Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Alex_Semenov]

.... ВЫВОД: ТЯРД - ... НЕ подходит для межзвездных полетов  :cry: Никакой. Ни импульсный, который пришлось раскритиковать по самое не хочу, ни стационарный магнитный....

Прийму в лбом виде если это здраво аргументировано.
......
У меня завал на работе и мгновенно выложить в виде html не обещаю......

Тогда не буду торопится -перелопачу еще разок

Как будет угодно.
Жаль что у вас не сросся сколько-нибудь реалистичный проек  звездолета.
Что у вас не получилось? Звездолет на пробкотроне  со скоростью в 0.1 с? А на 0.01 с? 1 св. год за 100 тоже нельзя на термоядерной тяге?
Взрыволет Дайсона ("тупо" на термоядерных бомбах) вроде как на такое способен... с натяжкой но способен!
Невозможность чего-либо в области МП – вещь относительная.
Помните эту шутку? Порядочная женщина стоит дорого.
Межзвездный полет стоит дорого.
Настолько дорого, что в долларах считать эту стоимость просто неприлично глупо.
Интересно, на чем строится ваша аргументация "против"?
Вы говорили занялись "внешней баллистикой"... Кстати, интересный термин. Это кинематика полета, я так понял (ускорение, время, скорость...) и ее связь с динамикой, разумеется (тяга, масса)...
То, что нужна большая тяга и одновременно фантастический импульс – это специфика межзвездных кораблей. Как бы вы не проектировали такой двигатель даже незначительная утечка энергии (чего избежать нельзя) просто сжигает корабль и вам нужна просто циклопическая "камера сгорания".
Поэтому в отношении ЛЮБЫХ звездолетов я обычно постулирую принцип – движетель (именно "ж") должен быть не меньше самого корабля. А скорей всего много больше.
Этот принцип особенно хорошо виден для парусников.



Полезная нагрузка просто незаметна на фоне гигантского паруса,  который, кстати,  работает на пределе своих термодинамических возможностей!
Хотя звездолет-бублик  Багрова-Смирнова тоже в принцип вписывается. А вот "Дедал" всем своим видам выдает чрезмерную оптимистичность авторов проекта...
 :twisted:
Хотя, чувствую, Иван Моисеев со мной не согласится.
И правильно...
 

[zyxman]

Признаюсь. Мне и сейчас наглядно не очевидна причина такого эффекта. То есть я не имею простого наглядного объяснения проклятью. То, что разряженная антенная решетка имеет множество мощных боковых лепестков (в отличии от одной сплошного у плотной антенной решетки), куда и уходит энергия - это результат аналитического расчета. Но "на глаз" это все равно остается для меня загадкой.
Вы можете этот эффект объяснить как-нибудь по-другому?
 :shock:  :oops:

Давайте попробуем геометрически:
Смотрите: у настоящей большой антенны соотношение энергетики между центром и краем диаграммы направленности, скажем, X, а у маленькой скажем Y, причем очевидно что при одинаковом уровне изготовления X > Y (ну грубо говоря можно сказать что у большой антенны выше КПД собирания энергии в основной пучок).
Теперь возмем включим параллельно и синхронизированно N маленьких антенн - в результате получим что соотношение энергетики потраченной полезно к улетевшей в никуда то-же Y и осталось и общий КПД системы равен КПД маленькой антенны.

Насколько я понимаю, суть в том, что у интерферометра соотношение сигнал/шум не улучшается (мощность звезды и так достаточно велика в сравнении с шумовым фоном вселенной)!
Но в том и дело, что от интерферометра именно нужно улучшить разрешение.

Кстати из этого следует интересное для нас следствие - что гипотетическая цивилизация, живущая в пылевом облаке, была-бы вынуждена делать циклопические телескопы, чтобы нормально увидеть звезды за засветкой пыли.

[Alex_Semenov]

Теперь возмем включим параллельно и синхронизированно N маленьких антенн - в результате получим что соотношение энергетики потраченной полезно к улетевшей в никуда то-же Y и осталось и общий КПД системы равен КПД маленькой антенны.

Не совсем так. Если маленькие антенны вы поставите ПЛОТНО друг к другу и диаметр этого массива будет равен диаметру большой сплошной антенный, то плохие Y диаграммы отдельных антенн сложатся "сами собой" в узкую и классную X.
При этом, если вы раздвигаете наш антенный массив (вернее прореживаете, убираете антены через одну), то качество синтезированной диаграммы (ваше отношение длинны к ширине) НЕ УХУДШАЕТСЯ. Интерферометр действительно дает качество как у сплошной тарелки. То есть диаграмма остается Х. Но она распадается на несколько боковых. Вернее, боковые диаграммы там есть всегда. Но они маленькие. А по мере раздвижения они вырастают. У системы появляется не один фокус, а множество.

Вот тут есть примеры  для сонара. Но волны они и есть волны.
http://www.beugungsbild.de/sidescan/sidescan2.html

Если искать "простое" объяснение, то его надо искать именно в интерферометрической картинен. Я буду думать. Это очень интересно... Популяризация, поиск наглядных ясных объяснений сложных эффектов – это непочетная но все равно очень интересная задача.
Кое-что я уже придумал глядя на приведенную выше картинку...
Кстати...
Данная выше ссылка порождает хлипкую но очень интересную надежду.
Дело в том что, ВОЗМОЖНО, что все сказанное про проклятье – это все касается так называемых эквидистантных антенных решеток. То есть все антенны удалены или расположены друг от друга с регулярным шагом. Это создает в пространстве дифракционную симметрию что и порождает массу боковых фокусов. Сплошная же антенна несимметрична. У нее главный фокус один. А что если и разряженный массив сделать существенно несимметричным? Неэквидистантным?
Видимо без моделирования и сложных расчетов оценить эту идею нельзя. Но возможно существует такой фрактальный узор расположения антенн, в  котором отдельные тарелки все же можно синтезировать узконаправленный главный лепесток с малыми боковыми.
Но скорей всего я ошибаюсь.
Наверняка неопубликованная работа, на которую ссылается Форвард показывает что все это – липовые надежды. Как бы вы не располагали отдельные антенны, вы получите то, что обещает теория проклятья... В фокусе у вас будет простое соотношение  S/A где S –суммарная площадь самих тарелок – А  - площадь синтезированной апертуры. Остальная энергия собирается с множестве боковых фокусов.
 :evil:

[Wyvern]

......
Я хотел расположить множество маленьких тарелок на окружности, скажем на орбите астероида или луны планеты-гиганта.. Такая окружность могла быть и 1000 км и 10 000 км. Речи не шло о двух или даже четырех (две перпендикулярно двум). Их должно было быть много. Если их заставить излучать синфазно (для чего где то в центре надо установить тактовый излучатель для каждой с длинной волны в 10-100 раз короче базовой), то мы бы получили аналог гигантской линзы Фринеля.
Но теперь ясно что идея не сработает......

Тпрруууу! В чем она НЕ сработает то?  :wink:

P.S. Вот проблЭма сформулирована в полный рост:

Располагать антенны в решетке на расстояниях, меньших половины длины волны (даже если конструкция антенн это позволяет), нецелесообразно, так как при этом перекрываются поверхности абсорбции и эффект получается слабым. Увеличивать же расстояния сверх длины волны недопустимо, так как при этом в диаграмме направленности появляются дополнительные боковые лепестки, неперпендикулярные главному направлению.

[Alex_Semenov]

Тпрруууу! В чем она НЕ сработает то?  :wink:

В центре (внутри окружности) у меня же пусто!
Излучатели относительно плотно расположены  только по  орбите. Плосткость орбиты должна была быть плоскостью линзы.
Возьмите еще раз вот этот рисунок:



Уберите центральный источник.  А множество когерентных пар (типа показанных) расположите на окружности (серый пунктир). Полечится то что я хотел.
В фокусе мы дейстительно от всех пар получим интерференционный пик. Фокус.
Все верно.
НО! Это будет не единственный фокус! Энергия собирается во всех возможных фокусах. Их надо тоже искать. И если их больше чем один энергия разделится по всем этим фокусам. На моем рисунке построен ТОЛЬКО ОДИН фокус. Но их на самом деле больше. Чем больше я добавляю в рисунок красных точек (источников волн) тем меньше в интерференционной картине остается боковых фокусов.
В пределе, скажем, у сплошной линзы Френеля (пара лизны О'Мера) фокус получается один. Там в основном ( 84%) и собирается вся энергия. Сплошная линза убивает все остальные фокусы. Как только мы ее прореживаем возникают боковые фокусы.
А у моего кольца помимо центрального фокуса возникнет множество фокусных колец где и размазывается почти вся излучаемая энергия.
Я так думаю...
Хотел бы быть неправ...

[Wyvern]

Тпрруууу! В чем она НЕ сработает то?  :wink:

В центре (внутри окружности) у меня же пусто!......
А у моего кольца помимо центрального фокуса возникнет множество фокусных колец где и размазывается почти вся излучаемая энергия.
Я так думаю...
Хотел бы быть неправ...

Имеем синфазную (!) полуволновую антенную решетку из 16 элементов размерами S(1/2 длинны волны), каждый из которых излучает энергию Еэ.
А. Располагаем элементы в сплошную решетку 4х4. Получаем  разрешение как у зеркала диаметром 4*S и в фокусе энергию 16*Еэ
Б. располагаем элементы КРЕСТОМ - 8 по горизонтали и 8 по вертикали соблюдая в рядах синфазность ....
Вопрос: чему теперь равно разрешение и энергия в фокусе?  :wink:

[Alex_Semenov]

Тпрруууу! В чем она НЕ сработает то?  :wink:

В центре (внутри окружности) у меня же пусто!......
А у моего кольца помимо центрального фокуса возникнет множество фокусных колец где и размазывается почти вся излучаемая энергия.
Я так думаю...
Хотел бы быть неправ...

Имеем синфазную (!) полуволновую антенную решетку из 16 элементов размерами S(1/2 длинны волны), каждый из которых излучает энергию Еэ.
А. Располагаем элементы в сплошную решетку 4х4. Получаем  разрешение как у зеркала диаметром 4*S и в фокусе энергию 16*Еэ
Б. располагаем элементы КРЕСТОМ - 8 по горизонтали и 8 по вертикали соблюдая в рядах синфазность ....
Вопрос: чему теперь равно разрешение и энергия в фокусе?  :wink:

 :shock:
Гм...  Не могу поверить... Действительно логично... Именно крест... не кольцо...
"вот что крест жывотворящий делаеть!" (с)
Все равно не верится.
Неуже ли сработает?
А что будет на диагоналях?
 :?:  :?:
Нужно представить трехмерную интерференционную картину.
Когда я брал кольцо я как раз сразу сообразил что в любой секущей плоскости интерференционная картина абсолютно одинакова.
А здесь?

[Wyvern]

......
Б. располагаем элементы КРЕСТОМ - 8 по горизонтали и 8 по вертикали соблюдая в рядах синфазность ....
Вопрос: чему теперь равно разрешение и энергия в фокусе?  :wink:

 :shock:
Гм...  Не могу поверить... Действительно логично... Именно крест... не кольцо...
"вот что крест жывотворящий делаеть!" (с) .....

Воистину в натуре! (с)  :lol:

На самом деле такая конфигурация даст четыре(упрощенно) побочных лепестка - на них уйдет 17% энергии. Можно добавить еще четыре линии по диагонали (тоже христианский символ, кстати - православный), причем вдвое короче - тогда побочных лепестков будет 16, но потери будет всего несколько %   :wink:

P.S. Ровно та же проблема стоит у РЛС и острее - для звездолетчика боковые лепестки - потеря энергии, а для РЛС это кроме того еще и Харм под ребро. И вот как она в т.ч. решается: http://www.rusarmy.com/pvo/pvo_vvs/rls_nebo-ue.html

[Wyvern]

Вспомнил! Надо гуглить: "антенные решетки с незаполненной апертурой" и  "крест Миллса"

[poruchik]

Возвращаясь к теме чернодырчатых звездолетов.
Моисеев спрашивал про популярную литературу. Так вот, все уже украдено (придумано) до нас . Качайте в инете:  И.Д. Новиков "Энергетика черных дыр"

[Wyvern]

Возвращаясь к теме чернодырчатых звездолетов.
Моисеев спрашивал ......

Ух ты! Моисеев нашел ЧД ближе 50 пк?  :lol:

[tagus]

Ух ты! Моисеев нашел ЧД ближе 50 пк?

Ну, может, нашел способ производства из подручных материалов?  По-моему чернодырчатые звездолеты еще нереальнее, чем антиматерчатые.

[poruchik]

Ух ты! Моисеев нашел ЧД ближе 50 пк?

Ну, может, нашел способ производства из подручных материалов?  По-моему чернодырчатые звездолеты еще нереальнее, чем антиматерчатые.

Это я предлагал чернодырчатые, а Моисеев просто спросил где попопулярнее почитать.
А насчет нереальности тут практически все, что обсуждалось на данный момент технически нереально. Начиная от термояда, т.к. реально ни один проект не просчитывался досконально на реальность воплощения. Даже по ядерным движкам с газофазной зоной (на что примитив по сравнению со здешними замахами) и то реализация под вопросом в силу больших технических сложностей.
Так что чернодырчатые имеют такое же право на существование, как и аннигиляционные и пр. здесь заявлямые.

[tagus]

А насчет нереальности тут практически все, что обсуждалось на данный момент технически нереально.

Оно-то так, но уровень нереальности сильно разный. Если у термояда, в принципе, проблемы только технологического плана, у антиматерии - энергетического и технологического, то черную дыру взять просто негде. Если, конечно, у вас в рукаве не припрятана идея производства черных дыр из бытовых отходов.

[poruchik]

Оно-то так, но уровень нереальности сильно разный. Если у термояда, в принципе, проблемы только технологического плана, у антиматерии - энергетического и технологического, то черную дыру взять просто негде. Если, конечно, у вас в рукаве не припрятана идея производства черных дыр из бытовых отходов.

Технологические проблемы термояда длятся уже более полвека и конца им не видно, если мы говорим про управляемый термояд. Антиматерия при ближайшем рассмотрении ее эффективности при сегодняшних технологиях получения и эксплуатации тоже внушает большие сомнения. Поэтому уровень нереальности примерно одинаков. Просто развитие знаний и экспериментов по этим направлениям разный. А по получению черных дырок вообще спорят. Но возможно и получится что нибудь на коллайдере. Ведь есть же вероятность по какой то там теории получить нестабильную микрочернодырку.
Кстати нереальность не помешала И.Д.Новикову почти 30 лет назад провести прикидочный анализ энергоустановок на базе черных дыр. Почитай, интересно

[Alex_Semenov]

Так...  по поводу креста Миллса.

Вспомнил! Надо гуглить: "антенные решетки с незаполненной апертурой" и  "крест Миллса"

Погуглил слегка. И по-нашему и по-буржуйски. Увяз. Одно и то же а того что надо нет.
Лучшее что нашел, вот здесь:
http://www.astronet.ru/db/msg/1172503
Поигрался формулами. Вот что получилось:



Если ее покрутить (меняя угол от 90 до 0) то можно представить как выглядят боковые лепестки.  
Но!
Все источники говорят одно и то же и никто не говорит самого важного для меня. Здесь как раз чувствуешь очень сильно недостаток образования в этой области. Никогда не считал антенны.
И так.
Вот это очень важно.
У меня возникла надежда что я нарвался на нужного человека...

На самом деле такая конфигурация даст четыре(упрощенно) побочных лепестка - на них уйдет 17% энергии. Можно добавить еще четыре линии по диагонали (тоже христианский символ, кстати - православный), причем вдвое короче - тогда побочных лепестков будет 16, но потери будет всего несколько %   :wink:

P.S. Ровно та же проблема стоит у РЛС и острее - для звездолетчика боковые лепестки - потеря энергии, а для РЛС это кроме того еще и Харм под ребро. И вот как она в т.ч. решается: http://www.rusarmy.com/pvo/pvo_vvs/rls_nebo-ue.html

Про РЛС понятно. Но это "шашечки". Нам же "ехать"...

Как вы считали (где взяли) 17%?
Это площадь (интеграл) главного лепестка?
правка. Я имел в виду 100-17, разумеется.
Площадь главного лепестка 83%.
Сразу возникает совсем детский вопрос.
Когда мы считаем линзу Френеля  (паралинзу) то всегда речь идет о так называемой первом ноле зоны Айри (или Эйри). Это кольцо в те самые 84%. То есть  в  пятне d = 2.44*L*S/D  собитается только часть энергии даже ею. Это вытекает из той же теории дифракции. В сплошной линзе мы согласны терять 16%. Если для парлинзы построить лепесток (как для антенны) то, что будет эта самая потеря? Те же боковые лепестки?
То есть у Креста Миллса фокусировка всего на 1% хуже чем у сполшной линзы?
Как-то не верится...
Далее.
Восьмиконечный крест. Нигде не нашел упоминания о нем. Это из засекреченных источников?
Что значит несколько процентов? Точнее можно? Где взять для такого креста диаграмму?
На что можно сослаться в конце концов?
Вопрос тонкий.
Я как-то уже здесь сказал что ни один умник УЖЕ не придумает ничего принципиально нового в области технологии межзвездного путешестия не сможет. Хот десять раз обгадится - поезд ушел! Профаны не верят. Но это ПРОФАНЫ! Я сказал, что реальные находки, изюминки в области МП возможны только на уровне узкоспециальных знаний. Так вот, то за что мы здесь зацепились – пример этого. Надо быть хорошим "антенщиком" чтобы сказать новое слово (вернее добавить свою запятую) к уже сказанному предшественниками типа Форворда, Мэттлофа, Лэндиса, Фрисби.
Смотрите.
Крест это даже круче чем кольцо. Если мы используем малое тело (скажем ядро кометы) то натянуть восемь вертикальных "лифтов"  по 500 – 1000 км не представляетс неразрешимо-сложной инженерной проблемой. Расположив вдоль них излучатели и нужным образом их синхронизировав (это отдельная проблема, не спорю) мы получим синтезированную аппретуру в 2000 км. Астероид (или ядро кометы) является прекрасным фундаментом для такой антенны. Если вы запускаете с ее помощью зонд-парус в 100 т, например, то сообщив ему 0.5с вы (без учета релятивизма) получите обратный импулься в 15 000 000 000 кг*м/с. Масса в 10^15 кг (приблизительно) как раз то что нам надо чтобы нас не сильно снесло за время разгона.
Далее. Энергия. Нам понадобятся Тераватты энергии для излучателя.
И потребуется солидная инфраструктура генераторов.  Главнейшее достоинство парусников - двигатель никуда не летит. Он остается дома. И может иметь какие угодно большие размеры.
Астероид (а еще лучше кометное ядро ибо ее лед – это запас холода для тепловых машин!) самое что ни на есть нужное основание для "двигателя".
В общем на базе вашего "животворящего" креста сразы вырисовывается интересный проект. Проект получается относительно реалистичный.
Оговорюсь сразу. Я не веду здесь речи о пилотируемом (всем так желаемом) межзвездном полете. Для него действительно пртребуется гигантская энергосисетма. Я говорю об относительно скромной автоматический миссии. Я говорю о технологии зондов фон-Нейманов.

Возвращаясь к восьмиконечному кресту. Чтобы собрать сколько-нибудь претендующую на серьезность статью, мне нужны конкретные зацепки. Конкретнце цыфры или оценки из какойн-нибудь надежном монографии. А ее, увы я вряд ли найду.

Вот тут как раз и проявляется недостаток меня как специалиста широкого (но не глубокого) профиля...
 :oops:

[Alex_Semenov]

Технологические проблемы термояда длятся уже более полвека и конца им не видно, если мы говорим про управляемый термояд. Антиматерия при ближайшем рассмотрении ее эффективности при сегодняшних технологиях получения и эксплуатации тоже внушает большие сомнения. Поэтому уровень нереальности примерно одинаков.

Если бы вы знасли сколько этой вашей "мудрости" лет.... Баян настолько заезженный...
А выход?
Ждать чудес от фундаментальной науки?
Я ЗУБ ДАЮ. Нихрена не будет. Через 100 , 1000 , 1000 000 лет.

[JoJo]

           
Я В ТРАУРЕ....[/size]
           

Может Вас утешит это?
http://infox.ru/science/lab/2010/01/15/airywithbesselmakerobustlightbullets.phtml

Физики, наконец, создали настоящие «световые пули», за которыми не тянутся опасные хвосты. Сделать очень плотные сгустки световой энергии, которые летят со скоростью света и при этом не расплываются, помогло объединение двух прежних методик, основанных на световых пучках Бесселя и Эйри.

[Alex_Semenov]

           
Я В ТРАУРЕ....[/size]
           

Может Вас утешит это?
http://infox.ru/science/lab/2010/01/15/airywithbesselmakerobustlightbullets.phtml

Физики, наконец, создали настоящие «световые пули», за которыми не тянутся опасные хвосты. Сделать очень плотные сгустки световой энергии, которые летят со скоростью света и при этом не расплываются, помогло объединение двух прежних методик, основанных на световых пучках Бесселя и Эйри.

Нет не утешит.
Там речь идет о световых импульсах, насколько я понял еще и немонохромотичных (полихроматичных?). Используется крайне сложная (нелинейная) оптика. Энергии - мизерные. Задача - абсолютно не та.
Смущает то, что речь идет менно об пучках. Видимо в этом вся соль.
Короткий пучек можно собрать хитрым образом. Я даже догадываюсь за счет чего. Но НЕПРЕРЫВНЫЙ луч...
 :?:  :?:  :?:
Я конечно не уверен, но ПОКА от этой технологии до моей проблемы как от квантовой телепортации состояний частиц до телепортации тел на межзвездное расстояние. То есть бесконечность... В огороде бузина а в Киеве дядька.
Вполне допускаю, что все сходства на уровне названия и ассоциаций
 
Нет, надежда есть, но крайне слабая. Природа все реже и реже делает нам царские технологические подарки. Их размер и частота падает год от года по экспоненте. "Уголь мельчает и его становится меньше."
Людям надо что-то там в томографах нацелить? Ради бога! ЭТО ЕЩЕ МОЖНО. Но сконцентрировать ТЕРАВАТТЫ в нерасходящийся непрерывный поток... да еще и дешево (используя установку в несколько км в диаметре). Гм... Я думаю это будет на уровне получения тонн антиматерии или поступление в продажу карманных термоядерных реакторов.
Еще раз.
Я не утверждаю безаппеляционно. Это мое ИМХО. Мое ощущение. "Выстраданное", наблюдением за общей динамикой развития науки, цивилизации. Я "совковый" программист. Универсал. Помимо того, что я быдлокодер, я хочешь не хочешь, системный аналитик. "Мапер". Тем и кормлюсь.
И при оценке данной проблемы  я не могу не опираться на оценки системы в целом. А они увы не утешают. Отдельные искорки надежды (типа предложенной вами) совсем не о чем не говорят. Это как с программой "Созвездие". Когда Буш ее объявил я не поверил что это будет воплощено в реальность. Слишком это противоречит системным тенденциям цивилизации в целом. И вот теперь мы знаем, что я был прав.
Люди очень сильно ждут от науки новых прорывов. Поэтому бросаются на любой намек и жадно ждут когда же это разовьется до промышленных образцов. Образцы появляются. Будут образцы! Но это будет новый томограф, сканер какой,... то есть "стиральная машинка" но не "звездолет".
Понимаете?

[ОАЯ]

Alex_Semenov:
 ИМХО: Не мое это дело, но не тратьте на это сил. Примите за аксиому: диаграмма луча от параболоида на уровне энергии в 0,7 это 3 градуса. Можете комбинировать с этим как хотите. И самый длинный лазер теряет когерентность уже через сотню километров. Хотя я до сих пор не знаю для чего вам это.