Инженерные вопросы межзвездных перелетов

Автор Иван Моисеев, 23.10.2007 06:01:48

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Alex_Semenov

ЦитироватьТак что на малых скоростях при существующих технологиях паровоз может быть конкурентоспособным по сравнению с солнечными парусами.
Разумеется. Солничный свет обладает МИЗЕРНЫМ импульсом. Как носитель импульса он вообще становится интересным где-то на скоростях после 0.1с. Солнечные паруса очень неэффективн используют солнечную энергию. Но так как это дармовая энергия мало кто об этом беспокоится.
Если использовать не импульс солнечного света а его энергию, то можно добиться куда больших результатов. Типичный пример? Проекты марсианских кораблей с пленочными фотоэлементами от "Энергии".

Иван Моисеев

Цитировать
Цитировать
Цитироватьна своем сайте:

ЦитироватьЧерез год, в 1958-м, в СССР издана книга Е. Зенгера "К механике фотонных ракет". В сети я ее не нашел.
Сейчас много где есть, например:
http://www.mirknig.com/2011/07/11/k-mehanike-fotonnyh-raket.html
Кто-то постарался отсканировал и книга быстро в сети размножилась.
Да, я знаю и давно уже скачал.
Этот раздел моего сайта уже совсем устарел. Там почти не осталось живых ссылок. Интернет течет, изменяется.
Я уже знаю что надо сделать с этим разделом. Я там хочу поместить ПОЛНЫЙ каталог сколько-нибудь значимых работ по МП на английском мне попавшиеся и у мнея имеющихся (хорошо бы разместить их у себя но не знаю сколько это займет места). Переведенных, не переведенных, но ктотрые бы хорошо перевести. Не важно.
В общем там надо навести порядок. Но это большая работа и в принципе раньше конца гора я вряд ли это сделаю.
Да и на главной странице тоже все надо переделать. Радикально. Уже знаю как. Но опять же, я сначала хотел бы выложить еще 5-7 переводов. Это по-сути и будет середина. Пик. Останется еще с десяток значимых работ а все остальное - специализированная мелочь.
Кстати, у меня аналогичные планы и даже на примерно те же сроки... Хоть здесь консенсус.
im

Иван57

Цитировать
ЦитироватьТак что на малых скоростях при существующих технологиях паровоз может быть конкурентоспособным по сравнению с солнечными парусами.
Разумеется. Солничный свет обладает МИЗЕРНЫМ импульсом. Как носитель импульса он вообще становится интересным где-то на скоростях после 0.1с. Солнечные паруса очень неэффективн используют солнечную энергию. Но так как это дармовая энергия мало кто об этом беспокоится.
Если использовать не импульс солнечного света а его энергию, то можно добиться куда больших результатов. Типичный пример? Проекты марсианских кораблей с пленочными фотоэлементами от "Энергии".

Тут как раз интересный вопрос: а пленочные батареи выдержат высокую температуру около Солнца, где высокие ускорения самые выгодные?

Тепловые машины вроде как более теплостойкие...
Правда, и проблем с ними тоже хватает.

КотКот

ЦитироватьИван57 пишет:
 
ЦитироватьAlex_Semenov пишет:
 
Цитировать.....
Тут как раз интересный вопрос: а пленочные батареи выдержат высокую температуру около Солнца, где высокие ускорения самые выгодные?

Тепловые машины вроде как более теплостойкие...
Правда, и проблем с ними тоже хватает.
Так это вопрос-вопросов.
Чем меньше толщина паруса, тем больше ускорение и главное, конечная  скорость.
Галактоходы --- вперед !!!

kamarad

Нужно теплостойкими делать и лететь на альфу. А то американцы всегда впереди.
За науку.

pkl

И из чего Вы их предлагаете делать? :wink:
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Иван57

ЦитироватьИ из чего Вы их предлагаете делать? :wink:

Ну, мне в голову приходит только паутина из углеродных нанотрубок.

Графен слишком тяжелый для таких дел.

sychbird

Не нашел лучшего места, хотя и не совсем в тему :
http://www.technologyreview.com/view/429561/the-measurement-that-would-reveal-the-universe-as/
Вселенная - как виртуальная симуляция. Про и контро.
Ответил со свойственной ему свирепостью (хотя и не преступая ни на дюйм границ учтивости). (C)  :)

pkl

Цитироватьsychbird писал:
Не нашел лучшего места, хотя и не совсем в тему :
http://www.technologyreview.com/view/429561/the-measurement-that-would-reveal-the-universe-as/
Вселенная - как виртуальная симуляция. Про и контро.
Ну да. Сейчас не XXI в. и ты не в Голливуде:
http://www.youtube.com/watch?v=3CEeRE9b5mo
 :)
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

pkl

Хорошая тема в тему:

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=12434&postdays=0&postorder=asc&start=0

Наработки могут быть применимы для связи межзвёздных зондов с Землёй.
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

pkl

Цитировать
ЦитироватьИ из чего Вы их предлагаете делать? :wink:

Ну, мне в голову приходит только паутина из углеродных нанотрубок.

Графен слишком тяжелый для таких дел.

Иван! Я, наверное, погорячился. Сейчас выясняется, что лазерная связь /на которой у меня основана вся идея/ - под вопросом. Коли так - на "прототип" "звездолёта" придётся ставить нормальный радиопередатчик. Что потребует соответствующего увеличения энергетики. РИТЭГом уже не обойдёшься, весьма вероятно, придётся ставить миниатюрную ЯЭУ. Само по себе это пока не страшно, у Snapshot масса - 440 кг, это примерно как Новые Горизонты.


Но! Для паруса такой девайс тяжеловат. В случае лазерной связи это мог быть миниатюрный и лёгкий зонд 100-200 кг массой /а в глубине души я надеялся ужать его до 50 кг/. Но если с лазерной связью ничего не выйдет, то увы, получится где-то с центнер. :(  Думаю, парус для такой штуки будет почти бесполезен и придётся возвращаться к буксиру с ионником. :( Правда, в таком случае лучше нормальный ядерный буксир мегаваттного класса. Короче, это будет совсем другая история. :roll:
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Иван57

Цитировать
Цитировать
ЦитироватьИ из чего Вы их предлагаете делать? :wink:

Ну, мне в голову приходит только паутина из углеродных нанотрубок.

Графен слишком тяжелый для таких дел.

Иван! Я, наверное, погорячился. Сейчас выясняется, что лазерная связь /на которой у меня основана вся идея/ - под вопросом. Коли так - на "прототип" "звездолёта" придётся ставить нормальный радиопередатчик. Что потребует соответствующего увеличения энергетики. РИТЭГом уже не обойдёшься,
...

Хм... Разве на Вояджере стоит ядерный реактор?

И вообще, почему при радиосвязи мощность обязательно больше делать надо?

Да, про нанотрубки я "погорячился": пока такие паруса соткать нельзя.

pkl

Конечно, можно обойтись и РИТЭГом, но какова будет скорость передачи информации? Если ничего не путаю, с увеличением расстояния в два раза мощность радиосигнала падает в четыре. Из Википедии про Вояджер-2:
ЦитироватьМощность излучающих радиоантенн — 23 и 28 ватт. Радиосистема «Вояджера» передавала поток информации со скоростью 115,2 кбит/с с Юпитера и 45 кбит/с — с Сатурна. Первоначально расчётная скорость передачи с Урана составляла лишь 4,6 кбит/с, однако её удалось повысить до 30 кбит/с, так как к тому времени ввели более мощные радиотелескопы на Земле, а также научились лучше сжимать данные.
Заметьте, как быстро падает скорость передачи информации. Связь с "Пионером-10" была потеряна, видимо, из-за расстояния. В остальном аппарат ещё мог, наверное, поработать. А я ведь, всё же, надеюсь не только на рекордные расстояния в сотни, а может, и тысячи а.е., но и на срок работы 100-150 лет.

В общем, у нас получается два совершенно разных концепта. Общее у них только то, что они зонды и направляются в межзвёздное пространство.

1. Умеренно консервативный. По сути, это развитие современных АМС. Связь - по радио. Масса - от 500 кг до 1000 - 1500 кг. Связь - по радио, для чего, собственно, и нужна компактная ЯЭУ /чтобы запитывать передатчик/. Но какой бы компактной она ни была, вряд ли массу КА удастся ужать менее 500 кг. Увы, для такого аппарата парус, в общем то, бесполезен. По крайней мере, из тех, что возможны в обозримом будущем /не километровых диаметров/. Так что его придётся разгонять ядерным буксиром. По крайней мере, такой зонд предельно реалистичен. Всё необходимое для его создания и запуска либо уже есть, либо может быть сделано в ближайшие годы.

2. "Минималистический". Первоначальный вариант, парусник. Аппарат должен быть как можно более лёгким, а его парус - как можно более большим. В этом отношении даже японский IKAROS массой 315 кг - "здоровячок". Он может быть и вовсе, как американский NanoSail-D:

Если удастся создать такой "звездолёт", то снимается одна из ключевых проблем - разгон. Но! Возникает куча новых. Одна из самых серьёзных проблем таких зондов - связь с ними. Они нас могут услышать без проблем - мы можем пищать им хоть магаваттными передатчиками, а сам аппарат может иметь приёмную антенну хоть 10 м /из ажурной проволоки/. А как он нам сможет хоть что-то передать? Мощный радиопередатчик не поставишь - для него просто нет места. Про источник энергии для оного уж молчу. Единственный выход, который вижу для него - свет. Лазер или ультраяркие светодиоды, как предложил один товарищ из темы, ссылку на которую я привёл выше. Т.е. сама возможнось реализации "минимальных" зондов зависит от развития лазерной связи.

Ещё подумалось - а ведь им не обязательно пытаться добить до самой Земли. Информацию можно передавать по цепочке :!: От зонда к зонду! Тогда нам только остаётся раз в 30-40 лет запускать по одному аппарату-ретранслятору! :roll:
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Иван Моисеев

ЦитироватьЕщё подумалось - а ведь им не обязательно пытаться добить до самой Земли. Информацию можно передавать по цепочке :!: От зонда к зонду! Тогда нам только остаётся раз в 30-40 лет запускать по одному аппарату-ретранслятору! :roll:
Более просто и эффективно - наращивать размеры приемной антенны в солнечной системе. Тем более, что большая антенна понадобится радиоастрономам, а работа с зондом будет для нее чем-то вроде развлечения в свободное время.
im

pkl

У меня была идея привлечь для этого космический радиоинтерферометр. Но я быстро от неё отказался - некрасивая идея. Да и у радиоастрономов есть дела помимо зондов всяких.

Каковы будут размеры такого телескопа? 70м? 100?
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Иван Моисеев

ЦитироватьУ меня была идея привлечь для этого космический радиоинтерферометр. Но я быстро от неё отказался - некрасивая идея. Да и у радиоастрономов есть дела помимо зондов всяких.

Каковы будут размеры такого телескопа? 70м? 100?
Я считал для большого корабля (эскадры) - 10 км радиуса.
Можете взять расчет:
http://path-2.narod.ru/02/09/os_mp.pdf
и пересчитать под нужные параметры.
im

Иван57

ЦитироватьОни нас могут услышать без проблем - мы можем пищать им хоть магаваттными передатчиками, а сам аппарат может иметь приёмную антенну хоть 10 м /из ажурной проволоки/. А как он нам сможет хоть что-то передать? Мощный радиопередатчик не поставишь - для него просто нет места. Про источник энергии для оного уж молчу. Единственный выход, который вижу для него - свет. Лазер или ультраяркие светодиоды, как предложил один товарищ из темы, ссылку на которую я привёл выше. Т.е. сама возможнось реализации "минимальных" зондов зависит от развития лазерной связи.


Упретесь в квантовую механику и шумы.

Максимум излучения черного тела (коими можно считать звезды) находится в диапазоне или рядом с диапазоном работы лазеров -> шум.

Свет передается порциями -> есть минимальная чувствительность, лучше которой быть не может. (Или приняли фотон, или нет. Полфотона принять нельзя.) Для радиосвязи энергия фотона меньше чем для света -> можно увеличить чувствительность. Но сфокусировать радиолуч может быть труднее: потребуется больший размер антенны. (Несколько зондов образуют антенное поле? -> замучаетесь согласовывать передатчики и поддерживать строй эскадры зондов.)

tagus

ЦитироватьЕсли удастся создать такой "звездолёт", то снимается одна из ключевых проблем - разгон. Но! Возникает куча новых. Одна из самых серьёзных проблем таких зондов - связь с ними. Они нас могут услышать без проблем - мы можем пищать им хоть магаваттными передатчиками, а сам аппарат может иметь приёмную антенну хоть 10 м /из ажурной проволоки/. А как он нам сможет хоть что-то передать?
А напомните, пожалуйста, какое у нас техническое задание. Построить TAU II?

pkl

Цитировать
ЦитироватьУ меня была идея привлечь для этого космический радиоинтерферометр. Но я быстро от неё отказался - некрасивая идея. Да и у радиоастрономов есть дела помимо зондов всяких.

Каковы будут размеры такого телескопа? 70м? 100?
Я считал для большого корабля (эскадры) - 10 км радиуса.
Можете взять расчет:
http://path-2.narod.ru/02/09/os_mp.pdf
и пересчитать под нужные параметры.

Ой, не смогу. :( Но интересную информацию я почерпнул: для 1 Мбит/с достаточно диаметра 10 м и мощности 4100 Вт. Я ничего не напутал? Коли так, то для 100 Кбит/с достаточно примерно вояджеровских антенн. Ну, может, чуть больше.
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

pkl

ЦитироватьУпретесь в квантовую механику и шумы.

Максимум излучения черного тела (коими можно считать звезды) находится в диапазоне или рядом с диапазоном работы лазеров -> шум.

Свет передается порциями -> есть минимальная чувствительность, лучше которой быть не может. (Или приняли фотон, или нет. Полфотона принять нельзя.) Для радиосвязи энергия фотона меньше чем для света -> можно увеличить чувствительность. Но сфокусировать радиолуч может быть труднее: потребуется больший размер антенны. (Несколько зондов образуют антенное поле? -> замучаетесь согласовывать передатчики и поддерживать строй эскадры зондов.)

Потому я и держу в качестве запасного варианта цепочку зондов-ретрансляторов, передающих сигнал по эстафете. :wink:

На счёт звёзд: а спектры то у них нелинейны! Есть же линии поглощения, "окна", где излучение минимально. Так может, подобрать частоту излучения лазера так, чтобы она приходилась на такое "окно", а на Земле приёмник оснастить узкополосными светофильтрами. :!:  :idea:
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан