Pull to refresh

Comments 60

Отличная, интересная статья, но доводы за строительство не очень убедительны. Отдельные элементы может быть могут пригодиться, но зачем строить миллионы блоков, если можно обойтись сотней тем более автономными и подвижными? Зачем нужна вся сфера (кольцо) т.е. так много управляемой энергии сразу и в одном месте? Производство антиматерии в промышленных масштабах в качестве топлива для космических кораблей?

Сейчас все расчёты и оценки звучат, наверное, так же серьёзно как рассуждения о том, сколько медных шестерёнок и пружин нужно для современного компьютера, какого размера должен быть паровой котёл для преодоления паровозом скорости звука или какого размера должна быть пушка, чтобы доставить экипаж до Марса. Трубки, фольга, шестигранники — всё это больше подходит для инженеров 20-го века, но не 25-го.
> Зачем нужна вся сфера (кольцо) т.е. так много управляемой энергии сразу и в одном месте?

На Youtube-канале PBS Spacetime (очень рекомендую) высказали идею, что кольцо Дайсона может быть использовано для создания первого кугельблица (самодельной черной дыры из фотонов).
UFO just landed and posted this here
Навеяло: «У физиков есть традиция: Каждые 13,7 миллиардов лет они собираются вместе и строят «Большой адронный коллайдер».»
Даже в 18 веке ученым сложно было представить себе мощный источник света без использования реакции горения. Возможно в будущем и гравитационное поле смогут генерировать без использования огромных масс вещества. Тогда, как вы и говорите, не придется тратить кучу ресурсов для создания огромных уловителей. Энергию звезды будут концентрировать гравитационные линзы.

Хотя при таком раскладе не далеко до манипуляций с нулевым уровнем вакуума: выдуваем огромную халявную энергию, как ММТ в Звездных Вратах. Можно и по другому, сворачиваем пространство вокруг большой звезды и оставляем небольшой мост к ней. Из за замкнутости пространства любой фотон неизбежно прилетит к этому выходу, вот вам уже не сфера Дайсона, а относительно небольшой уловитель.
зачем строить миллионы блоков, если можно обойтись сотней тем более автономными и подвижными?

Я даже спорить не буду: в чем-то Вы правы. Каждому овощу своё время и это астро-мегасооружение не является какой-то идеальной схемой, которую непременно надо реализовать прям в срок, сдать к 31 декабря 22… какого-то года или точно через тысячу или примерно через 4 тысячи лет. Конечно, сначала вполне достаточно сделать штук 10-15 и скорее всего их позицией будет точка Лагранжа L1 в сторону Солнца (это и близко для пересылки энергии, и на климат Земли так вполне можно повлиять). Вообще этот проект можно вести с разной скоростью, приостанавливать (когда энергии достаточно или много), потом возобновлять снова, совершенствовать элементы по очереди или все сразу потихоньку с изменением технологии.
Такое кольцо пригодилось бы вот прямо сейчас — в 21-22 веке. А далее, если прогресс резко не притормозится, то оно «устареет».

Еще больше сомнений возникает в надобности сплошного кольца (сферы) для жизни триллионов существ. Мне кажется, все разумные придут к мыли об ограничении рождаемости. А с появлением роботов, исчезнет надобность и в миллионах рабочих рук. С точки зрения сохранности вида разумнее расселиться по сотне планет, чем жить всем внутри такой сферы, где если что — погибнут сразу все.
Возможно, за создание таких колец возьмутся «сверх» цивилизации, для которых это дело будет сравнимо по трудоемкости со строительством сейчас какого-нибудь здания.
Понадобится такая штука разве что коллективному разуму, для которого чем больше существ, тем оно умнее.
Я согласен, что для жизни сфера типа Кольца или идеальная СД — это странное место. Я в статье это специально упомянул. Цель этого мегасооружения это энергия + несколько бонусов побочных. Переделка элементов с усовершенствованием технологии также возможна, так что не стоит так зацикливаться на устаревании. Но в любом случае это не место для проживания толп народу. Есть гораздо более приятные и безопасные варианты «эфирных городов» типа выработанного изнутри астероида или цилиндра, на Youtube пользователь Fragomatik их неплохо наизображал в своих анимациях: https://www.youtube.com/user/fragomatik/videos
мне кажется, что если цивилизация готова построить такое кольцо, то вопрос получения энергии перед ней не стоит.
Все должны делать самовоспроизводящиеся роботы.
Осталось только их придумать, создать и потом придумать как их вовремя остановить :)
имеется ввиду принципиально: источники энергии будут гораздо более мощные и компактные, оружие для защиты также будет в разы мощнее, ничего разгонять будет не нужно. Ему просто не найдется применение.
Сказать «источники энергии будут гораздо более мощные и компактные» это уже даже на научная фантастика (как статьи автора) а фентези (т.е. по просту сказки).

До тех пор пока не известны хотя бы законы физики позволяющие прыгнуть далеко за масштабы термоядерного синтеза и ядерной энергии.
?
термоядерный ректор компактнее и потенциально реален. Ядерный реактор компактнее и более чем реален.

на орбите Венеры мы будет иметь 2.7 кВт с м2, Т.е. «квадрат» со сторой км х км даст всего 2.7 гигаватт энергии.
Что аналогично мощности современной АЭС, занимающей похожую площадь.

И в современности, думаю, строительство АЭС будет дешевле, чем создание такого элемента, вывода и поддержания его на орбите в течении нужного срока, а также транспортировки энергии на Землю.
После того как кончится ископаемое топливо (100-200 лет максимум) если перейти на ядерное топливо как основной(главный) источник энергии(а не как сейчас порядка 10% электроэнергии, всего 5% первичной энергии) — оно кончится примерно за тысячу другую лет (это уже с учетом тория, урана-238 и другого ядерного топлива будущего. Обычного топлива используемого сейчас в таких условиях и на несколько десятков лет не хватило бы если его начать в таких масштабах использовать)
А дальше что цивилизации делать? Причем делать-то начать надо будет намного раньше чем кончится — когда кончится будет уже поздно что-то делать.

Про современность речь не идет — прямо сейчас вообще проще и дешевле газ и уголь жечь.
Думаю, осилят, все-таки, термоядерные реакторы. Будут осваивать другие планеты.
Сложно представить, что будет через 1000 лет.
тут за последние 150 лет жизнь кардинально поменялась. И каждый день что-то новое.

Представляя себе жизнь через 150 лет — мы уподобляемся жителям 19-начал 20-го века, представляющих себе жизнь в 21-м. Что-то похоже, а что-то вызывает улыбку.
Может и наши потомки будут улыбаться, читая посты про сферы и кольца Дайсона, как нечто важное и обязательное для дальнейшей жизни.
Рассмотрев в первой части статьи… ссылку на первую часть забыли?
Поддерживаю, вставьте ссылки на первую и вторую части, пожалуйста.
Виноват, забыл. Большое спасибо за напоминание.
Не хватает ссылок на предыдущие две части. Ну и кольцо оно Нивена, а не Дайсона.
У Нивена кольцо было жестким все-таки. Немного не то, что описывается в статье.
Так совпало, что как раз сейчас читаю Нивена. В книге описывается жесткое кольцо с заселенной частью, направленной к звезде. А между этим кольцом и звездой есть второе кольцо из неких прямоугольных пластин, движущихся по орбите вокруг звезды с немного другой угловой скоростью. Их роль в сборе энергии и создании эффекта день/ночь. Но, безусловно, автор статьи глубже раскрыл эту тему.
Да, у меня были колебания на эту тему, но я решил, что раз оно нежесткое, значит и Нивена тут неправильно упоминать будет.
UFO just landed and posted this here
Странная идея про раскручивание астероида с цель разделения на фракции… Наверно уже раздробленный или расплавленный напрочь астероид имелся в виду. Они что его в мешке каком-нибудь раскручивали? Иначе ведь все разлетится на 360 градусов и собирай потом за млн км обломки. Насчет высверленного астероида — здесь хорошая анимация на эту тему.
UFO just landed and posted this here
Угол расхождения луча обычно равен: θ = 1.22λ /d, где λ — длина волны, d — диаметр луча (диаметр выпускного отверстия лазера). Расхождение для лучших лазеров это примерно 1 угловая минута. Это означает, что изначально метровый в диаметре луч лазера на Луне уже будет диаметром около 2 км, а за орбитой Марса это уже сотни километров!
— одна угловая минута будет для выходной апертуры порядка 1,6 мм, а для метровой апертуры теоретическая расходимость будет порядка 0,1 угл.сек., т.е. никаких «сотен километров» за орбитой Марса. Вообще-то для разгона межзвездных зондов нужно применять апертуры гораздо большего размера (до многих километров), еще и длину волны взять покороче.
А для метровой апертуры сколько будет? Теоретически хотя бы можете указать число и ссылку? (я сам не уверен, что такие широкие лазеры уже есть). Как апертура может быть во много километров я не понимаю пока. Это для меня так же странно звучит, как и разгон этого зонда массивом лазеров с поверхности Земли — они же столько тепла выделяют, что воздух над этим массивом будет дрожать будь здоров (как над костром) и любая система наведения пучков на зонд не сильно поможет.
Для метровой апертуры будет, грубо говоря, на два порядка меньше, т.е. километр (за Марсом). Ссылка не нужна, все определяется формулой для расходимости, приведенной в тексте. Но так никто делать не будет, конечно. Будут делать огромные коллимирующие оптические системы для лазеров и добиваться минимальной расходимости, чтобы хотя бы до границ Солнечной системы довести пучок приемлемого размера, сравнимого с «парусом». Смысл такой: если расширить оптической системой лазерный пучок во много раз, то во столько же раз уменьшается его расходимость — из той же формулы. С Земли, разумеется, светить лазерами незачем из-за атмосферы.

Так я ссылку не насчет формулы просил, а насчет апертуры в 1 метр. Грубо говоря, где такие лазеры, какая у них мощность, КПД, длина волны, размеры и измеренная (не теоретическая) расходимость…
И кстати, раз Вы понимаете, что с Земли светить лазерами незачем:
почему авторы проекта в своих анимациях это поле с лазерами в пустыне нарисовали?
В ранней статье ( https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1604/1604.01356.pdf ) Люблина и др. (тогда там ещё не было Хоукинга и Мильнера) наземные лазеры не упоминались так назойливо.
Раньше делали таких монстров, газовые лазеры на углекислом газе или фтористом водороде. Может, и до метра доходила апертура. Мощность таких гигантов определяется в основном энерговыделением единицы объема газовой среды при соответствующей химической реакции. Например, для реакции фтор+водород — можно снять энергии около килоджоуля с 1 грамма смеси, насколько я помню.

Про пустыню и наземные лазеры — это у авторов спрашивайте, я-то откуда знаю?
Нашел ответ на свой вопрос.
Прочел статьи Любина и Ко — там все расчитывается для примера массива лазеров 50-70 ГВт под именем DE-STAR 4 (это значит 4 вариант по размеру, типа 10 в 3-4 степени). Этот массив имеет размеры 1 км на 1км. Они понимают, что сейчас предлагать (даже в шутку) такую вещь в космос поднять не имеет смысла. Отсюда и наземное размещение.

Вращение Земли приведет к тому, что надо делать для каждого наземного лазера опорно-поворотное устройство для его компенсации — по-моему, тоже не имеет смысла

Похоже они там пару букв в названии пропустили (или специально скромно опустили): DEATH-STAR 4
Потому как если размещать это в космосе — она самая и получится.
Коллимирующие системы — это удаление гланд через одно место.
Тут надо вспомнить, как собственно расшифровывается слово «лазер» и что на самом деле это усилитель света, введённый в режим автогенерации.
И что ему можно задать фазу и частоту извне, из единого центра.
Т.е. будет базовый лазер и тысячи параллельно работающих усилителей мощности пучка, из которых выходит когерентный луч.

Если вы просто разведете излучение задающего генератора по усилителям, то расходимость в дальней зоне будет такая же, как и у единичного усилителя, т.е. получим гигантское пятно, более-менее равномерно заполненное излучением. Эта расходимость будет уже определяться размером апертуры одного усилителя, а не лазера. Если же вы умудритесь сфазировать все эти тысячи усилителей, то размер пятна будет таким же гигантским, но излучение соберется в некоторых (многочисленных) точках, разбросанных по этому пятну, распределение этих точек в пространстве зависит от распределения усилителей. Особой разницы на межзвездных расстояниях нет. Все равно парус (и коллимирующую систему, кстати, тоже) придется делать размером в десятки, если не сотни километров.

В статьях Любина на схеме Phased Array Laser Driver так оно и есть — так называемый Seed Laser (слева) задает частоту и фазу извне. Но потом фазы все-равно надо чуть менять для фокусировки.
image

Этот Любин забывает одну простую вещь — адаптивные системы работают на небольшом расстоянии. Чем дальше, тем больше влияют остаточные неисправленные фазовые искажения. Вот наглядный пример — если мы смотримся в зеркало вблизи, то искажений не видно и мы считаем, что оно плоское (иначе говоря, можно считать, что адаптивная система, прикрученная к этому зеркалу, хорошо работает). Если отойти от любого бытового зеркала на 10 м, сразу будут заметны искажения. А если отойти на миллион километров? Даже трудно представить себе необходимую точность измерения фазы и ее скоростной подстройки. Даже если наставить этих его "бакенов" по всей трассе.

А еще есть такая вещь, как длина когерентности лазера, зависящая от ширины полосы излучения. И чем больше мощность лазера, тем хуже получается когерентный пучок из-за нагрева активной среды

Да, и с КПД около 50% получается что половина энергии уйдет в нагрев. Надо повышать КПД, это он упоминал, но там особого оптимизма не просматривается (по сравнению с ценой, размерами и мощностью).
Поправил текст — посмотрите: как теперь?
Добавил ещё новые данные по анализу «сырого» сигнала от звезды Табби и данные по анализу кривой затмений (орбитальные параметры объекта вызывающего затмение).

По-моему, насчет периода затмений в обсуждении на астрофоруме были большие сомнения. Хорошо бы, конечно, поймать следующее затмение в 17 году.

Да у меня тоже сомнения (даже насчет того, что это одно и тоже тело заслоняет), но написал как в источниках. Хорошо что ждать всего до весны 2017 — это не долго.
И кстати: эта идея с посторонними естественными темными объектами не у звезды, а в пустоте, на линии наблюдения (ближе к нам) в целом очень интересная. И особенно в комбинации со сдвигом луча от звезды в момент затмения тоже стоит подумать: может это гравитационный сдвиг луча от гравитации черной дыры и/или от коричневого карлика? К примеру такая примитивная умозрительная конструкция: на линии наблюдения, гораздо ближе к нам (типа 50-100 световых лет) висит в полной пустоте невидимая черная дыра, вокруг неё с периодом примерно 727 суток вращается холодный коричневый карлик. Он заслоняет звезду Табби сильнее, чем если бы был в её системе, так как ближе к нам.
Вроде же уже 3 «затмения» было и ясно что период не постоянный (интервалы между ними меняются).
Значит это не может быть один единственный объект на стабильной орбите — как минимум несколько объектов на разных орбитах, но примерно в одной плоскости.

Все не так. Надо было написать не "широкоапертурные лазеры", а очень большие коллимирующие системы. Для них собственная расходимость лазера не имеет существенного значения.


Кстати, вся сложность проблемы наведения луча на межзвездных расстояниях, по-моему, никем не осознана в полной мере. Например, точность удержания "оси" должна быть одна миллионная угловой секунды, чтобы не промахиваться мимо паруса размером в 300 км (на расстоянии 1 парсек) — и это при многокилометровых размерах "системы наведения" лазерных излучателей. Которые все тоже должны быть направлены с такой же точностью в одном направлении.

Ладно, напишу и про коллимирующие системы тоже. Только сначала сам почитаю побольше об этом.
Насчет сложности наведения луча на межзвездных расстояних Вы верно заметили.
Но меня она вообще не интересует — она же им в проекте нужна не для разгона уже, а для передачи данных обратно к Земле. Я эту тему в проекте сразу проигнорировал как нереальную (ну просто пытались показать что могут с грамового зонда, что-то на 4 световых года переслать).
Меня интересует точность наведения при разгоне этого зонда. Её тоже трудно выдержать, если говорить о десятках млн км (они писали о 6-30 млн км разгона) или размерах нашей солнечной системы. Нужно и размер паруса/зеркала увеличивать и какую-то обратную связь приделать, чтобы от паруса сигнал был о точности наведения пятна на него (они это мимоходом упоминали).
Кстати в первой статье, куда более реальный аппарат для изучения окраин нашей системы предлагался:
DE-STAR 4, a conceptual space-based laser system, as a photon drive,
propels a 100kg spacecraft with a 30m diameter reflector to 0.6% the speed of light at the edge of the solar system…
но прикидки делались как насчет его ускорения до реальных скоростей и целей:
Suppose we have a DE-STAR 4 photon drive outputting an average of 70GW (470N).
Let our spacecraft have a 30m reflector and 9kg weight as depicted in Section 2.4. Allowing for a 91kg structure
and payload, our total spacecraft weight is 100kg. Under these conditions, it would take the spacecraft approximately 3 days to reach Mars, and it would be traveling 0.4% the speed of light and about 0.6% c at the end of the solar system. If we wanted to simply propel the reflector with minimal payload (say 1kg additional payload plus the 9kg reflector) the speeds would increase by 10`1/2 (approximately 3.2) or 1.4% c at 1 AU and 2% c at the edge of the solar system.
A 1,000 kg (assuming a 30m reflector) spacecraft propelled by DE-STAR 4 (70GW) reaches Mars in about 10 days.

Этот вариант гораздо более реален, конечно. Если не считать необходимых гигаватт. Относительно проблемы наведения вроде где-то упоминалась автономная автоподстраиваемая система паруса

В это этом всем не понятно только одно где брать материалы для строительства столь грандиозной по размерам конструкции.
Так как если солнце соотнести с футбольным мячем то земля это очень маленькая горошинка (на расстоянии 30 метров). А тут орбиту замостить надо, во всей солнечной системе столько материи не найдется.
В предыдущую (2ю) часть статьи загляните — там были оценки на кол-во материалов.
UFO just landed and posted this here
Какой-то странный у Вас подход: в плане научного развития хорошо, а практически применять — нет.
А в чем тогда польза для научного развития? В побочном применении элементов?
Сооружение такого мегапроекта — это же все чисто технология (и оптимизация расходов): добыча полезных ископаемых на астероидах, строительство в космосе, солнечная энергетика, космонавтика с баллистикой и механикой больших тел и с расчетом мелких возмущений на стабильных орбитах.
UFO just landed and posted this here
Да, сфера Дайсона — верный подход, я бы объединил их с фототокосъёмными дирижаблями. Короче, мысль — дельная. Предлагаю разработать проект, по созданию самовоспроизводящихся роботов — производителей зеркал и доставке их на пояс астероидов. Если переработать весь пояс астероидов в тонкие зеркала, то это будет уже что-то.
Ага, только если эти зеркала останутся там же (в поясе астероидов) это будет не айс…
Кстати, по инсоляции пояс как раз примерно соответствует земным средним широтам.
А околоземные киловатт с лишним на м2 — для человека слишком ядрёно.
Для человека да, слишком. А для получения энергии нормально — чем больше, тем лучше (до уровня Меркурия, дальше уже наверное перебор и для современных солнечных батарей).
Ну вот и получается два роя — один жилой, подальше, и один промышленный, поближе.
Под углом друг к другу.
Вот на счет использования кольца в качестве оружия… А с кем воевать-то?
Исключительно с внешними врагами… которых нет и не предвидится. Я просто упомянул одну из возможностей каждого автономного элемента, не всего Кольца сразу.
Недавно прочел «Роза и червь» Роберта Ибатуллина.
Там очень неплохо описан процесс применения подобного роя. Только рой изначально как оружие планировался и схема была такая — солнечные панели -> накопители -> лазеры.
А уже заряженный рой использовался и для разгона кинетических снарядов и для «поджаривания» чего либо внутри орбиты земли.
Строили рой, если я правильно помню, как раз на Меркурии, довольно долго и постепенно наращивали количество лазеров.
Довольно толковое произведение на мой взгляд, рекомендую.
Sign up to leave a comment.

Articles