пленка будет нагрета где то до 300-400 градусов по Цельсию всего.
SpaceOdyssey Автор
Да вроде бы есть пленки с отражением 99.995%. Смотря какой поток энергии нужно отражать. При большом потоке отражающие свойства зеркала изменятся. Оно почернеет, грубо говоря. Ведь ясно же, что будет идти ионизация, распад молекулярных связей, фотоэффект и т.д. Классическая модель отражения не учитывает эти квантовые эффекты. Было бы интересно посмотреть эти расчеты про 300 — 400 градусов всего.
Olga_Voronova
Ну так посмотрите. Две минуты гугления и полная страница как расчеты проводятся. Это не те, что я видела конкретно для паруса под лазер но тоже вполне достаточно для понимания сути происходящих процессов. Поиск по интернету в опции Вашей поставки не входит?
SpaceOdyssey Автор
Так вот насчет черного спереди паруса. Если мы считаем переднюю поверхность паруса поверхностью черного тела, то должно быть черное тело. Что это? Ясно, что не все зеркало. Значит есть некая пленка спереди, прикленная к основному зеркалу (или как-то иначе с ним соединенная), которая ведет себя, как черное тело, обеспечивая отвод избыточного тепла вперед. Но у этого черного тела будет 2 излучающих поверхности, одна — внутрь зеркала. При приблизительном равенстве температур (а оно будет в силу микро-толщины пленки) эта внутренняя поверхность будет излучать тот же поток энергии, что и внешняя. Таким образом, отвода тепла в космос не будет. То есть такая схема не работает.
Если же предположить, что четкой границы между передней и задней частью паруса нет, т.е., что его оптические свойства непрерывно меняются по толщине, то модель черного тела становится неприменимой. Однако ясно, что постепенное почернение пленки также будет вести к все большему излучению тепла внутрь пленки, так что непосредственно на передней поверхности энергия будет излучаться в обе стороны одинаково. Я над этим думать дальше не хочу, т.к. идея красить спереди черным не моя.
vanxant
Чёрный — это не обязательно чёрная краска. Это может быть искусственная «пошарпанность» в отличие от идеально гладкой другой стороны. Это могут быть какие-нибудь специально выращенные нанотрубки специально подобранной длины, чтобы излучать именно тепловые волны нужной температуры — именно так, кстати, получают «особо чёрные» материалы. Это может быть легирование какими-то специальными примесями. Наконец, это может быть абляционное напыление. Самое главное, все четыре способа друг другу не мешают.
SpaceOdyssey Автор
Вообще-то абсолютно черное тело — это тело, находящееся в термодинамическом равновесии с излучением при отсутствии других каналов отвода тепла. Плазма например. Говоря о черном теле я имел ввиду его свойство иметь Планковский спектр теплового излучения, а не цвет. В этом смысле материалы, излучающие волны "нужной температуры" (что это?) не могут быть черными телами. Температура излучения определена как раз для тел с Планковским спектром излучения. Так что Ваше предложение организовать чернотельное излучение с передней стенки паруса неосуществимо из чисто термодинамических соображений. Парус будет перегреваться все равно! Это и так понятно без термодинамики. 100 ГВт — это 25 тонн тротила в секунду. Вообразите себе этот поток фотонов и все сразу станет ясно без закона Стефана-Больцмана.
NiTr0_ua
100 ГВт при 99.995% отражении — это 5 МВт рассеивания. или ~3000К. вполне себе реальные цифры.
egigd
Нет, абсолютно чёрное тело — это тело с коэффициентом поглощения/излучения, равным 1 во всём диапазоне длин волн от гамма до радиоволн.
Но то — абсолютно черное тело. Нам не обязательно иметь его. Достаточно чтобы коэффициент излучения был близок к 1 в том участке спектра, на который приходится максимум излучения при данной температуре.
vanxant
Вы забыли а) про площадь поверхности и б) квантовые эффекты, которые используются, например, в метаматериалах
NiTr0_ua
с чего такой вывод? ну есть излучающая поверхность «внутрь зеркала» допустим. ну испустила она 100500 фотонов. те же 100500 фотонов (+-) зеркалом отразились и вернулись в нее. вторая поверхность (рабочая) испустила 100500 фотонов в космос, и они ушли вникуда. в чем проблема?
Welran
Абсолютно черное тело собственно говоря не черное. Никто ведь не скажет, что из всех объектов наиболее похожих на абсолютно черное тело доступных для наблюдения — Солнце черное. Цвет покрытия влияет на наименее интересующую нас характеристику абсолютно черного тела — спектр поглощения. Так как излучение поглощаемое передней стороной пленки ничтожно по сравнению с задней нас оно практически вообще не должно интересовать.
Welran
Единственная причина быть черным спереди что бы не терять дополнительный импульс при отражении поступающих спереди фотонов. Не думаю что это какая то особо большая величина и на самом деле неважно какого цвета покрытие спереди. А тепло будет отдаваться излучением одинаково эффективно и черным и зеркальным покрытием.