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