Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[КотКот]

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.

Разгонять межзвездник

[ОАЯ]

Разгонять однозначно. Но зачем когерентность? - но это не вопрос. Вернее он не требует ответа. Помилуйте.

[Alex_Semenov]

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.

Гм... А вы уверены?
Дело в том, что даже когда я игрался с вышеприведенной диорамой креста (да и полосы) очень хорошо видно что как только я увеличиваю D (диаметр апертуры) и (или) уменьшаю L (длину волны) главный лепесток стразу же схлопывается в вертикальную линию.
Это очевидное явление. С точки зрения оптики существует широко известное простое уравнение для любой  оптики (линза, зеркало):

d= 1.22*L*S/D

d – диаметра  фокусируемого пятна энергии первого нуля Эйри (84% всей энергии):
L – длинна волны
S – расстояние (фокусное)
D  - диаметр апертуры.

Роберт Форвард в качестве фокусирующей системы выбрал гигантскую (1000 км) в диаметре линзу Френеля.
Детали:
http://go2starss.narod.ru/pub/E001_FBPPS.html
http://go2starss.narod.ru/pub/E002_LSIP.html
http://go2starss.narod.ru/pub/E008_DSH.html
но самое главное (из-за чего весь сыр бор):
http://path-2.narod.ru/02/02/rit.doc

Везде:
d  - это диаметр паруса, D – диаметр фокусирующей (направляющей энергию) системы.
Исходя из ее диаметра он и высчитывает расстояние S фокусировки. Кстати он собирается фокусировать энергию на МЕЖЗВЕЗДНЫЕ расстояние 5-10 св.л. Ибо он хочет не только разгонять но и тормозить светом свои парусники.
Наша задача скромней.
"Нам бы только взлететь" (с)
Но и в этом случае дистанция разгона получается очень большой. И если мы выбираем волны подлинней (от микрометра до миллиметра) то нам нужна гигантская апертура. Борьба за ее получение здесь и обсуждается.

Разгонять однозначно. Но зачем когерентность? - но это не вопрос. Вернее он не требует ответа. Помилуйте.

Конечно, собственно говоря, разгонять парус можно любым светом. Ни монохроматичность ни когерентность (синфазность) не нужна. Его импульс: P= 2E/c
E – энергия света c – скорость света. Но!
Когерентность нужна для синтеза аппертуры. Если же вы используете линзу Френеля то вам нужна  только монохроматичность. Сильно различающиеся по длине волны лучи будут собираться в разных фокусах. Энергия размажется.
А если вы синтезируете апертуру, то вам нужна и когерентность.
Другая толстая тонкость – реальная апертура фокусируемого луча. Та же линза соберет в пятно d луч ТОЧЕЧНОГО  источника света. Но реальные излучатели не бывают точечными. А любая аппертура имея диаметр a  даст в фокусе изображение в (S/R)*a.  
Где S – фокусное расстояние (дистанция разгона), R  - расстояние от лизны до излучателя.
То есть пятно станет мног больше чем рассчитанный нами дифракционный ноль.
Для излучателя "точку" можно получить только для когерентных волн за счет фазового синтеза.
Форвар так и делает (в романе "Мир Роша") сначала он синтезирует у Меркурия "лазерную точку" собирая и соединяя по фазам лучи от 1000 отдельных станций-излучателей а потом уже фокусирует этот луч через линзу на далекий парус "Прометея".

Мне не ясно почему вы говорите что когерентность лазера теряется через сотню километров?
В вакууме?
За счет чего?
Насколько я понимаю, ИНДУЦИРОВАННОЕ излучение тем и отличается от спонтанного (скажем теплового), что вышибленный фотон имеет идеально ту же фазу что и фотон-индуктор. Хотя конечно же всегда будут легкие различия.
Но даже если фазы чуть разбегаются, то будучи идеально монохроматичным (идеально заданной длинны волны) луч эту разницу будет сохранять сколь угодно долго.
Или я чего-то не понимаю?
Радиоисточники, разумеется, плавают. Как по фазе так и по частоте. Поэтому сколь угодно когерентный и монохромный луч через километры "расползется". Но мы говорим об излучении лазеров и мазеров.
Хотя опять же я могу не знать тонкостей.

[Alex_Semenov]

кстати, только сейчас сообразил. Когерентность нужно соблюдать только в пределах апертуры. То есть на 500-1000 км поперек синтезированной оптики. Пока мы синтезируем "точечный узконаправленный источник света". Поэтому, думаю всеми параметрами ("плаваньем" как фаз так и частот) впроле можно управлять.
Нет?
Хочу услышать мнение профессионалов. Пускай узких но спецов!

[Зайцев Леонидович Александр]

Давным-давно, целых 2010-1969=41 год тому назад Г. М. Хованов в работе "Темпы развития цивилизаций и их прогнозирование" отмечал:

"...фундаментальной причиной также служит большое различие (десятки тысяч раз) между расстояниями до последних планет Солнечной системы и до ближайших звёзд. Это различие означает, что после изучения и освоения Солнечной системы некоторое время изучать и осваивать будет нечего"

С тех пор энтузиазма лишь поубавилось...

[Alex_Semenov]

Давным-давно, целых 2010-1969=41 год тому назад Г. М. Хованов в работе "Темпы развития цивилизаций и их прогнозирование" отмечал:

Если бы я хотел показать насколько сложней межзвездный полет, то я бы сравнивал не расстояния как  Г. М. Хованов  (десятки тысяч раз) а необходимые для преодоления этих расстояний ЭНЕРГИИ.
Если для полета между планетами нужны скорости примерно десятки км/с, то для преодоления примерно в те же сроки  расстояния в 10 000 раз большие, нужны скорости, соответственно, в 10 000 раз большие. Логично?  Но, как учит нас  элементарный учебник физики, кинетическая энергия любого тела  Е= mv^2/2. То есть энергия тела растет квадратично от скорости. Таким образом, чтобы увеличить скрасть корабля в 10 000 раз вам нужно увеличить его энергию в 100 000 000 раз. В 100 миллионов раз!
То есть чтобы преодолеть в 10 000 раз большее расстояние надо как минимум, добывать энергии в 100 миллионов раз больше.
Согласитесь, эта цифра куда эффектней!
Почему Г. М. Хованов не привел ее?

Я полагаю потому что в 60-х сотни миллионов  приложенные к такой категории как "энергия" никого бы не смутила. Ведь в тех же 60-х  Кардышев построил свою знаменитую классификацию цивилизаций (фактически логарифмическую шкалу энергий). Для цивилизации II-го типа энергозатраты в миллиард раз большие чем теперь (мы себе можем помыслить) выглядят просто мизерными! Поэтому Хованов вряд ли кого напугал бы тогда миллионнным разрывом по энергии.
На дворе все еще бурная индустриализация. В 60-х у нас все (надои, выплавка стали, выработка энергии)  ростет по экспоненте. Да и не только у нас! Экспоненциальный рост – это неизбежная динамика индустриального мира. Теперь мы знаем что это не благо а бич нашей цивилизации. Без экспоненциального роста (вечного житья в кредит у будущего) ему наступит просто кердык. И никто кердыка в 60-х не ждал (разумеется). Его до сих пор не все ждут... Экологическое сознание уже пробивается, но над прогрозами Римского Клуба все еще смеются.
Поэтому миг первого старта человека к звездам не выглядел тогда, в 60-х таким уж далеким. Ведь экспонента  (y= A^x) роста энергетической мощи цивилизациии с легкостью "бьет" полиному (y=x^2) энергозатрат на межзвездные полеты.
В этом был цымис, зерно научного оптимизма 60-х...
Поэтому расстояния в 10 000 раз никого не пугали.
Что сейчас?
Поубавился ли энтузиазм?
Поубавилось ума у массового мыслителя... Это однозначно.
Так новейшая псвевдо-реалистичная фантастичка от Камерона уже с легкостью совместила энергетический кризис на Земле с межзвездными коммерческими перелетами. Народ сожрал и не поперхнулся.
Но относительно умные (все мы умны относительно, а абсолютно – дураки дураками) догадываются, что дело пахнет керосином.
И очень давно.
Так с 70-х фантастика (где еще умных набрать? только среди писателей) перешла на "гравицапную тягу". Фантасты первыми же предали научный прогресс. Те же Стругацие например.
Все надежды "передовой молодели" теперь тоже только на гравицапу. На неожиданный дар науки. А если без дураков и словоблудия, то  на волшебство. На мракобесие. И чем дольше волшебства не будет, тем больше будет надежд. Только гравицапа способна просверлить дыру в пространстве и без ста миллионных энергозатрат доставит нас на другой конец света вопреки надвигающемуся энергетическому кризису.
Ведь в чем соль проблемы?
На самом деле нам нужно для МП не только в 100 миллионов раз больше энергии. Она должна в 100 миллионов раз стать ДЕШЕВЛЕ... А это противоречит очевидным мировым тенденциям.
Нефть дорожает. Грязь (из которой слагалась в конечном итоге стоимость  киловат-часа) дорожает! Что уж там говорить о лунном гелии-3?!
Цена того теперь действительно рванет по экспоненте вверх. Не его добыча, а именно стоимость! Стоимость не только экзотического гелия. Стоимость ВСЕГО. Легированной стали, медных  проводов, даже пластмассы!...
А значит наукоемкие источники энергии (атомные термоядерные) становятся неокупаемыми.
Единственное что безмерно упадет в цене –  человеческой жизни. Того чего на этой планете более чем в избытке (за 6 миллиардов и будет расти "по инерции" еще до 9-10 минимум)
Тут не только о межзвездных, о межпланетных полетах надо забыть!
Но меня такой поворот событий не смущает.
Я с вами, Александр Леонидович, более чем согласен.
Но из этого автоматически  не следует, что не надо заниматься освоением мирового пространства реактивными приборами в мятежном, голодном Петраграде. Кто-то должен это делать именно там. Не вызывать дух Наполеона, не произносить пламенные речи перед пролетариатом, а именно исследовать инженерные проблемы межзвездного путешествия. Именно в такого рода "бессмысленных" действиях в такое именно время и кроется истинный смысл, сама суть того, что мы  называем "разумом".
Нет?

Александр Леонидовичь, вы как профессионал, можете мне помочть
с  диаграммой восьмиконечного креста Миллса?

[lll]

Дался Вам этот крест Миллса... Это антенна. Интерферометр такой. Из диполей (не квантовая теория, классическая волновая - Вы же кванты собрались отражать). Крест он только потому, чтобы повысить разрешающую способность в (одновременно) двух перпендикулярных направления - локализовать точку на небесной сфере. Всё. При этом, грубо говоря, неважно, из каких антенн (диполей или других) построен этот крест. Важен способ регистрации сигналов. В огороде бузина.

[Зайцев Леонидович Александр]

Давным-давно, целых 2010-1969=41 год тому назад Г. М. Хованов в работе "Темпы развития цивилизаций и их прогнозирование" отмечал:

Если бы я хотел показать насколько сложней межзвездный полет, то я бы сравнивал не расстояния как  Г. М. Хован  (десятки тысяч раз)

...Александр Леонидовичь, вы как профессионал, можете мне помочть
с  диаграммой восьмиконечного креста Миллса?

его фамилия Хованов

про крест Миллса -- полностью согласен с III -- не надо на этом кресте зацикливаться...

[Wyvern]

...... Таким образом, чтобы увеличить скрасть корабля в 10 000 раз вам нужно увеличить его энергию в 100 000 000 раз. В 100 миллионов раз!
То есть чтобы преодолеть в 10 000 раз большее расстояние надо как минимум, добывать энергии в 100 миллионов раз больше.
Согласитесь, эта цифра куда эффектней!
.....Так с 70-х фантастика (где еще умных набрать? только среди писателей) перешла на "гравицапную тягу". Фантасты первыми же предали научный прогресс. Те же Стругацие например.
Все надежды "передовой молодели" теперь тоже только на гравицапу. .....

И гравицапа таки придумана - труба Красникова. Сверхсветовое перемешение в рамках и НЕ нарушеющее эйнштейновскую ипохондрию, НЕ вызывающее парадоксов.
Проблемка только одна. Если при реактивном движении энергия растет как квадрат скорости, то труба Красникова - не отменяя реактивного принципа! - требует даже не куба, а NNN-степеней. Т.е. энергетики сравнимой с звездной....

[Дмитрий Виницкий]

Осталось только придумать способ реализации А так - да, всё готово!

[Wyvern]

Осталось только придумать способ реализации А так - да, всё готово!

Даже реализация готова - батарейки нет  :wink:

[Alex_Semenov]

его фамилия Хованов

Спасибо, я исправил.

про крест Миллса -- полностью согласен с III -- не надо на этом кресте зацикливаться...

То есть, вы хотите сказать что все сказанное две страницы назад Wyvern об этом "чудо-кресте" – ерунда? В чем тогда он не прав?

[Alex_Semenov]

по поводу гравицапы.
Это не просто ржавая гайка. Эта – самая ржавая!
Гравицапа луц не хавает!
Соображать же надо!

[Зайцев Леонидович Александр]

по поводу гравицапы.
Это не просто ржавая гайка. Эта – самая ржавая!
Гравицапа луц не хавает!
Соображать же надо!:)

и ещё одно пожелание -- нельзя-ли сменить face на чуть более привлекательный?

[Alex_Semenov]

Дался Вам этот крест Миллса... Это антенна. Интерферометр такой. Из диполей (не квантовая теория, классическая волновая - Вы же кванты собрались отражать). Крест он только потому....

А кванты не волны? Нет, я знаю что это частицы. Я в том смысле, что выводы волновой теории света на эти странные частицы распространяются с точностью, которая нас БОЛЕЕ чем устраивает. Поэтому РАЗНИЦЫ в нашем случае нет никакой.
Вы видимо не читали нашу беседу с Wyvern две страницы назад. Иначе бы не стали мне популярно объяснять то, что я и так уже знаю.
Wyvern сказал страницу назад, что синтезированая апеертура по схеме крест Миллса имеет в главном лепестке 83% всей энергии. Это очень неплохо. Далее он сказал что восьмиконечный крест (в два раза меньший крест  внутри большего повернутый на 450) дает массу лепестков но они заберут всего пару процентов энергии. То есть ситуация еще лучше! Почти вся мощность уйдет по лучу на парусник. И мы может обойти проклятье антенных решеток.
Это было бы просто восхитительно!
И вы предлагаете так просто бросить эту идею и заняться балабольством о гравицапах?!

[ssb]

Я за всеми этими перепетиями относительно выяснения принципов построения антенных решёток упустил нить...
Что требуется, получить узкий направленный луч  1) любой ценой,  или  2) оптимизируя абстрактное соотношение "кол-во излучателей"/направленность,  или же таки 3) оптимизировать стоимость принимая во внимание технологичность изготовления решётки (как напр.  выстраивая излучатели в кольцо вдоль орбиты)

[lll]

Я за...перепетиями... построения антенных решёток упустил нить... Что требуется, получить...

Этого, похоже, никто и не знает

крест Миллса имеет в главном лепестке 83%

Да пожалуйста. А простой диполь "имеет" в двух лепестках 100, а если поставить рефлектор и директор то вообще... волновой канал с тем же 80%ым главным лепестком.  Ещё раз, очень грубо, крест Миллса - это тоже волновой канал. И придуман он совсем не для излучения а как многоэлементная приёмная антенна широкого частотного диапазона с вполне определённым алгоритмом включения элементов для повышения разрешающей способности на достаточно длинных волнах (Вы свои парусники тоже (деци)метровыми гармоническими колебаниями питать будете?) именно на таких, на каких физически невозможно построить параболоид такой геометрии. Лепестки эти, прозрачно вам намекнул, считаются из кл.волновой теории, а экспериментально измеряются  "приблизительно". Там вообще ещё ширина этого лепестка есть.Возьмите полуволновой диполь, хоть километрокого диапазона и поставьте протяжённый рефлектор - у Вас вся энергия будет в "главном лепестке"

[Alex_Semenov]

и ещё одно пожелание -- нельзя-ли сменить face на чуть более привлекательный?

Можно.
Но нужно ли?
В принципе я везде стараюсь пользоваться одним аватаром, что в ЖЖ и на астрофоруме.Но здесь так получилось, я использую этот. Никто не жаловался. Хотя конечно...
Рожа неприятная...
Я подумаю.

[Дмитрий Виницкий]

А по моему - красавчик! Те, кому А.Зайцев шлёт шифровки, могут оказаться куда неприятнее

[Wyvern]

2Alex_Semenov

http://www.airalania.ru/airm/172/38/index.shtml

И определитесь наконец что такое "ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ"  :lol: Я не предлагаю чудесов чудесатых - общая энергия в центральном лепестке будет меньше суммы энергий всех элементов решетки. 17% взял практически от фонаря- когда то очень давно делал расчет, он весьма сложен (а для меня с моей математикой вааще на грани) - где сей рассчет - не знаю, он бумажный был, для РЛС.....
Но вы же практически РЕШИЛИ ту же задачу только ГРАФИЧЕСКИ - посмотрите на Вашу же диаграмму - размерность пиков :wink: