Солнечные паруса.

[privalov]

Можно ли для разворачивания и стабилизации паруса использовать электрические или электромагнитные силы?

Рисуете вы красиво. Но предложенная вами система развертывания паруса работать не будет. Слишком сильный ток разрывает провод и нарушает явление сверхпроводимости. Второй эффект сильнее, зато первый проще оценить. К сожалению, даже первого эффекта более чем достаточно, чтобы зарубить идею на корню.

Очень-очень грубо, по порядку, можно считать, что максимальное усилие на продольный разрыв сверхпроводника относится к силе, с которой кольцо растягивает парус, так же, как квадрат диаметра кольца относится к квадрату диаметра сверхпроводника. Если мы примем такое допущение, у нас получится, что при 10-ти километровом парусе растягивающее кольцо должно преставлять из себя стальное бревно диаметром 35 сантиметров, весить оно будет 35 тысяч тонн, а для его выведения на орбиту потребуется бесь бюджет NASA без остатка на протяжении 93 лет. Рассчеты приведены ниже, сильно извиняюсь за невразумительность. И это принята во внимание лишь усилие на продольный разрыв сверхпроводника, а усилие на поперечный разрыв будет вообще астрономическим.

прочность стали на разрыв   220   кг/мм2
Или   220000000   кг/м2
На один сантиметр периметра паруса должна действовать сила   1   грамм
Или   0.001   кг
Или   0.1   кг/метр
Диаметр паруса   10   км
Или   10000   м
Диаметр сверхпроводящего провода   0.356983473   м
Площадь продольного сечения 1 см проводника   0.003569835   м2
Максимальное усилие на него   785363.6412   кг
Разница в расстоянии   28012.50128   
Разница в расстоянии, в квадрате   784700227.7   
На один сантиметр периметра паруса должна действовать сила   0.001000845   кг

Периметр паруса   62831.85307   м
Площадь поперечного сечения сверхпрововодящего кольца   0.100088943   м2
Объём кольца   6288.773759   м3
Масса кольца   35217.13305   тонн
Стоимость выведения на Шаттле   1.40869E+12   $
Или   1408.685322   млрд.$
Или бюджет NASA за    93.9123548   года

Как бы далеко мы не засандалили заряд от себя, он все равно рано или поздно к нам прилетит назад. Это совйство всех потенциальных полей. А электрическое поле - такое.

А еще для любого потенциального поля есть своя скорость убегания.

Даже если мы и убежим от тех частиц, которые отослали куда подальше, быстро найдутся другие, поближе, которые неприменуть прилипнуть к голому заряду.

Вот это верно.

[privalov]

Но как  можно заставить линзу блуждать в одном месте космического пространства вместо движения по своей орбите дабы всегда оставаться с большой точностью на одной прямой между излучателем и парусом?

Я не смог найти красивого решения.

Поэтому у меня принципиальный вопрос. Откуда известно, что линза именно пропускающая, а не отражающая? Из чего вообще можно сделать преломляющую линзу для СВЧ? Отражающую - понятно, это просто сетка из проволочек, каковую мы имеем счастье наблюдать на любом радаре. А преломляющую - это как?

У отражающей линзы, или попросту параболического рефлектора, проблемы с местоположением нет - орбита может быть любой.

[Alex_Semenov]

Я, к сожалению, механик по другой части, но мне представляется, что баллистикам эта задача по плечу. (любая работа, которую должен делать другой, представляется простой и легкой).

Я тоже свой хлеб зарабатываю далеко не небесной механикой. Но поиграть со школьными формулами люблю. "Тяжелое" наследие советского прошлого. Детство без персонального компьютера, но с журналом "ЮТ" и "ТМ".

а какие-либо еще технические подробности по этому "Прометею" есть?

Фактически, почти все данные, что у меня есть я привел. Посмотриет  еще здесь.
Википедия: http://en.wikipedia.org/wiki/Rocheworld
Очень сжато и по сути.
Если есть  лишние электронные 7.49$, то можете купить сам  роман Форварда. Опять же в электронном виде и естественно на английском. Здесь:
http://www.fictionwise.com/eBooks/eBook4183.htm?cached
Если жалко или нет (как у меня), то остается читать отрывки там же и рассматривать картинки внизу. Картинки – главный источник информации.  Они кое-что содержит (на часть из них и дана ссылка в моих постах выше). Кое-что можно вычислить самому (например, плотность материала паруса или площадь концентратора солнечной энергии на одном меркурианском спутнике). Вряд ли чтение самого романа даст много больше. Проект очень даже поверхностно проработан, думаю. Только для реализма событий в романе. Хотя душ и стиральная машинка на схеме "Стрекозы"  показан. )
Если наберете в поисковике "Rocheworld" вывалится масса ссылок на обложки. Во всяком случае, мне ничего более толкового найти не удалось. (За парой исключений, но эти ссылки я сейчас просто так не найду. Там в основном было что-то новое о параметрах двойной планеты,  составе атмосферы, флоуэнах и т.д. и т.п. То есть несущественные для нас новые данные).
По поводу "Старвиспа" и "Суперстарлайта" тоже смотрите ссылку выше. Это фактически все что есть (ссылок в сети много но они содержат одно и то же). О "Starwisp" есть на Вики, но крохи и кто-то сильно за последнее время там данные перепахал.

Если вас интересуют межзвездные паруса вообще, то вот дельная ссылка: http://www.aleph.se/Trans/Tech/Space/laser.txt

Можно еще что-то найти. Но это уже крохи. В основном "белый шум". Кочует одно и то же из заметки в заметку. Ничего существенно нового.
По-русски в сети на эту тему – вообще голяк.
Кажется...
Хотя, возможно я просто не знаю?

[Alex_Semenov]

Рисуете вы красиво. Но предложенная вами система развертывания паруса работать не будет.

Спасибо. Да это не я, а "Word", который всегда под руками. О сути идеи:

Очень-очень грубо, по порядку, можно считать, что максимальное усилие на продольный разрыв сверхпроводника относится к силе, с которой кольцо растягивает парус, так же, как квадрат диаметра кольца относится к квадрату диаметра сверхпроводника.

А можно х-Ф-ормулу? ("Формула! где формула!" Я понимаю, что это надо проинтегрировать... Но, блин, теормех, сопромат  и матан. поднимать... лень, честно говоря. Легче списать из толмуда.
Но толмуда тоже нет, а искать где-то - тоже работа. А формула  ценная, хотя не настолько...
В общем, если несложна – поделитесь. Буду признателен.
По сути:

Если мы примем такое допущение, у нас получится, что при 10-ти километровом парусе растягивающее кольцо должно преставлять из себя стальное бревно диаметром 35 сантиметров, весить оно будет 35 тысяч тонн, а для его выведения на орбиту потребуется бесь бюджет NASA без остатка на протяжении 93 лет.

Все верно.
НО! Из ваших рассуждений получается, что даже 10-км магнитный парус (который тоже есть токовая петля) никуда не годится. А там ток не просто работает на разрыв, но создает солидное поле для захвата как можно большего числа заряженных частиц солнечного ветра.
См. по идее магнитного паруса, например, здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_sail
Но есть куда более дельная ссылка по теме магнитного паруса:
http://casa.colorado.edu/~danforth/science/magsail/magsail.html
Дельная, потому как там даже вычислительная модель приведена.
У них 20 км в диаметре контур, получился массой всего в 36 тонн.
6 мм кабель с током 6 МА сложной структуры с  Ba2Cu3O7Y (сверхпроводник с Крит. т. 90К ).
Но, кажется (давно читал не помню) они на разрыв конструкцию так как вы не считали.
Лохонулись, буржуи?
Или у них усилие меньше? (надо прикинуть как-нибудь на досуге)
Гм....
Но главное возражение.
Вы считаете кабель как сплошной стальной канат. Но есть ли смысл?
Почему силовой каркас кабеля нельзя сделать из чего-нибудь полегче и попрочней? Например из кевлара? Какой у него удельный вес и усилие на разрыв?
А сам сверхпроводник, между прочим, можно наносить очень тонким слоем снаружи.
Тоже, наверное,  в итоге получится все на пределе, а сам кабель – шедевр инженерного искусства. Но может все  не так безнадежно?

О стоимости выведения тысяч тонн на орбиту.
Это наверное в традициях форума? Деньги NASA считать?
35 тыс. тонн на 10 км. – этого уже достаточно чтобы произвести  на меня впечатление.
И так ясно, что такое соотношения цифр предложенную идею убивают наповал.
Без долларов "нас-сы".

Как бы далеко мы не засандалили заряд от себя, он все равно рано или поздно к нам прилетит назад. Это свойство всех потенциальных полей. А электрическое поле - такое.

А еще для любого потенциального поля есть своя скорость убегания.

Упс! Отличный ответ! Не в бровь, а в глаз! Что называется, прозевал решение! Спасибо! )

[Иван Моисеев]

...
О "Starwisp" есть на Вики, но крохи и кто-то сильно за последнее время там данные перепахал.

Если вас интересуют межзвездные паруса вообще, то вот дельная ссылка: http://www.aleph.se/Trans/Tech/Space/laser.txt

Можно еще что-то найти. Но это уже крохи. В основном "белый шум". Кочует одно и то же из заметки в заметку. Ничего существенно нового.
По-русски в сети на эту тему – вообще голяк.
Кажется...
Хотя, возможно я просто не знаю?

Спасибо. Понял.
По МП есть немного у меня:

http://path-2.narod.ru/1_1.htm

Там же справа статья по Дедалу из РК (напомнить народу, что и такое было) и в 9-м № Российского космоса - обзор двигательных концепций (когда до меня журнал дойдет - выложу).

[Alex_Semenov]

Поэтому у меня принципиальный вопрос. Откуда известно, что линза именно пропускающая, а не отражающая? Из чего вообще можно сделать преломляющую линзу для СВЧ? Отражающую - понятно, это просто сетка из проволочек, каковую мы имеем счастье наблюдать на любом радаре. А преломляющую - это как?

Все просто. Зонная пластинка (более сложная конструкция - линза Френеля). Согласно принципу Гюйгенса любая точка пространства может рассматриваться как источник волн идущих к нам по прямой. Но если все эти вторичные волны все вместе сложить (по фазам) то получается что, они друг друга съедают. А вот если теперь половину источников убрать (затенить) то мы получим эффект линзы. Пластина это делаюшая – зонная пластина Френеля.



То есть плоучается плоская линза. Формула такой пластинки очень проста. Dr_n = r_n /(2n).
Но есть "но". Линза фокусирует только половину проходящего через нее света. Остальное отражается (поглощается) непрозрачными зонами. Поэтому темные участки лучше не затенять, а сдвигать на пол периода по фазе. Для света это значит, что мы должны иметь кольца из прозрачного материала такой толщины, что свет, проходящий через нее сдвигается ровно на пол фазы по сравнению со светом, бегущим рядом через вакуум.
То же самое и для фокусирующего плоского зеркала. Нужно либо поглощать в темной зоне и отражать в свелой, либо сдвигать в темном кольце фазу отражаемой волны. То есть делать кольцевые углубления, глубина которых – четверть длинны волны. Для света это запредельное требование, а вот для мм. или см. волн – вполне реальная  конструкция.



Микроволновая линза, если делать в лоб (с потерей половины мощности)  должна содержать теневые кольца из сетки, ячейки которой не более длинны волны (в идеале, насколько мне известно 1/10Lambda). Но если делать по уму, то нужно придумывать что-то с  переизлучением  падающей волны с другой стороны теневой зоны со сдвигом  по фазе на пол периода.  Не радиотехник, но думаю такая задача до идиотизма проста.

У отражающей линзы, или попросту параболического рефлектора, проблемы с местоположением нет - орбита может быть любой.

Очевидно, что зеркало для света куда проще сделать параболическим. Для микроволн – надо разбираться в деталях. Возится с дифракционными зонами есть смысл только для линзы. Она получается плоской, а значит легкой. Вес для конструкции в 100 или даже в 1000 км – вещь ключевая.

По поводу  отсутствия проблем у зеркала. Идеальное положение зеркала, когда угол падения (и отражения) близок к 90 градусов. Самое худшее – близкое к 0.
Если вы запустите по одной орбите излучатель а по другой зеркало, то при желании можно так их движение и ориентацию совместить, что отраженный зеркалом луч почти всегда (кроме нескольких критических моментов) будет ориентирован в одну точку. Но большую часть времени зеркало будет к источником под углом. Это не несть гуд...

Идея использовать зеркало и мне приходила в голову тоже. И выкидывать ее не стоит. Но хотелось бы найти более интересное решение для линзы. Линза всегда будет ориентирована на парус оптимально. И сохннять положение конструкции тоже легче. В конце концов в линзе по крайней мере половина мощности проходит без потерь. То есть кпд линзы выше.
Хотя, что зеркало, что линза будут громоздким  и сложным оптическим прибором. Достаточно того, что фокусное расстояние придется постоянно менять (с удалением паруса). А сохранение ориентации и положения? А формы? Даже если линза плоская. Она должна быть очень точно плоской. И это при том, что через нее должны проходить Гвт энергии.

[Alex_Semenov]

Спасибо. Понял.
По МП есть немного у меня:

http://path-2.narod.ru/1_1.htm

Там же справа статья по Дедалу из РК (напомнить народу, что и такое было) и в 9-м № Российского космоса - обзор двигательных концепций (когда до меня журнал дойдет - выложу).

Ага... Знаю. Заходил.
На русском не так уж и много по этой теме, что бы к вам и не зайти...
Более жутко устроенного сайта я еще не видел!!!
)
Вот раскройте секрет, как перейти с вашей главной страницы сюда?
http://path-2.narod.ru/map2.htm

Ряд материалов у вас – эксклюзивны.
Именно в вашей статье по "Дедалу" я нашел график сброса баков на ступенях "Дедала".  О "Дедале" собирал информацию по крохам  уже давно и ваша статья – порадовала... и повеселила. Вот смотрим сей буржуйсткий сайт:
http://www.bisbos.com/rocketscience/spacecraft/daedalus/daedalusgallery.html
Здесь прекрасная графика. Но, вот:

и


Видите?
ВСЕ Баки на месте в момент разделения. А 4-х на первой ступени  не должно быть!
И вот еще:


Здесь  тоже 2 бака – лишние. Корабль ведь на подлете!
Ох уж мне эти художники!
"Где правда жизни?!"


Еще откопал у вас очень ценную статью:
http://path-2.narod.ru/vv/obzor/ark.htm
МАТЛОФФ ГРЕГОРИ Л.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛОНИИ О"НЕЛЛИ В КАЧЕСТВЕ МЕЖЗВЕЗДНОГО КОВЧЕГА
Ваш перевод? Спасибо.
Но должен сказать фон у ваших материалов на сайте еще ужасней, чем навигации. Иван, вы пробовали со своей дерюги читать сами?! (

[Alex_Semenov]

Там же справа статья по Дедалу из РК (напомнить народу, что и такое было) и в 9-м № Российского космоса - обзор двигательных концепций (когда до меня журнал дойдет - выложу).

PK - издание для меня недоступное. Поэтому буду ждать появления статьи у вас. Кстати, тут как-то обсуждали статью Бурдакова в ТМ про его фантастический звездолет. Так вот прямая ссылка на Де-жа-вю архив журнала со статьей.
http://publ.lib.ru/ARCHIVES/T/%27%27Tehnika_-_molodeji%27%27/%27%27TM%27%27,2006,N07.%5Bdjv%5D.zip

И еще. Коль на то пошло.
http://dsc.discovery.com/convergence/alienplanet/expedition/game/AlienPlanet_m1.html
Красиво сделанный сайт по фильму "Чужая планета" Дискавери.  Фильм не видел, скачать тоже пока не могу, но понял что явление даже в документальном кинематографе – уникальное.
Там есть описание зонда "Фон Брауна". Конечно кино. Но можно сказать дитя
Longshot ( http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Longshot )

[Иван Моисеев]

Ага... Знаю. Заходил.
На русском не так уж и много по этой теме, что бы к вам и не зайти...
Более жутко устроенного сайта я еще не видел!!!
)
Вот раскройте секрет, как перейти с вашей главной страницы сюда?
http://path-2.narod.ru/map2.htm

Надо ходить с шестерки треф (внизу справа).
За критику - спасибо (искренне). Эксперимент себя исчерпал, приму меры.
Материалов по МП у меня много, включая JBIS. Если есть конкретные запросы - могу отсканировать и выложить на сайт.

[avmich]

Вы про проект Лоншот не забудьте.

http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Longshot

[Alex_Semenov]

За критику - спасибо (искренне).

Вообще то не оформление украшает сайт. Но и по содержанию.
Насколько полно отражается на наем все то, что можно найти по теме на русском?
Действительно мы так бледно смотримся?

Эксперимент себя исчерпал, приму меры.

Типа на сообразительность?  

Материалов по МП у меня много, включая JBIS. Если есть конкретные запросы - могу отсканировать и выложить на сайт.

Вообще то грешно смеяться над юродиевыми... (У кого нет доступа к закрытым источникам и живущих во всяких глубинках).
Знаете анекдот про хохла?
Раздавали землю и сказали: сколько пробежишь – все твое. Вот хохол  бежал, шел, полз. Из последних сил уже не может. Тогда шапку сорвал и кинул: "А ВОТ ТАМ Я КОРТОПЛЮ ПОСАДЖУ!"
Вы на хохла нарвались.

Так что получите заказ:

********************
Journal of the BIS
******************
November/December 1999 Advanced Propulsion Concepts for  Interstellar Missions

Beamed Eenergy Propulsion for Practical Interstellar Flight
Geoffrey A. Landis

Neutrino Propulsion for Interstellar Spacecraft
J.A. Morgan

Antimatter Assisted Inertial Confinement Fusion Propulsion Systems for Interstellar Missions
R.J. Halyard

September/October 1999
Modern Views on Interstellar Flight  and Related Key Disciplines

Problems and Perspectives in Interstellar Exploration
Giovanni Vulpetti

Interstellar Contact: A Thousand-Year Perspective
Allen Tough

Performance Criteria of Nuclear Space Propulsion Systems
L.R. Shepherd

Molecular Nanotechnology - Rethinking Chemistry, Computation and Interstellar Flight
Salvatore Santoli

Hibernation Control Mechanism and Possible Applications to Humans
Noriaki Kondo
January/February 2001 Interstellar Exploration

An Instrument-Based Method to Search for Extraterrestrial Interstellar Robotic Probes
Scot Lloyd Stride

Requirements-Driven Designs for Human Expansion into the Galaxy
James T. Early

Planets Without Stars: The Probable Abundance, Nature, and Significance of ISPs
Richard L.S. Taylor

November/December 2002
Limits from CGRO/EGRET Data on the Use of Antimatter as a Power Source by Extraterrestrial Civilizations
Michael J. Harris

July/August 2002 The Light Cage Limit to Interstellar Expansion
Colin R. McInnes

January/February 2002  Interstellar Colonization

Terra Incognita: Cosmological Theory and Space Colonization  
Gideon Tolkowsky

Interstellar Predation
Charles S. Cockell and Marco Lee

May/June 2003
Travelling to the Stars: Possibilities Given by a Spacetime Featuring Imaginary Time
Yoshinari Minami

July/August 2003
The Perforated Solar Sail: Its Application to Interstellar Travel
G.L. Matloff

September/October 2003
An Introduction to Concepts of Field Propulsion
Y. Minami

March/April 2005
The Typical Number of Antiprotons Necessary to Heat the Hot Spot in the D-T Fuel Doped with U
M.L. Shmatov

September/October 2005
Some Problems Related to Safety and Efficiency of the use of Antihydrogen and Antiprotons
M.L. Shmatov

Analysis of Interstellar Spacecraft Cycling Between the Sun and the Near Stars
R.W. Moir and W.L. Barr

November/December 2005

Some Speculations on the Construction of Artificial Planets
Mark Hempsell

Applications of the Electrodynamic Tether to Interstellar Travel
Gregory L. Matloff and Les Johnson
************

Видит бог!
Я очень даже поскромничал.
И это разумеется то до, чего я смог через сеть дотянуться...
 :lol:

[Иван Моисеев]

За критику - спасибо (искренне).

Вообще то не оформление украшает сайт. Но и по содержанию.
Насколько полно отражается на наем все то, что можно найти по теме на русском?
Действительно мы так бледно смотримся?

У меня зафиксировано:

http://adastra.h.com.ua/projects.shtml (не отвечает)
http://kuasar.narod.ru/ideas.htm
http://naturalist.rarib.ru/
http://www.imperus.clan.su/publ/3
http://wmpt.narod.ru/

Остальное - отдельные статьи.

Много дискуссий (большая часть на этом форуме).

Материалов по МП у меня много, включая JBIS. Если есть конкретные запросы - могу отсканировать и выложить на сайт.

...
Вы на хохла нарвались.
Так что получите заказ:
....
Видит бог!
Я очень даже поскромничал.
И это разумеется то до, чего я смог через сеть дотянуться...
 :lol:

Природа всегда найдет способ ограничить аппетиты.
Забыл упомянуть - у меня JBIS охватывает период 1978-1991...

[privalov]

Так что получите заказ:

Вот это я понимаю правильный подход к делу!

По поводу отсутствия проблем у зеркала. Идеальное положение зеркала, когда угол падения (и отражения) близок к 90 градусов. Самое худшее – близкое к 0.

Я бы сказал, идеальное положение - близко к 180.

Несомненным достоинством зеркала является то, что его можно использовать повторно для полета к (почти) любой звезде. А линзу придется выводить заново для каждой миссии. Если линза еще и теряет половину энергии - рефлектор вне конкуренции. Наверняка есть какое-то решение, позволяюще линзе пропускать 100%, иначе бы авторы Starwisp выбрали рефлектрор. Или у рефлектора есть некие неочевидные сложности.

Если вы запустите по одной орбите излучатель а по другой зеркало, то при желании можно так их движение и ориентацию совместить, что отраженный зеркалом луч почти всегда (кроме нескольких критических моментов) будет ориентирован в одну точку. Но большую часть времени зеркало будет к источником под углом. Это не несть гуд...

Отражатель можно крутить в любом направлении. Запустить его на орбиту с периодом, скажем, 60 лет - и он 20 лет будет смотреть на энергостанцию около Солнца вполне по-божески, с максимальным наклонением в 30 градусов.

Насчет линзы у меня два решения.

1) Запульнуть ее в пространство по прямой со скоростью, близкой к третьей космической (скорости убегания для Солнца), с таким рассчетом, чтобы линза первые десять лет поднималась, вторые десять лет опускалась, а после выполнения миссии шлепнулась бы на Солнце.

2) Сделать такую линзу, чтобы она была немножко призмой. Описанная вами конструкция позволяет это. Тогда линза-призма будет спокойно вращатья по своей орбите, лишь поворачиваясь в нужную сторону.

[Alex_Semenov]

Остальное - отдельные статьи.
Много дискуссий (большая часть на этом форуме).

Да, кое-что я здесь прочел. Местами очень даже по существу разговор.
Не подскажете, что стоило бы посмотреть в первую очередь?
Может я пропустил?
Я надеюсь что данный форум - лучшее место для обсуждения подобной темы в том ключе, который мне интересен. Я одно время  на "Мемране" пытался развернуть обсуждение, но наличие большого числа физиков с нетрадиционной ориентацией  постоянно уводят разговор в сторону от технических деталей. Да и нет там концентрации нужных специалистов. Если они ходят туда – то поерничать. Хотя аудитория там широкая и порой интересная.
Никак не сделаю свой сайт именно под эту тему. Межзвездные путишествия. Но если получится завязать толковое обсуждение здесь – непременно "нагуляю настроение" и  сделаю.
(

Природа всегда найдет способ ограничить аппетиты. Забыл упомянуть - у меня JBIS охватывает период 1978-1991...

То бишь "не посаджу я там кортоплю?"

Ну тогда на ваше усмотрение... Матлофф о колониях О'Нейла в качестве корабля - оттуда? Я бы прочел все, что касается идей на основе РЕАЛЬНОЙ физики и кроме того, с интересом просмотрел бы материалы по общей проблематики SETI и философии колонизации космоса. JBIS в 1999-2006, этим темам почти  в каждом журнале отводит место:
http://www.bis-spaceflight.com/page191.htm

[Alex_Semenov]

Несомненным достоинством зеркала является то, что его можно использовать повторно для полета к (почти) любой звезде. А линзу придется выводить заново для каждой миссии. Если линза еще и теряет половину энергии - рефлектор вне конкуренции. Наверняка есть какое-то решение, позволяюще линзе пропускать 100%, иначе бы авторы Starwisp выбрали рефлектрор. Или у рефлектора есть некие неочевидные сложности.
Отражатель можно крутить в любом направлении. Запустить его на орбиту с периодом, скажем, 60 лет - и он 20 лет будет смотреть на энергостанцию около Солнца вполне по-божески, с максимальным наклонением в 30 градусов.

Я зеркальным концентратором не занимался. Не нравится эта идея мне с самого начала. Возможно и зря.  Но мне кажется, что даже у линзы будет масса геморроя с управлением, а у зеркала  – во много раз больше.
Если вам нравится эта идея – попробуйте ее развить и обосновать. Если есть интерес, разумеется.
Но!
В не правильно поняли про КПД линзы и зеркала. Половина площади линзы – дырки. У дырок вообще нет потер. Согласны? А вторая половина – тонкая прозрачная поверхность, смещающая фазу волны. То есть если в материале теряется 1% энергии, Значит суммарные потери у линзы Френеля будут только 0.5%
У зеркала (при  тех же потерях на отражение - 1%) будет отражать ВСЯ поверхность и потери будут по всей поверхности. То есть в два раза больше. И не важно, это  плоский концентратор Френеля или параболическое зеркало.
Упоминавшиеся мною 50%  потер - только  у зонной пластинки Фринеля. То есть у той, у которой  непрозрачные черные кольца. Но никто такую линзу использовать в космосе, разумеется, не будет.
И я не понял, почему линза всякий раз нужна новая, а зеркало – нет. Ниже приведенное вами решение тоже позволяет использовать одну линзу много раз.

Насчет линзы у меня два решения.
1) Запульнуть ее в пространство по прямой со скоростью, близкой к третьей космической (скорости убегания для Солнца), с таким рассчетом, чтобы линза первые десять лет поднималась, вторые десять лет опускалась, а после выполнения миссии шлепнулась бы на Солнце.

Да у меня тоже похожее решение появилось. Но описано несколько изящней (витиеватей?).
Шекли сказал, что дабы правильно сформулировать вопрос надо знать две трети ответа на него. Иногда дабы наткнуться на решение, достаточно публично и внятно сформулировать проблему. На следующий день я уже крутил эту идею в голове на работу и с работы. Получается ряд изящных задач и вопросов в области механики небесных сфер.
И далеко не на все я могу ответить сам.
Следующее сообщение будет об этом.

[Alex_Semenov]

Эх, закрутить бы названьеце, типа...

К вопросу о положении линзы Френеля  в поле тяготения Солнца при фокусировании энергетического луча на световой парус межзвездного корабля.[/size]

Покатит?
И так напомню суть проблемы.
Нужно как-то неподвижно (относительно звездного неба) подвесить фокусирующую линзу (100 км в диаметре) на расстоянии 1 миллиард км от Солнца на годы.

Первая идея – действительно подвесить линзу неподвижно.
Представим себе, что мы запускаем ее с очень низкой орбиты по очень вытянутой элептической траектории с перигелием в нашей точке – 1 миллиард км от Меркурия. В этой точке наша линза на секунду повиснет (вертикальная скрость ее будет 0) и будет иметь небольшую тангенциальную скорость. Если тангенциальную скорость погасить, то линза остановится и... начнет падать на Солнце. И вот если ее теперь подпереть...
Давайте посчитаем по закону всемирного тяготения Ньютона вес нашей линзы.

F=G*m_linz*M_c/R^2

Но для начала определимся с ее массой. Я возьму удельную массу 1 м.2 нашей плоской линзы как ... у офисной бумаги. 80 г/м2. При диаметре 100 км мы будем иметь массу линзы 2.5 миллиона тонн.
Сколько она будет весить, если ее остановить в перигелии в миллиарде километров от Солнца? Каждый киллограм будет протягиваться к светилу с силой 1.32*10^-4 Н то есть с силой 0.0133 грамма. И наши миллионы тонн будут весить 333 600 Н или всего  33,36 тонны.
Обнадеживает!
Дабы нашу линзу подвесить в таком состоянии на два года (таков срок разгона корабля нами принятый. Почему 2 а не 20? Я ошибся когда рисовал! А перерисовывать - облом , ее надо подпереть противоположно направленной силой. Это означает, что мы должны создать тягу. Конечно, можно что-то придумать что-то хитрое. Но давайте проверить самое дорогое решение "в лоб".
Через линзу проходит 1000 ТW (террават) энергии. Если часть использовать для создания фотонной тяги (просо отражая некоторый процент) то много ли это?

Р=E/c

Тяга паруса или фотонной ракеты – энергия деленная на скорость света. Это 6.7 Н на гигаватт. Этакая широко известная константа. И получается, дабы подпереть линзу нам нужно 50 000 GW или 5% всей энергии, проходящей через нее.
Это в 10 раз больше чем ожидаемые тепловые потери в самой линзе (ориентировочно 0.5%).
Если энергия у нас – дешевая, то решение можно считать приемлемым. Плюс потребуется энергия для маневра самой линзы (она должна отслеживать  смещения источника энергии по орбите Меркурия). Плюс энерния на выведение в точку подвешивания.
Смотрим нашу схему на рис. - это вариант А.



Но есть другое решение. Смотрим тут же. Вариант В.
Линза запускается опять по вытянутой эллиптической траектории, но на этот раз гораздо выше. Трасса подбирается так, что бы после пересечения орбиты в миллиард  километров наша линза летела 1/2 Т до высшей точки траектории. T – время разгона межзвездного корабля. На схеме это 2 год (но можно и 20). То есть полет по этой ветке – 1 год. Достигнув апогелия, линза начнет падать и через год опять пересечет орбиту подвески линзы (много дальше).
Но. Если линза – управляемый объект, то тангенциально маневрируя (ей все равно это придется делать отслеживая движение меркурия) она может заплести свою траекторию в этакую косичку. Ось косички – линия соединяющая центр солнца со звездой-целью. Амплитуда волны – компенсирующий парадокс движения Меркурия.
Конечно же линза в этом случае не останется на одном расстоянии от Солнца. Она сначала будет от него год удалятся, а потом приближаться. Но в нашем случае точная позиция линзы (в миллиарде километров от Меркурия) неважна. И у неподвижной подвешенной  линзы фокусное расстояние до разгоняемого паруса будет постоянно меняться. Так что все равно придется использовать адаптивную оптику. Притом межзвездный парусник будет удаляться все быстрей и быстрей (его скорость приближается к долям света). Значит собственная скорость  линзы (в км/с) погоды для управляющей фокусным расстоянием электроники не сделает.
Это решение мне кажется наиболее красивым.
В принципе можно было бы вообще запустить линзу вслед улетающему кораблю (со скоростью больше 3 космической). Именно такое решение у меня первоначально и было. Но во-первых – это потеря линзы. Во-вторых энергетически (при массе линзы в миллионы тонн) очень невыгодно. Зачем тратить лишнюю энергию на разгон лишний?
Наверное, можно придумать еще более хитрые траектории. Например, линза улетает, потом падает, потом опять улетает и опять падает на Солнце. Но это будет энергетически худшее решение. Приведенное на схеме – оптимальное.

О эклиптике. Барнарда неудобная звезда. Запуская на нее корабль мы неизбежно вынуждены будем 4 раза в год на некоторое время прекращать разгон. Пока Меркурий будет затенен от Барнарды Солнцем. Для варианта В это ничего не меняет (единственное что разгон будет дольше). А для А это означает что на время затмения линзу заблаговременно придется чуть подбрасывать. За время затмения она поднимется и упадет в первоначальную точку как раз в тот момент когда энергетический луч опять вспыхнет с другой стороны светила. Такой маневр тоже потребует дополнительной энергии.

НО!
Есть еще один чисто теоретический вопрос. На гурмана.
Насколько энергетически вариант В оптимальней варианта А?
И... оптимальной ли вообще?
Улавливаете?

[Alex_Semenov]

Как сравнить оба варианта подвешивания линзы?
Конечно, нужно знать небесную механику. Но так – любой дурак решит.
"А господин барон любит чтобы было посложней" (с)
Поэтому пойдем в обход.
То есть сначала решим задачу попроще.
Над Землей ракета массой m=1кг висит  на двигателе. Неподвижно висит 30с.
Больше ли она потратит топлива если будет весить, вместо того что бы газануть, выключить двигатель, и 30 секунд подниматься, а потом падать до этого же уровня?
Всякие тонкости мы опускаем. Например, что газанув она должна будет потратить топливо на торможение. Это несущественно.

Давайте, определим высоту подскока. Это просто. Пол пути корабль должен падать- пол взлетать. Оба – зеркальные половинки. В верхней точке его скорость =0. То есть H=g(t/2)^2/2 = gt^2/8. На Земле это 1102,5 м. Что бы поднять килограмм на эту высоту нужно совершить работу A= H*m*g = 10804,5 Дж. Это и есть наши затраты во втором варианте в оптимале.

В случае подвешенной неподвижно фотонной ракеты мы должны совершать работу куда более серьезную. Мы 30 секунд к килограмму висящему в воздухе должны прикладывать силу в 9.8 Н.  F=W/c W*t=F*c*t=9.8*3*10^8*30=8.82*10^10Дж.
Маленький ядерный взрыв у нас получается или... большой?
Разница на 6 порядков.
Но с другой стороны – если подвесить наш ракету в 1 кг на веревку, то мы потратим 0 Дж для удержания ее на месте и 30 и 3000 сек.  То есть все наши потери – тепловые.
А возможно, что бы ракета зависла, потратив  меньше энергии, чем 10804,5 Дж?

В вышеприведенных рассуждениях у нас g – константа. Но вообще говоря это не так, и в нашем случае с линзой возле Юпитера энергии потребуется значительно меньше, а  значит и цена варианта В в большом космосе тоже значительно ниже чем в нашем примере.
То есть вариант В намного предпочтительней. Хотя...

Еще. Я говорил о 2 годах разгона, а не 20 потому что лохонулся когда рисовал схему. Переделывать не стал. Ясно, что 20 или 2 года – не очень то и принципиально.
Апогелий – перигелий... Не уверен, что не переврал термин. Поправьте если что.
Ну и  народная забава.
Найдите минимум две ошибки на рисунке.

1. Мало того, что косичка криво намалевана, она еще и имеет слишком малый витков. За два года Меркурий сделает 8 оборотов а я нарисовал только  3.

2. Шаг косички будет уменьшатся. Так как скорость линзы по мере удаления от Солнца падает. Амплитуда тоже чуть уменьшится по мере удаления линзы от Солнца и опять увеличится при приближении. Но это вроде правильно нарисовано.

[Иван Моисеев]

Остальное - отдельные статьи.
Много дискуссий (большая часть на этом форуме).

Да, кое-что я здесь прочел. Местами очень даже по существу разговор.
Не подскажете, что стоило бы посмотреть в первую очередь?
Может я пропустил?

Я рассчитываю проинвентаризировать состояние по форумам "на сегодня" (уже начал). По результатам сообщу.

Я надеюсь что данный форум - лучшее место для обсуждения подобной темы в том ключе, который мне интересен.

У данного форума есть очень мощный недостаток - чрезмерно большое количество интересной информации...

Только по МП - не менее 20 тем.    

Межзвездные путишествия. Но если получится завязать толковое обсуждение здесь – непременно "нагуляю настроение" и  сделаю.
(

Если Вы сделаете попытку "завязать обсуждение" - я двумя руками "за" и готов поддержать по возможности. Думаю нужна отдельная, новая тема с какой-то "затравкой" и предложением избегать бессодержательных реплик. А то смотреть 20 тем сложно, "Слежение за ответами" почему-то все время сбрасывается.

Ну тогда на ваше усмотрение... Матлофф о колониях О'Нейла в качестве корабля - оттуда?

По моему усмотрению на первой очереди стоит расширение "левого" блока. А вообще я планирую интенсифицировать и верхний блок.
А Матлофф из JBIS-76 (там вверху на русунке указано).

[privalov]

Еще раз разрешите высказать своё искренее восхищение, и, я бы даже сказал, изумление по поводу вашего умения пользоваться Вордом.

Над Землей ракета массой м=1кг висит на двигателе. Неподвижно висит 30с.
Больше ли она потратит топлива если будет весить, вместо того что бы газануть, выключить двигатель, и 30 секунд подниматься, а потом падать до этого же уровня?

Если задача иметь в конце скорость 0, то требуется абсолютно одинаковое количество топлива. Если скорость в конце не важна, то второй вариант в два раза выгоднее. В вашем решении есть несколько логических ошибок.

Всякие тонкости мы опускаем. Например, что газанув она должна будет потратить топливо на торможение. Это несущественно.

Торможение (если оно нужно) заберет половину всей энергии, так что я бы сказал, что это скорее существенно, чем несущественно.

F=W/c W*t=F*c*t=9.8*3*10^8*30=8.82*10^10Дж.

Ну рассчеты у вас конечно повразумительней, чем у меня. Мне, конечно, следует выбрать более человеческий формат. Попробую ниже.

Если по делу, то вы сравниваете фотонный двигатель с его ничтожным КПД и некую совершренно теоретическую ракету с КПД 100%. Отсюда и возникла разница.

Другими словами, в первом случае у вас получилась кинетическая энергия ракеты, а в втором - световая энергия, которую необходимо затратить, чтобы получить ту же самую кинетическую энергию той же самой ракеты.

В вышеприведенных рассуждениях у нас g – константа. Но вообще говоря это не так, и в нашем случае с линзой возле Юпитера энергии потребуется значительно меньше, а значит и цена варианта В в большом космосе тоже значительно ниже чем в нашем примере.

Это верно. Мало того, что сила притяжения Солнца уменьшается с расстоянием, так еще половина энергии экономится во второй год полета. Воспользовавшись вашей аналогией с килограммовой ракетой над Землёй, скажу так: не нужно тратить половину энергии на торможение ракеты после прыжка, так как она "сама подпрыгивает", как резиновый мячик. Если линза отработала свой резурс - пусть падает в Солнце, если нет - дадим ей маленький импульс, только чтобы она прошла мимо Солнца, и она скоро вернется на свою орбиту и уставится на ту же самую звезду-цель.

Вариант В азначает многократную экономию, да еще и позволяет использовать линзу многократно (хоть и для полетов лишь к той же самой звезде).

В принципе можно было бы вообще запустить линзу вслед улетающему кораблю (со скоростью больше 3 космической). Именно такое решение у меня первоначально и было. Но во-первых – это потеря линзы. Во-вторых энергетически (при массе линзы в миллионы тонн) очень невыгодно.

К сожалению, на таких расстояниях что первая космическая, что третья - всё едино.

[privalov]

Уважаемый Alex_Semenov,

А не кажется ли вам, что из всех описанных вами систем звездолетов ни одна не может сравнится с термоядерной ракетой (Longshot/Daedalus) ни по проработанности, ни по ТТХ/параметрам.  Все же 80-граммовая полезная нагрузка Starwisp это не 30 тонн у Longshot.

А если так, то не стоит ли забросить всё остальное и заниматься только термоядерной ракетой?