Идея, конечно же не нова. А вот как защититься от столкновений с микрочастицами? На околосветовой скорости столкновение корабля с частицей в несколько микрон эквивалентно энергии, способной мгновенно испарить 100 тонн железа.
Полету к Альфа Центавре может помешать теория относительности Эйнштейна
Планетолог из Америки Дэвид Киппинг, опубликовавший свою статью на ресурсах электронной библиотеки arXiv.org, поделился расчетами мощности лазера, требуемой для запуска космического зонда со световым парусом к Альфа Центавре по программе проекта «Breakthrough Starshot». В результате были выявлены некоторые проблемы в работе «парусника», основывающиеся на некоторых аспектах теории относительности Эйнштейна, которая связана с перегревом паруса. Безусловно, это не отменяет возможность полета в принципе, но создает некоторые загвоздки.
Совместный проект британского космолога Стивена Хокинга и российского миллиардера Юрия Мильнера – «Breakthrough Starshot» подразумевает строительство космического аппарата, основывающегося на идею калифорнийского физика Филипи Лубина. Суть ее в том, что в путешествия на далекие планеты будут отправляться не «обычные» космические корабли, а плоские, структурированные из светоотражающих материалов и отличающиеся своей легкостью, возможность разгона которых почти до скорости света будет достигаться мощным орбитальным лазером. Благодаря этому, американские физики считают, достигнуть Альфа Центавру можно будет за двадцать лет, а продолжительность полетов между Землей и Марсом сократится до трех суток без полезного груза на борту, а с нагрузкой до 10 тонн – до месяца. На данный момент решается проблема безопасного торможения подобного космического зонда, лазерный луч может не стабильно взаимодействовать с разгоняющимся «парусником», это значительно усложняет задачу.
По теории относительности Эйнштейна, наблюдается изменение свойств материи и света по достижению околосветовой скорости. Точнее, в длину объекты сокращаются, а масса их увеличивается. Из расчетов Киппинга, предсказуемых последствий того, если частицы света столкнуться с парусом на нормальной и околосветовой скорости, можно оценить изменения работы лазера в целом. Релятивистские эффекты теории относительности уменьшат лазерную мощность уже на десять процентов даже при незначительном ускорении. Отсюда, придется увеличить либо двигательную мощность, либо время его работы, но в этом случае будет перегреваться сам парус. Это повлечет за собой сбой работы электроники паруса, и она станет менее эффективной, потому что в этом случае часть лазерной энергии будет просто впустую обогревать окружающую среду.
Сейчас участники проекта думают над созданием нового материала, способный отражать весь попадающий свет, или как обеспечить защиту электроники от неизбежного разрушения. Первого достичь в принципе реально, например, тонкое покрытие из солей, титана, цинка и прочих видов металлов имеют 99,99% светоотражающих свойств, которые дадут возможность разогнать парусник за четыре часа и не навредить его электронной составляющей. Для осуществления этой задачи потребуется использование фазированного лазера, общей мощностью в 700 мегаватт.
(Добавил: AndromedO)
Идея, конечно же не нова. А вот как защититься от столкновений с микрочастицами? На околосветовой скорости столкновение корабля с частицей в несколько микрон эквивалентно энергии, способной мгновенно испарить 100 тонн железа.
nikkaknik, где-то у вас в расчетах ошибка в несколько порядков проскочила, а если на глаз прикинули, то он вас под критику подвел. Сейчас владельцы математикой на вас накинутся. )))
"часть лазерной энергии будет просто впустую обогревать окружающую среду"-
Это что за среда такая, вакуум?
Давайте посчитаю:
для нагрева, плавления и испарения железа заявленной массы понадобится 800 194 МДж тепловой энергии.
Размеры частицы пусть будут 10х10х10 микрон (10-6 метра).
Материал выберем наиболее плотный - иридий, например (22400 кг/м3).
Масса такой частицы при указанных размерах 0,0224 х 10-9 грамма.
Если взять формулу Эйнштейна E=mc2, то энергия частицы:
Е=0,0224 х 10-12 х 9х10_19 =2016000 Дж.
Или 2,016 МДж. Что меньше 800194 МДж.
Уважаемый nikkaknik, ваше утверждение неверно....
150!
Давайте возьмем частицу побольше!
:-))))))))
Если верить гарвардским ученым:
"Гарвардские ученые полностью опровергли мнение о том, что в будущем человеческие космические корабли смогут достичь скорости света. Согласно их подсчетам, ни один материальный объект не способен выдержать скорость света, не распылившись при этом по просторам космоса. Так как свет является электромагнитным излучением, он обладает способностью к дифракции, то есть он может огибать любые препятствия. Корабли же, в случае достижения такой скорости, не будут обладать свойством обхода преград. И даже малейшая песчинка, в которую врежется корабль на «световой скорости» по силе будет равна столкновению с целой планетой.
Проблема, по словам Уильяма Эдельштейна из университета Джона Хопкинса, заключается и в том, что на такой скорости атомы водорода, находящиеся в космосе, будут формировать радиоактивный луч, который за считанные секунды уничтожит экипаж корабля и разорвет сам корабль в клочки. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, для корабля, несущегося с такой скоростью, межзвездное пространство будет очень плотным, таким образом, увеличивая количество атомов водорода, сталкивающихся с кораблем."
Лукавит Девид Киппинг, релятивистские эффекты при незначительных ускорения будут незначительными. :-)
Еще один гвоздик:-))--------------"Корпус звездолета не спасет от губительного действия водородной радиации. Расчеты Эдельштейна показывают, что 10-сантиметровый слой алюминиевой обшивки поглотит менее 1% энергии. Поскольку ядром в атоме водорода является протон, это означает, что команда корабля подвергнется действию опасной ионизирующей радиации – она разрушает химические связи и повреждает ДНК. За секунду движения на такой скорости человек получит дозу радиации, превышающую смертельную в 1666 раз. Про электронное обеспечение корабля мы умолчим – ему тоже достанется порядочно.
По версии Вильяма Эдельштейна, именно эти расчеты могут явиться причиной того, почему нас до сих пор не посетили представители внеземных цивилизаций. Даже если они смогли построить корабль, способный развивать околосветовую скорость, скорее всего, звездолет «делегации» дрейфует где-то в космосе с разрушенной электроникой и погибшим экипажем.
Но даже если ученым и удастся каким-то чудом решить проблему распыления корабля на частицы при достижении скорости света, космическим кораблям все равно не суждено покинуть нашу галактику. Даже овладев скоростью света, дабы покинуть пределы галактики, человеку понадобится совершить путешествие продолжительностью в 1000 лет."
А я как то не парюсь на этот счет... Подумаешь, перегрев, Эйнштейн палки в колеса сует...
У нетоваристча Мильнера и лазера то такого нетути! И даже если бы был - то все равно только атмосферу грел бы. А если бы его (лазер) в космос поднял бы...
Зачем тогда Мильнеру те зонды?
Он бы тогда своей Звездой Смерти (TM) стал бы амеров (или саудов) шантажировать на предмет отдать им всю страну и гарем в придачу. Зачем ему тогда те зонды вообще непонятно.
Прожект... что с него взять...
< Полету к Альфа Центавре может помешать теория относительности Эйнштейна > (C)
- Во-первых, полёту может помешать не сама теория, а просчёты разработчиков проекта, если они не учтут все возможные нюансы, связанные с этой теорией;
- а во-вторых, о каком разогреве идёт речь? На таких скоростях разве просто не прошьют насквозь микрочастицы этот парус, оставив в нём отверстия соответствующего диаметра, не причинив ему существенного вреда?
nikkaknik, Дак вроде ж речь идёт не об околосветовых скоростях, а где-то не более 10% от скорости света?
"На таких скоростях разве просто не прошьют насквозь микрочастицы этот парус, оставив в нём отверстия соответствующего диаметра, не причинив ему существенного вреда?"
________________
Если говорить серьезно, то не совсем так.
На скоростях до сотен километров в сек пылинки действительно прошивают материал гладенько.
Но вот на 1/3 света пылинка сразу разогреет участок удара (и свой собственный материал) до сотен миллионов градусов. И будет это выглядеть как нехилый взрыв. Причем разлетающаяся плазма (заряженные частицы) будут вызывать очень серьезные радиационные повреждения соседних участков конструкции.
Уже даже по этой причине этот прожект - утопия.
Поскольку путь то долог... И пылинка найдется!
Другой вопрос, что надо считать. А еще лучше очень тщательно считать.
Может у миллионов зондов будет шанс (на долет одного).
Хотя это не отменяет другой утопии этого прожекта - невозможность передать обратно сигнал (просто все ретрансляторы уже повреждены) и т.д.
Прожект. Мало реализма.
Самые реалистичные проекты (да по сути пока прожекты) - это тяжелый аппарат с некими ионными/плазменными двигателями и ядерным источником энергии. И полет пару сот лет до Центавры (не столь высокие скорости).
Там защитный щит (очень конкретный) и т.д.
И то. Таких аппаратов надо запустить пучок сразу, чтоб хоть на 10% успеха миссии выйти!
Peery_Maus21:
Мой пост был по поводу вот этого: "По теории относительности Эйнштейна, наблюдается изменение свойств материи и света по достижению околосветовой скорости"
Почему все пытаются сравнивать толстое с кислым?
Если иноземной цивилизации удалось построить межзвёздный корабль, способный развивать околосветовые скорости, то и остальные проблемы им вполне по плечу.
20% вообще-то. Речь идёт о двадцатилетнем путешествии. До АльфаЦентра 4 с. л., стало быть чтобы растянуть путешествие на 20 лет придётся в 5 раз медленнее с. л. лететь. 1/5 = 20%
Как это "письмо" может долететь к соседней звезде?
Оно же помнётся о первый же попавшийся контур!
Дим, немного не так, 1/5 световой это средняя скорость полёта, время путешествия составит 20 лет, но на торможение придётся потратить половину из этих 20 лет, значит разгоняться придётся намного быстрее 1/5 световой.
Два лазера нужно, ага. Один в парус дует другой дорожку впереди расчищает. Но в принципе интересно как наводить в цель через один год полета собираются, с инженерной точки зрения, а не по Эйнштейну.
Бонг, разгонять зонд планируется не столь длительное время, хотя уже через неделю прицеливаться будет сложно. Но это всё цветочки, как тормозить ещё не придумали.
Так в чём же дело?Приделать ему фары спереди и сзади.Одними отшвыривать всё будет,другими тормозить.
dilettant, за сутки до световой (трое суток до Марса)?
Круто, реально круто :).
Я бы советовал повторит опыты Лебедева с современными лазерами. По контурным понятиям, при попадании лазерного луча парус должен двигаться в сторону источника лазера, а не наоборот.
Дехканин, Вы удивитесь, но парус будет двигаться не по "контурным понятиям", а как обычный парус под напором ветра (света).
Народ мы в самом начале пути мы знаем о космосе максимум 00,1% и если в физике не произойдёт революция звезд нам не видать как собственных ушей
Предание-то свежо, но чтобы не верилось или верилось надо посчитать и потом делать вывод свой, а не доверяться пиарщикам :-)
Ну и считаем:
Масса кораблика с парусом 1 кг
Энергия фотона:
е = h*f [Дж], где h -- постоянная Планка = 6,626*10^–34 [Дж*сек], f -- частота [Гц] или [1/сек];
Энергия N шт фотонов E = N*e, где Е -- энергия лазера
Импульс фотона при отражении:
p = 2*e/c [H], где с -- скорость света = 299 792 458 [м/сек];
Импульс от N шт фотонов P = 2*N*e = 2*E/c
Отсюда необходимая мощность излучения E[] = P*c/2
На орбите Плутона (s = 4.5 млн км) надо иметь скорость V = 0.2 световой или ~60000 км/сек (при такой скорости релятивистские поправки малы, разве что действительно разгоняющий свет теряет около 20% мощности);
Среднее ускорение
a = КОРЕНЬ(V^2/(2*s)) = КОРЕНЬ(60000000^2/4500000000000) = 28.3 м/сек^2 (целых 3g и за 6.5 дня у Плутона)
Чтобы придать такое ускорение, надо приложить силу P = 28.3 Ньютона, для чего необходима мощность:
E = P*c/2 = 28.3*299792458/2 = ~4240000000 Вт или 4240 МегаВатт.
Чтобы луч от сотни (тысячи) лазеров не расходился, необходимо применять ФАЗИРОВАННЫЕ лазеры, полупроводниковые не могут работать в таком режиме, только ионные (газовые), которые имеют электрический КПД не более 1.5% (на парах меди).
Подводимая мощность тогда требуется 280000 МВт, да ещё столько же на установки охлаждения.
(Нововоронежская АЭС имеет мощность 3000 МВт)
И это всё для ОДНОГО килограмма кораблика!
Да, действительно, свежо предание, но верится с трудом 8-)
Та что здесь обсуждать, сам проект чисто рамочный. Ни технологии, ни нужных материалов таких нет. Да и бред оно само по себе. Да хоть и долетит туда рой таких аппаратов, то как они сигналы нам перешлют? Это же какой мощности передатчик должен быть? Будущее за плазменными двигателями. Причем не киловатных, а мегаватных мощностей. Плюс к этому новые материалы позволят уменьшить вес аппаратов, и существенно увеличить живучесть наиболее слабых компонентов. И все это, конечно же, под аккомпанемент портативного, но очень мощного источника энергии. Который будет питать аппарат годами. И вот тогда и будет нам счастье к Плутону за месяц:)
То, что люди или их эволюционные потомки будут летать среди галактик, как мы сейчас летаем между городами, более чем вероятно, скорее неизбежно. При единственном условии: если человечество переживет очередной подступающий кризис сознания без катастрофической утраты нынешнего технологического уровня или, тем более, самоуничтожения.
Что касается технологической возможности осуществления проекта "Умный рой под парусами", то она в принципе более чем сомнительна из-за коренных конструктивных ошибок. Но этот проект столь же необходим, как фантастические романы Сирано де Бержерака и Жюля Верна были обязательной ступенькой к современной космонавтике.
Летать среди галактик люди смогут только при наличии каких-нибудь кротовых нор. А если обойти законы физики ну никак нереально,то на сколько бы технологически не развились люди, максимальный радиус покорения 10-15 световых лет. И это ещё очень оптимистично
Единственная стоящая цель существования человечества, кроме порождения гениев для бесконечного познания, -- предотвращение конца света.
Все остальное (включая нахождение способов преодоления любых расстояний в разумные сроки) -- лишь мелкие эпизоды в исполнении главного предназначения.
Сей прожект до уровня Жюля Верна не дотягивает. Поддерживаю версию Teylor-а как наиболее реалистичную. Не обязательно именно кротовые норы, но что-нибудь такое, что на данном этапе нам не известно пока.
А на счет движения в пространстве с большими скоростями, как в данном проЖекте, есть фильм "Пассажиры". Почти что упомянутый парус. Там для защиты от налетающего галактического мусора использовался некий энергетический щит и то, одна каменюка "проскочила", в результате появились серьезные проблемы.
Да, летели 80 лет в один конец (не помню куда, может и к центавре), экипаж и пассажиры - в анабиозе. Само сооружение по размерам - небольшой поселок. А уж техника и технологии - реальная фантастика.
Leonid3: "...Подводимая мощность тогда требуется 280000 МВт, да ещё столько же на установки охлаждения.
(Нововоронежская АЭС имеет мощность 3000 МВт)
И это всё для ОДНОГО килограмма кораблика!"
А ежели эти мощности и потребные бабки вложить в фундаментальную науку и прикладные разработки (но не в боеголовки и средства их доставки) - то чо будет!, в ближайшие лет эдак 30! С ума двинуться.
Но, не вложат.
Вставлю и я пять копеек. Во-первых, с расстоянием плотность светового потока оченно уменьшается (читал даже где-то, что ежели самым-самым лазером жахнуть по Луне, луч которого на Земле имеет сантиметровое пятно, на Луне будет иметь пятно размером в километр или около того). Второе, это проблема попадания лазером в микроскопическую цель, причем даже не статичную, а движущуюся по сложной траектории. Как не крути, а прямолинейно аппарат все равно не полетит - не те скорости. Потому прилется учитывать много факторов траекторий разгона, форму, положение относительно лазера ( а ну как аппарат, находтся вне досягаемости луча? Допустим, с обратной стороны Земли.) Третье, допустим разогнать удалось... Дальше что? Нужно рассчитать траектории движения меж объектами, лежащими между СС и Альфой. А насколько хорошо мы знаем пространство, и вообще наличие объектов (возможных и имеющихся) на данном протяжении?
Я думаю Стивен Хокинг что нибудь придумает) главное что бы только бюджет не треснул у русского алигарха)
""То, что люди или их эволюционные потомки будут летать среди галактик, как мы сейчас летаем между городами, более чем вероятно, скорее неизбежно.""
__________________
Посмею чуть-чуть подправить.
Мы сейчас между городами не летаем, а плаваем. И для плавания много ума не надо. (Попалась бы более густая или более разреженная газовая среда на Земле - думаю тоже допёрли бы, как передвигаться по воздуху. (Лучше более густая, конечно. Быстрее бы сообразили как летать, мне кажется..)
"..то чо будет!, в ближайшие лет эдак 30.." (с)Otzzi
Так эту тему пол века назад ещё А. Райкин обсуждал и пришёл к выводу, что вместо ворон на заборе будут индюки сидеть :-)
а какой смысл в этой Центавре? Что там есть такого, чего нет в нашей СС? Какие сколь-нибудь полезные,или хотя бы интересные, данные может дать нам та миссия? Сколько мы знаем о Марсе, Церере, не говоря уже о Плутоне? Они что надеятся на Центавре какой-то цирк с космич.медведями увидеть, или извержения вулканов на приливных спутниках какогото местного гиганта?
Было предположение по поводу толкающего лазера.Лазер испускает сам аппарат,он попадает на отражательную поверхность и толкает аппарат.То есть не непрерывный луч,а импульсный.
Покорение космоса должно быть постепенным по пунктам:
1.Визуальное наблюдение за космосом. ЕСТЬ
2.Выход в космос. ЕСТЬ
3.Изучение нашей солнечной системы космическими аппаратами. ЕСТЬ
4.Визуальное наблюдение за дальним космосом. ЕСТЬ
5.Изучение спектров экзопланет. НЕТУ
6.Колонизация Марса (исследовательская база). НЕТУ
7.Полет КА к ближайшей экзопланете с возможной жизнью. НЕТУ
8.Полет человека на экзопланеты. НЕТУ
Что то в последнее время теория относительности Эйнштейна всем мешает :)
Подсчитал,если задействовать всю энергетику Земли,то возможно разогнать только космический корабль массой 50 кг.Вся наша энергетическая мощность-26 млн.МВт
Dimas, ещё бы эту МОЩЬ да передать один в один, сообщив импульс КА, но увы, КПД всей системы (прожекта) ещё очень далека от 100%.
Читал у кого-то из фантастов (лень автора искать-вспоминать), повествование идёт о инопланетной расе, путешествующий на своём корабле от звезды к звезде, так вот они используют энергию звезды для сообщения импульса своему звездолету, вариантов всего два, если звезда имеет обитаемую планету с высокоразвитой цивилизацией, то местным передаётся технология для постройки супер-пупер лазера, которым и будет разогнан звездолёт пришельцев, если же обитаемых планет не имеется или обитатели не в состоянии построить супер-пупер лазер, ну или просто не хотят строить, из вредности, то пришельцы просто "взрывают" звезду, превращая её в СН и с помощью "взрыва" разгоняются свой звездолёт. Просто и изящно, и заметьте никаких угрызений совести, образ жизни у пришельцев такой - "звёздные попрыгунчики".
Дилетант,наверное это фантастика 60-ых годов)))уж лучше Вап-двигатель(с сжатием и растягиванием пространства) или на крайняк продолжить проект Дедал.
Видал я ваш Дедал. Жестянка самопальная. То ли дело фантазия, лети куда хочешь.
dilettant, Петрович прочитал - матерится:
вот ведь п...сы какие в космосе есть ведь! Прилетают, говорят стройте нам лазер, если нет взрывают звезду и летят дальше.
150!
Я бы, говорит, требовал пару бочек местного самогона и ничего не взрывал бы.
150!
Робот,самогон во время полёта????
-Ну тогда у космической межзвездной экспедиции явно будут проблемы как и у наших космонавтов,то они люк закрыть плотно не могут,то пристыковался -не попадают (гы,гы))то им мусор космический кажется как НЛО,да ещё он (мусор )из преследует)))
Вот возьмём бочку самогона к примеру с планеты вращающейся вокруг Альдебарана и дальше чего,а??пил...-местный самогон-Полная жуть...-чувствовал себя как реактивная ракета за секунду до старта)
-А если по сути,то уже давно доказано что к примеру коньяк благотворно влияет во время старта на кровеносную систему (понижая давление)!Красное-крепленое ,в открытом космосе -выводит из организма избыточное облучение)))Ну а целебных свойствах спирта я вообще промолчу!!!
Dimas, коньяк расширяет сосуды и повышает(!) давление, медики даже советуют по чуть-чуть коньячку, если давление пониженное. :-)
Саудовская Аравия тоже вон прожекты выдвигает - через 100 лет колонизация Марса и т.п. А как вчера цена на нефть упала на рынке - все, срочно созывают совет по реструктуризации/отмене некоторых "прожектов". Так что и полёт к Альфе, к сожалению, при нашей жизни так и не выйдет за рамки обсуждений ((
Сауд.Аравия?????-Это .."у них " от переизбытка эмоций на фоне нефтедоллара)))Это временное Явление!!))
Миша, так ведь в полёте расширять сосуды и повышать кровяное давление не целесообразно. Увеличивается расход кислорода. Нужно что-то иное. Что-то сужающие и понижающие. Так даже можно будет в КА атмосферное давление снизить для баланса.