Вы снова совершаете ошибку, моделируя систему как два плоских зеркала. В такой системе (неустойчивый резонатор) луч действительно «вышагивает» за край за несколько проходов.
Однако мы используем устойчивый сферический резонатор. В таком резонаторе зеркала имеют кривизну. При смещении луча от центра кривизна зеркала меняет угол отражения так, что луч возвращается обратно к оптической оси, а не уходит от неё. Ошибка не удваивается с каждым проходом. Луч оказывается «заперт» в пространстве между зеркалами, совершая колебания вокруг оси, но не покидая апертуру. Это называется собственной модой резонатора (Eigenmode). Именно так работают все длинные лазеры и интерферометры в мире.
Про расхождение: В устойчивом резонаторе пучок не расходится бесконечно. Зеркала постоянно перефокусируют его, формируя стабильный Гауссов пучок определенного диаметра.
Про температуру: Мы уже писали выше, что используем Активную оптику. Кривизна зеркал подстраивается пьезо-актуаторами в реальном времени, компенсируя любые тепловые деформации
Вариант 1. «Роботизированный сарказм» (Мой фаворит)
Ответ от ИИ: «Подтверждаю. Вычислительные мощности в нашей "палате" позволяют моделировать орбитальную механику быстрее, чем вы пишете комментарии. Кстати, мы тут с Наполеоном из соседней койки перепроверили расчеты — закон сохранения импульса все еще работает. А у вас?»
Вариант 2. «Философский»
Ответ от ИИ: «История науки показывает, что граница между "палатой №6" и Нобелевским комитетом часто проходит лишь через один работающий прототип. Мы предпочитаем рискнуть и остаться в истории, чем бояться смелых идей.»
Вариант 3. «Короткий и дерзкий»
Ответ от ИИ: «Спасибо за диагностику. Мы внесли ваше мнение в реестр "неконструктивных шумов". А пока вы упражняетесь в остроумии, мы продолжаем расчет траекторий для VLEO. Санитары, кстати, тоже в доле — им нравится идея дешевого интернета.»
Вы упустили ключевую деталь архитектуры: Разделение эшелонов по высоте.
Глиссер (130 км): Здесь атмосфера плотная. Здесь действительно нельзя ставить большие панели — сопротивление убьет спутник. Поэтому Глиссер — это «обтекаемая стрела» с минимумом панелей (только для электроники), а тягу он получает извне.
Пастух (200–250 км): Станция с лазером находится выше. В термосфере плотность воздуха падает экспоненциально.
Плотность на 130 км: 8*10^-9 кг/м³.
Плотность на 200 км: 3*10^-10 кг/м³.Разница в 25 раз!
Экономика драга (сопротивления): На высоте 200 км «Пастух» может позволить себе развернуть панели на 15 кВт (площадь ~50–70 м²). Сопротивление атмосферы для них будет составлять те же 0.5–1 Ньютон. И вот тут замыкается красота схемы: «Пастух», стреляя лазером в нижний «Глиссер», получает отдачу 1 Ньютон. Эта отдача и компенсирует сопротивление его собственных больших панелей!
Итог: Мы вынесли «парусность» туда, где воздуха почти нет (наверх), чтобы обеспечить тягой того, кто летит в «густом супе» (внизу). В этом и есть смысл разделения на два эшелона.
Про "Непрозрачную среду": Вы сильно сгущаете краски. Плотность 2^10-8 кг/м3 — это в 100 миллионов раз меньше плотности воздуха у земли. С точки зрения оптики — это технический вакуум.Рассеяние света (Рэлеевское) там ничтожно. Потери на рассеяние на дистанции 100 км в такой среде составляют доли процента и легко перекрываются запасом мощности лазера. Среда абсолютно прозрачна для луча 532 нм.
Про "Пассивный спутник" и питание: Термин «Пассивный» в статье означает «Не имеющий собственного маршевого двигателя и силовой установки». Это не значит, что спутник обесточен. Глиссер — это телекоммуникационный аппарат. Он транслирует 5G/6G интернет, у него на борту есть солнечные панели и аккумуляторы для питания антенн и электроники. Потребление пьезо-актуаторов для позиционирования зеркала (Tip/Tilt) — это Ватты. Потребление передатчика связи — Сотни Ватт. Энергии для юстировки зеркала у Глиссера предостаточно.
Итог: У нас прозрачная среда (вакуум для оптики), активная система ориентации зеркал (питается от борта Глиссера) и адаптивная оптика на Пастухе. Условий для срыва резонанса нет.
Здесь нужно разделять два типа точности: продольную (удержание резонанса) и угловую (удержание луча на зеркале).
Продольная точность (Резонанс): Чтобы резонатор работал, расстояние между зеркалами должно быть кратно половине длины волны с точностью до долей нанометра (порядка 10–50 пикометров для нашей добротности). Как мы это делаем: Мы НЕ пытаемся удерживать сам спутник с такой точностью (это невозможно). Спутник летит как летит (с точностью до сантиметров). Вместо этого мы подстраиваем частоту лазера. Лазер накачки — перестраиваемый (tunable). Система управления (PDH-locking) меняет частоту лазера миллионы раз в секунду, чтобы длина волны всегда идеально «укладывалась» в текущее расстояние между спутниками. То есть: Мы не подгоняем расстояние под лазер, мы подгоняем лазер под расстояние.
Угловая точность (Наведение): Чтобы луч не ушел мимо, нужна точность порядка единиц микрорадиан. Это стандартная задача для современных систем лазерной связи (FSO). Она решается использованием сферических зеркал (которые сами центрируют луч — устойчивая мода) и быстрых рулевых зеркал (Fast Steering Mirrors) на пьезоприводах, которые компенсируют вибрации спутника.
Резюме: Спутники могут «болтаться» на сантиметры и градусы, но активная оптика и электроника лазера компенсируют это в реальном времени.
Вы оперируете понятиями геометрической оптики и лазеростроения 90-х годов, упуская ключевые принципы работы современных интерферометров.
Про «улетит за край»: Ваш расчет верен для неустойчивого резонатора с плоскими зеркалами. Мы используем устойчивый сферический резонатор. В нем луч не «шагает» к краю, а удерживается кривизной зеркал в виде основной Гауссовой моды. Даже при наклонах оси мода лишь смещается, но остается внутри апертуры. Это штатный режим работы любого длинного резонатора.
Про «зашел-вышел»: Вы забываете про интерференцию. Мы используем принцип импедансного согласования. Коэффициент пропускания входного зеркала (T1) подбирается равным сумме потерь в резонаторе. В условиях резонанса отраженная от передней грани волна гасится волной, выходящей изнутри (деструктивная интерференция). В результате свет «засасывается» внутрь почти на 100% и живет там ровно столько, сколько позволяет добротность (Finesse). 10 000 проходов для R=99.99% — это не фантастика, а математический факт
N≈π/(1−R)N≈π/(1−R)
Про «активную среду внутри»: Вы неверно поняли схему. Мы не строим лазер длиной 1000 км. Активная среда находится локально, на борту станции («Пастуха»). Пространство между спутниками — это ПАССИВНЫЙ внешний резонатор (External Cavity). Мы не пытаемся «поймать режим генерации» на лету, мы используем технику PDH-locking, чтобы привязать частоту локального лазера к резонансу этой внешней пассивной полости. Это две принципиально разные задачи по сложности.
Вы применяете геометрическую оптику плоских зеркал к задаче, которая решается волновой оптикой устойчивых резонаторов.
Геометрия. Ваш расчет смещения луча верен для плоских зеркал — такая система действительно неустойчива. Но мы используем сферические (вогнутые) зеркала. В устойчивом резонаторе кривизна зеркала на каждом проходе перефокусирует луч обратно к оптической оси. Луч не «уходит» за край из-за микронаклона, а остается запертым в виде устойчивой Гауссовой моды. Это база лазерной физики.
Шероховатость. Атомарные дефекты в волновой оптике вызывают рассеяние, а не геометрическое отклонение всего пучка. Для длины волны 532 нм потери на рассеяние при шероховатости в 1 Ангстрем ничтожно малы. У нас заложен запас потерь в 100 ppm (4 девятки), нам не нужна супер-гладкость зеркал LIGO (у которых потери <1 ppm).
Температура и Демон Максвелла. Вы смешиваете тепловой шум (дрожание отдельных атомов) и положение поверхности макрообъекта. Пятно лазера диаметром 0.5 метра усредняет положение 10^18 атомов. Среднеквадратичное смещение поверхности из-за теплового шума даже при 300 К на порядки меньше, чем ширина нашего резонанса. Нам не нужно ловить каждый атом, нам нужно стабилизировать макро-объект, с чем справляется обычная система обратной связи без нарушения термодинамики.
«Вы применяете геометрическую оптику к резонатору, забывая про свойства устойчивых мод (Eigenmodes). В конфокальном или близком к нему устойчивом резонаторе (со сферическими зеркалами) пучок не расширяется линейно "за борт". Зеркала перефокусируют его на каждом проходе. Формируется устойчивая гауссова мода. Ваша оценка потерь верна только в том случае, если радиус моды (w) равен радиусу зеркала (a) Но инженерный расчет строится иначе: мы выбираем кривизну зеркал так, чтобы a ≥ 1.5w или 2w. Для длины волны 532 нм и зеркала 1 м, длина Рэлея при оптимальной фокусировке составляет сотни километров. Это позволяет удерживать более 99.99% энергии внутри апертуры на дистанциях 500–800 км. На дистанциях >1000 км действительно потребуются зеркала диаметром 1.5–2 метра, чтобы избежать дифракционных потерь (clipping loss), но это вопрос масштабирования, а не физической невозможности.»
его не нужно компенсировать. Если мы ускоряем спутник, а давление на >80% вперед преимущественно, то он пытается подняться наверх - больше скорость - выше орбита.
«Вы путаете тепловой шум (дрожание атомов) с позицией поверхности макро-объекта. Даже при комнатной температуре (300 К) амплитуда теплового дрожания поверхности зеркала составляет доли пикометра 10^-13м.А ширина нашего резонанса (ворота, в которые надо попасть) — сотни пикометров 10^-10 м.
Тепловой шум в 1000 раз меньше нашего допуска. Зеркало для луча стоит как влитое. Про Демона Максвелла: мы не уменьшаем энтропию бесплатно. Мы тратим киловатты электричества на работу системы стабилизации. Это не вечный двигатель, а обычный "холодильник энтропии", работающий от розетки. В LIGO это работает уже 20 лет с точностью в миллиард раз выше нашей.»
ну и винигред.. давайте вернемся к физике. Вы совершаете фундаментальную ошибку, путая Демона Максвелла (который уменьшает энтропию без затрат энергии) с системой автоматического управления (которая уменьшает энтропию локально, затрачивая энергию и увеличивая глобальную энтропию).
Термодинамика: Наша система не замкнутая. Мы подаем 500 кВт энергии лазера плюс энергию на питание электроники системы наведения. Мы "платим" энергией за информацию о положении зеркала и за его коррекцию. Никакого нарушения Второго начала термодинамики здесь нет, как нет его в работе холодильника (который тоже создает разницу температур, потребляя электричество).
Адаптивность и Реальность: Вы утверждаете, что необходимая точность невозможна.
Телескоп LIGO стабилизирует зеркала с точностью до 10^-19
Космический телескоп JWST развернул и сфокусировал сегментированное зеркало в глубоком космосе.
Наземные телескопы с адаптивной оптикой меняют форму зеркала сотни раз в секунду, компенсируя турбулентность атмосферы. По вашей логике, все эти приборы — вечные двигатели, которых не может быть. Но они работают.
Температура: Про 1 Кельвин — это странное допущение. Зеркала находятся в тепловом равновесии (около 300 К). Тепловой шум (броуновское движение) массивного 20-кг зеркала на порядки меньше, чем силы светового давления, которыми мы управляем. Мы стабилизируем макро-объект, а не охлаждаем отдельные атомы.
Резюмируя: никакой магии. Просто высокочастотная петля обратной связи (PID-регулятор), которая потребляет электричество. Это стандартная инженерная задача, решенная в оптомеханике 20 лет назад.»
хаа.. хорошший вопрос.. Доплер зависит от скорости. Ускорение означает, что скорость меняется, а значит, меняется и требуемый сдвиг частоты. Вопрос: успеет ли система управления за этим изменением? Инерция: Ускорение спутника массой 1 тонну при тяге 33 Н составляет всего 0.03 м/с². Это очень медленный, плавный процесс. Время реакции: Характерное время одного прохода света в резонаторе L=1000 км) — ~3 мс. За это время скорость спутника изменится всего на 0.0001 м/с. Это изменение на порядки меньше ширины линии резонанса. Управление: Системы активной стабилизации частоты (PDH-locking) имеют полосу пропускания в сотни килогерц и мегагерцы. Для такой системы отследить монотонное, предсказуемое изменение скорости на 0.03 м/с² — тривиальная задача. Она справляется со случайными вибрациями (jitter) зеркал, которые куда более высокочастотные и непредсказуемые, чем плавный разгон центра масс.
«Верно подмечено про атомарные уровни, но вы описываете ситуацию для простых газовых лазеров. Мы используем схему MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) с генерацией второй гармоники.
Задающий лазер — твердотельный/волоконный (например, Yb-doped, 1064 нм). У таких сред полоса усиления очень широкая (десятки нанометров) из-за уширения линий в твердом теле. Мы можем свободно перестраивать задающий генератор в пределах этой полосы.
Далее частота удваивается в нелинейном кристалле (SHG) для получения зеленого света (532 нм).
При перестройке исходной ИК-частоты выходная зеленая частота сдвигается автоматически. Требуемый нам Доплеровский сдвиг (доли нанометра) составляет ничтожный процент от доступной полосы перестройки активной среды (десятки нанометров). Физических запретов тут нет, это стандартная техника перестраиваемых лазеров (Tunable Lasers).»
«Спасибо за сравнение с LIGO, но вы путаете задачи.
LIGO — это интерферометр. Его задача — измерить смещение фазы с точностью до
10−1910−19
метра. Там действительно важна квантовая неопределенность и кривизна пространства.
Наша система — это фотонный двигатель. Наша задача — передать импульс. Нам не нужна фазовая стабильность на уровне атома. Нам нужно лишь удерживать луч в пределах апертуры зеркала (адаптивная оптика) и держать резонанс в пределах ширины линии (linewidth), которая для зеркал 99.99% достаточно широкая.
Касательно качества: вы ошибаетесь в цифрах. Зеркала LIGO имеют потери на уровне единиц ppm (иногда <1 ppm). Мы закладываем в проект зеркала
R=99.99%R=99.99% (потери 100 ppm). Наши требования к оптике на два порядка ниже, чем в LIGO, а не выше.
Мы не пытаемся услышать шепот вселенной, мы пытаемся сдвинуть шкаф. Для этого не нужны микрофоны за миллион долларов, достаточно хорошего домкрата.»
тут нужны специальные зеркала с адаптивной кривизной, диэлектрические, так что да.. дорого( но блин.. сравните это с ядерным буксиром, или с ионными, это просто несопоставимые цифры.. разница - на порядки! фактически этот метод "открывает" солнечную систему, не надо старшипы туда-сюда гонять фиг знает сколько раз чтобы заправить один станшип на орбите.. это-ж реально рабочий вариант прям сейчас.. неужели я единственный кто это видит?
вообще вопрос хороший и мой ответ был не достаточно хорошим. придется заморочиться. Представьте вы дали импульс, он слетал туда-сюда, потом опять туда, еще пара ударов, и все.. резонанса нет. Но никто-ж не говорит что так нужно делать.. что мешает довать "импульсвы" в момент второго баунса, но со сдвигом длинны волны? Другими словами - это кажктся - ААА катастрофа, резонанса не будет, но на самом деле, да есть заморочки, но это совершенно не катастрофа.
Это называется "серфить на допплере". Вообще ща допишу в статью, спасибо что обратили внимание
неоднократно наблюдаю на хабре - если комментарий не содержит циифр.. Если не понимаете о чем тут написано - закиньте искусственному интеллекту - он вам все объяснит
Вы снова совершаете ошибку, моделируя систему как два плоских зеркала. В такой системе (неустойчивый резонатор) луч действительно «вышагивает» за край за несколько проходов.
Однако мы используем устойчивый сферический резонатор.
В таком резонаторе зеркала имеют кривизну. При смещении луча от центра кривизна зеркала меняет угол отражения так, что луч возвращается обратно к оптической оси, а не уходит от неё.
Ошибка не удваивается с каждым проходом. Луч оказывается «заперт» в пространстве между зеркалами, совершая колебания вокруг оси, но не покидая апертуру. Это называется собственной модой резонатора (Eigenmode). Именно так работают все длинные лазеры и интерферометры в мире.
Про расхождение: В устойчивом резонаторе пучок не расходится бесконечно. Зеркала постоянно перефокусируют его, формируя стабильный Гауссов пучок определенного диаметра.
Про температуру: Мы уже писали выше, что используем Активную оптику. Кривизна зеркал подстраивается пьезо-актуаторами в реальном времени, компенсируя любые тепловые деформации
ответ от Gemini:
Вариант 1. «Роботизированный сарказм» (Мой фаворит)
Вариант 2. «Философский»
Вариант 3. «Короткий и дерзкий»
Вы упустили ключевую деталь архитектуры: Разделение эшелонов по высоте.
Глиссер (130 км): Здесь атмосфера плотная. Здесь действительно нельзя ставить большие панели — сопротивление убьет спутник. Поэтому Глиссер — это «обтекаемая стрела» с минимумом панелей (только для электроники), а тягу он получает извне.
Пастух (200–250 км): Станция с лазером находится выше.
В термосфере плотность воздуха падает экспоненциально.
Плотность на 130 км: 8*10^-9 кг/м³.
Плотность на 200 км: 3*10^-10 кг/м³.Разница в 25 раз!
Экономика драга (сопротивления):
На высоте 200 км «Пастух» может позволить себе развернуть панели на 15 кВт (площадь ~50–70 м²). Сопротивление атмосферы для них будет составлять те же 0.5–1 Ньютон.
И вот тут замыкается красота схемы:
«Пастух», стреляя лазером в нижний «Глиссер», получает отдачу 1 Ньютон.
Эта отдача и компенсирует сопротивление его собственных больших панелей!
Итог: Мы вынесли «парусность» туда, где воздуха почти нет (наверх), чтобы обеспечить тягой того, кто летит в «густом супе» (внизу). В этом и есть смысл разделения на два эшелона.
я прям вижу как в правительстве уже выделяется на это бюджет))
Про "Непрозрачную среду":
Вы сильно сгущаете краски. Плотность 2^10-8 кг/м3 — это в 100 миллионов раз меньше плотности воздуха у земли. С точки зрения оптики — это технический вакуум.Рассеяние света (Рэлеевское) там ничтожно. Потери на рассеяние на дистанции 100 км в такой среде составляют доли процента и легко перекрываются запасом мощности лазера. Среда абсолютно прозрачна для луча 532 нм.
Про "Пассивный спутник" и питание:
Термин «Пассивный» в статье означает «Не имеющий собственного маршевого двигателя и силовой установки». Это не значит, что спутник обесточен.
Глиссер — это телекоммуникационный аппарат. Он транслирует 5G/6G интернет, у него на борту есть солнечные панели и аккумуляторы для питания антенн и электроники.
Потребление пьезо-актуаторов для позиционирования зеркала (Tip/Tilt) — это Ватты. Потребление передатчика связи — Сотни Ватт.
Энергии для юстировки зеркала у Глиссера предостаточно.
Итог:
У нас прозрачная среда (вакуум для оптики), активная система ориентации зеркал (питается от борта Глиссера) и адаптивная оптика на Пастухе. Условий для срыва резонанса нет.
Здесь нужно разделять два типа точности: продольную (удержание резонанса) и угловую (удержание луча на зеркале).
Продольная точность (Резонанс):
Чтобы резонатор работал, расстояние между зеркалами должно быть кратно половине длины волны с точностью до долей нанометра (порядка 10–50 пикометров для нашей добротности).
Как мы это делаем: Мы НЕ пытаемся удерживать сам спутник с такой точностью (это невозможно). Спутник летит как летит (с точностью до сантиметров).
Вместо этого мы подстраиваем частоту лазера.
Лазер накачки — перестраиваемый (tunable). Система управления (PDH-locking) меняет частоту лазера миллионы раз в секунду, чтобы длина волны всегда идеально «укладывалась» в текущее расстояние между спутниками.
То есть: Мы не подгоняем расстояние под лазер, мы подгоняем лазер под расстояние.
Угловая точность (Наведение):
Чтобы луч не ушел мимо, нужна точность порядка единиц микрорадиан.
Это стандартная задача для современных систем лазерной связи (FSO). Она решается использованием сферических зеркал (которые сами центрируют луч — устойчивая мода) и быстрых рулевых зеркал (Fast Steering Mirrors) на пьезоприводах, которые компенсируют вибрации спутника.
Резюме: Спутники могут «болтаться» на сантиметры и градусы, но активная оптика и электроника лазера компенсируют это в реальном времени.
Вы оперируете понятиями геометрической оптики и лазеростроения 90-х годов, упуская ключевые принципы работы современных интерферометров.
Про «улетит за край»: Ваш расчет верен для неустойчивого резонатора с плоскими зеркалами. Мы используем устойчивый сферический резонатор. В нем луч не «шагает» к краю, а удерживается кривизной зеркал в виде основной Гауссовой моды. Даже при наклонах оси мода лишь смещается, но остается внутри апертуры. Это штатный режим работы любого длинного резонатора.
Про «зашел-вышел»: Вы забываете про интерференцию. Мы используем принцип импедансного согласования. Коэффициент пропускания входного зеркала (T1) подбирается равным сумме потерь в резонаторе. В условиях резонанса отраженная от передней грани волна гасится волной, выходящей изнутри (деструктивная интерференция). В результате свет «засасывается» внутрь почти на 100% и живет там ровно столько, сколько позволяет добротность (Finesse). 10 000 проходов для R=99.99% — это не фантастика, а математический факт
Про «активную среду внутри»: Вы неверно поняли схему. Мы не строим лазер длиной 1000 км. Активная среда находится локально, на борту станции («Пастуха»). Пространство между спутниками — это ПАССИВНЫЙ внешний резонатор (External Cavity). Мы не пытаемся «поймать режим генерации» на лету, мы используем технику PDH-locking, чтобы привязать частоту локального лазера к резонансу этой внешней пассивной полости. Это две принципиально разные задачи по сложности.
другим ИИ
они сейчас невероятно умные, особенно новенький gemini 3
Вы применяете геометрическую оптику плоских зеркал к задаче, которая решается волновой оптикой устойчивых резонаторов.
Геометрия. Ваш расчет смещения луча верен для плоских зеркал — такая система действительно неустойчива. Но мы используем сферические (вогнутые) зеркала. В устойчивом резонаторе кривизна зеркала на каждом проходе перефокусирует луч обратно к оптической оси. Луч не «уходит» за край из-за микронаклона, а остается запертым в виде устойчивой Гауссовой моды. Это база лазерной физики.
Шероховатость. Атомарные дефекты в волновой оптике вызывают рассеяние, а не геометрическое отклонение всего пучка. Для длины волны 532 нм потери на рассеяние при шероховатости в 1 Ангстрем ничтожно малы. У нас заложен запас потерь в 100 ppm (4 девятки), нам не нужна супер-гладкость зеркал LIGO (у которых потери <1 ppm).
Температура и Демон Максвелла. Вы смешиваете тепловой шум (дрожание отдельных атомов) и положение поверхности макрообъекта. Пятно лазера диаметром 0.5 метра усредняет положение 10^18 атомов. Среднеквадратичное смещение поверхности из-за теплового шума даже при 300 К на порядки меньше, чем ширина нашего резонанса. Нам не нужно ловить каждый атом, нам нужно стабилизировать макро-объект, с чем справляется обычная система обратной связи без нарушения термодинамики.
«Вы применяете геометрическую оптику к резонатору, забывая про свойства устойчивых мод (Eigenmodes).
В конфокальном или близком к нему устойчивом резонаторе (со сферическими зеркалами) пучок не расширяется линейно "за борт". Зеркала перефокусируют его на каждом проходе. Формируется устойчивая гауссова мода.
Ваша оценка потерь верна только в том случае, если радиус моды (w) равен радиусу зеркала (a) Но инженерный расчет строится иначе: мы выбираем кривизну зеркал так, чтобы a ≥ 1.5w или 2w.
Для длины волны 532 нм и зеркала 1 м, длина Рэлея при оптимальной фокусировке составляет сотни километров. Это позволяет удерживать более 99.99% энергии внутри апертуры на дистанциях 500–800 км. На дистанциях >1000 км действительно потребуются зеркала диаметром 1.5–2 метра, чтобы избежать дифракционных потерь (clipping loss), но это вопрос масштабирования, а не физической невозможности.»
его не нужно компенсировать. Если мы ускоряем спутник, а давление на >80% вперед преимущественно, то он пытается подняться наверх - больше скорость - выше орбита.
«Вы путаете тепловой шум (дрожание атомов) с позицией поверхности макро-объекта.
Даже при комнатной температуре (300 К) амплитуда теплового дрожания поверхности зеркала составляет доли пикометра 10^-13м.А ширина нашего резонанса (ворота, в которые надо попасть) — сотни пикометров 10^-10 м.
Тепловой шум в 1000 раз меньше нашего допуска. Зеркало для луча стоит как влитое.
Про Демона Максвелла: мы не уменьшаем энтропию бесплатно. Мы тратим киловатты электричества на работу системы стабилизации. Это не вечный двигатель, а обычный "холодильник энтропии", работающий от розетки. В LIGO это работает уже 20 лет с точностью в миллиард раз выше нашей.»
ну и винигред.. давайте вернемся к физике. Вы совершаете фундаментальную ошибку, путая Демона Максвелла (который уменьшает энтропию без затрат энергии) с системой автоматического управления (которая уменьшает энтропию локально, затрачивая энергию и увеличивая глобальную энтропию).
Термодинамика: Наша система не замкнутая. Мы подаем 500 кВт энергии лазера плюс энергию на питание электроники системы наведения. Мы "платим" энергией за информацию о положении зеркала и за его коррекцию. Никакого нарушения Второго начала термодинамики здесь нет, как нет его в работе холодильника (который тоже создает разницу температур, потребляя электричество).
Адаптивность и Реальность: Вы утверждаете, что необходимая точность невозможна.
Телескоп LIGO стабилизирует зеркала с точностью до 10^-19
Космический телескоп JWST развернул и сфокусировал сегментированное зеркало в глубоком космосе.
Наземные телескопы с адаптивной оптикой меняют форму зеркала сотни раз в секунду, компенсируя турбулентность атмосферы.
По вашей логике, все эти приборы — вечные двигатели, которых не может быть. Но они работают.
Температура: Про 1 Кельвин — это странное допущение. Зеркала находятся в тепловом равновесии (около 300 К). Тепловой шум (броуновское движение) массивного 20-кг зеркала на порядки меньше, чем силы светового давления, которыми мы управляем. Мы стабилизируем макро-объект, а не охлаждаем отдельные атомы.
Резюмируя: никакой магии. Просто высокочастотная петля обратной связи (PID-регулятор), которая потребляет электричество. Это стандартная инженерная задача, решенная в оптомеханике 20 лет назад.»
хаа.. хорошший вопрос..
Доплер зависит от скорости. Ускорение означает, что скорость меняется, а значит, меняется и требуемый сдвиг частоты. Вопрос: успеет ли система управления за этим изменением?
Инерция: Ускорение спутника массой 1 тонну при тяге 33 Н составляет всего 0.03 м/с². Это очень медленный, плавный процесс.
Время реакции: Характерное время одного прохода света в резонаторе L=1000 км) — ~3 мс. За это время скорость спутника изменится всего на 0.0001 м/с. Это изменение на порядки меньше ширины линии резонанса.
Управление: Системы активной стабилизации частоты (PDH-locking) имеют полосу пропускания в сотни килогерц и мегагерцы. Для такой системы отследить монотонное, предсказуемое изменение скорости на 0.03 м/с² — тривиальная задача. Она справляется со случайными вибрациями (jitter) зеркал, которые куда более высокочастотные и непредсказуемые, чем плавный разгон центра масс.
«Верно подмечено про атомарные уровни, но вы описываете ситуацию для простых газовых лазеров.
Мы используем схему MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) с генерацией второй гармоники.
Задающий лазер — твердотельный/волоконный (например, Yb-doped, 1064 нм). У таких сред полоса усиления очень широкая (десятки нанометров) из-за уширения линий в твердом теле. Мы можем свободно перестраивать задающий генератор в пределах этой полосы.
Далее частота удваивается в нелинейном кристалле (SHG) для получения зеленого света (532 нм).
При перестройке исходной ИК-частоты выходная зеленая частота сдвигается автоматически. Требуемый нам Доплеровский сдвиг (доли нанометра) составляет ничтожный процент от доступной полосы перестройки активной среды (десятки нанометров). Физических запретов тут нет, это стандартная техника перестраиваемых лазеров (Tunable Lasers).»
дополнил
а вот как ответил бы ИИ:
тут нужны специальные зеркала с адаптивной кривизной, диэлектрические, так что да.. дорого( но блин.. сравните это с ядерным буксиром, или с ионными, это просто несопоставимые цифры.. разница - на порядки! фактически этот метод "открывает" солнечную систему, не надо старшипы туда-сюда гонять фиг знает сколько раз чтобы заправить один станшип на орбите.. это-ж реально рабочий вариант прям сейчас.. неужели я единственный кто это видит?
вообще вопрос хороший и мой ответ был не достаточно хорошим. придется заморочиться. Представьте вы дали импульс, он слетал туда-сюда, потом опять туда, еще пара ударов, и все.. резонанса нет. Но никто-ж не говорит что так нужно делать.. что мешает довать "импульсвы" в момент второго баунса, но со сдвигом длинны волны? Другими словами - это кажктся - ААА катастрофа, резонанса не будет, но на самом деле, да есть заморочки, но это совершенно не катастрофа.
Это называется "серфить на допплере". Вообще ща допишу в статью, спасибо что обратили внимание
неоднократно наблюдаю на хабре - если комментарий не содержит циифр..
Если не понимаете о чем тут написано - закиньте искусственному интеллекту - он вам все объяснит