Регистрация Вход
Город
Город
Город
Stepan-studio.ru

Stepan-studio.ru

Оригинальная музыка к спектаклям и мюзиклам. Качественная звукорежиссура и стильные аранжировки. Напишите: vk.com/stepan_studio или stepka68@gmail.com
Подробнее
TAGREE digital-агентство

TAGREE digital-агентство

Крутые сайты и веб-сервисы. Комплексное продвижение и поддержка проектов. Позвоните: +7-499-350-0730 или напишите нам: hi@tagree.ru.
Подробнее

Рывок к звездному свету

Долететь до звезды Альфа Центавра – с ума сойти! Это же очень-очень далеко, насколько это вообще реально?
В повседневной жизни нам сложно представить реальные космические расстояния. В сравнении с подсчитанным расстоянием в миллионы и миллиарды световых лет до отдаленных галактик и квазаров расстояние в четыре световых года до ближайшей звезды кажется смехотворно малым. В то же время самый быстрый космический аппарат Voyager-1, летящий с фантастической скоростью почти 17 километров в секунду, за почти 40 лет пролетел меньше одних световых суток. Для того чтобы лучше представить космические масштабы, предположим, что диаметр Земли равняется одному миллиметру. В таком случае расстояние до Луны составит три сантиметра, до Солнца — 11 метров, до Плутона — 386 метров, до Voyager-1 — полтора километра. А до альфы Центавра — 3250 километров.


Вообще-то мы уже сейчас можем отправить аппарат к другим звездам, но лететь он будет очень долго: мы не доживем до момента, когда он долетит.
Еще в 60-е годы XX века, когда человечество осознало всю мощь термоядерной реакции, появились проекты, предполагавшие использование этой силы для путешествий в космосе. Концепций было несколько — от довольно примитивных (когда из-под хвоста корабля время от времени вываливаются и подрываются термоядерные бомбы), до более продвинутых версий (с поддерживаемой термоядерной реакцией на борту звездолета). Была даже идея прямоточного термоядерного ракетолета с гигантским раструбом для захвата разреженного межзвездного газа. Все эти разработки не покинули чертежных досок и страниц фантастических книг. Сейчас космонавтика идет классическим путем: например, относительно легкий аппарат New Horizons запускался тяжелой ракетой, благодаря чему получил стартовую скорость больше, чем у Voyager.
Понятно, что термоядерный двигатель – это очень сложно и дорого. А ракетный двигатель, хоть прост и хорошо освоен, сможет работать лишь ограниченное количество времени, обеспечив лишь стартовую скорость (поскольку запас топлива ограничен) – недостаточную для достижения ближайших звезд за разумное время.
Есть что-то реальнее термоядерного двигателя и выгоднее ракетного? Есть – это солнечный парус.


Идея солнечного паруса была теоретически обоснована в 20-е годы ХХ века Фридрихом Цандером. Если мы развернем в космосе достаточно широкое и легкое зеркало, то отраженный от него солнечный свет будет сообщать импульс, который позволит разгоняться вплоть до субсветовых скоростей. Такие концепты на основе сверхтонких металлизированных пленок в космосе уже тестировали, но стартовать с таким парусом выгоднее всего от самого Солнца, так как давление света падает по закону обратных квадратов: при удвоении расстояния давление света падает в четыре раза. Кстати, солнечный парус часто путают с электрическим парусом, который состоит из положительно заряженных проводов, вытянутых в космосе, на которые оказывает давление отрицательно заряженный солнечный ветер — потоки ионизированной плазмы от Солнца. Да, солнечный парус не использует солнечный ветер — вот такой парадокс космической терминологии. Если использовать электрический парус и солнечный ветер, в теории можно разогнаться до нескольких сотен километров в секунду, но эта технология больше подходит для относительно быстрого достижения отдаленных регионов Солнечной системы. До ближайших звезд лететь все равно придется сотни или тысячи лет.

Как же Мильнер и Хокинг планируют достичь звезды Альфа Центавра всего за несколько десятков лет?

Если очень просто, то они собираются отправить в космос корабль очень маленькой массы, и разгонять его не с помощью Солнца, а с мощной лазерной пушкой, стреляя в парус корабля с Земли.


При всем кажущемся сумасшествии инициатива Breakthrough Starshot выглядит достаточно взвешенной и последовательной. Она опирается либо на существующие технологии, либо на те, которые сейчас активно развиваются в нужную сторону. Дорожная карта проекта предполагает поступательное развитие от ранних разработок, позволяющих получить первый опыт, к более сложным, но перспективным технологиям.

Практически каждый элемент программы Breakthrough Starshot представляет собой революционную технологию, переворачивающую всю отрасль. Взять те же космические аппараты массой один грамм, способные противостоять космической радиации, проводить фотосъемку и передавать данные на четыре и более световых года. И даже если в результате поставленная перед проектом цель достигнута не будет, все равно процесс осуществления проекта даст человечеству множество совершенно новых технологий, а, возможно, и открытий.
Вот, например, самая интересная базовая разработка Breakthrough Starshot — лазерная установка DE-STAR 4, основанная на технологии оптических фазированнх решеток. Требуемой мощности — 70 гигаватт — установка достигнет, когда получится построить комплекс площадью 10 на 10 километров из лазеров киловаттного класса. Именно такое циклопическое сооружение будет способно отправить к соседним звездам однограммовое послание с субсветовой скоростью. Авторы проекта подчеркивают, что начать можно и с более скромных размеров: 10х10 метров и 100х100 метров.


В свободное от рассылки межзвездного спама время DE-STAR 4 применима для многих задач в Солнечной системе. К примеру, поможет быстро избавиться от космического мусора вокруг Земли, сумеет эффективно отразить подлетающие опасные астероиды, позволит отправлять исследовательские зонды по всей Солнечной системе. Разработчики приводят весьма интригующие характеристики: 100 кг можно разогнать до 3000 км/с, а 10 тонн — до 1000 км/с. С такими показателями полет до Марса займет пару дней, а рекорд дальности автоматической межпланетной станции Voyager-1 можно будет повторить за 2,5 месяца.
То есть всего одно устройство отменяет все фундаментальные пределы перелетов в космосе, в которые уперлась современная космонавтика.
Может DE-STAR 4 работать и как телескоп. Именно с его помощью планируется общаться с миниатюрными космическими аппаратами за несколько световых лет. По расчетам авторов проекта, оптическая система сможет поймать сигналы одноваттного лазера и поддерживать скорость передачи данных 1 бит/с. С такими возможностями, может, и не придется посылать спутники к ближайшим звездам — мы сможем рассмотреть их и так.
Если задуматься о будущем, то подобные лазерные системы способны решать задачи планетного масштаба. Например, можно облучать грунт Марса, наполняя его атмосферу покинувшими ее газами. Экспериментально доказано, что, если нагреть марсианский грунт до 400 градусов Цельсия, из него будут выделяться углекислый газ, водяной пар, кислород, азот… Земную атмосферу создать не получится, но приблизить физические условия к более комфортным для нас — вполне реально. С Венерой можно проделать обратное: облучая верхние слои атмосферы, через термическую диссипацию разогнать лишние объемы атмосферы и опять-таки приблизить условия к земным — хотя бы в части атмосферного давления. Хотя эта задача скорее для DE-STAR 5 или 6 (100 километров и 1000 километров соответственно).
Для DE-STAR 4 ключевую роль играет место базирования устройства. Теоретически можно застроить лазерными установками какую-нибудь пустыню, застелить все окрестности солнечными батареями или подключить полсотни атомных электростанций. Но земная атмосфера будет поглощать некоторую, хотя и небольшую, часть излучения, что снизит эффективность. Установить двустороннюю связь с соседними звездами тоже не выйдет. В идеале установку потребуется выводить в космос — там ее возможности реализуются в полной мере. И для этого потребуются сотни запусков многоразовых ракет — как раз то, к чему движется Илон Маск.


Есть у DE-STAR 4 еще одна функция, на которой разработчики не акцентируют внимание, хотя и не скрывают, — оборонная. Об угрозе инопланетной колонизации как раз говорил Стивен Хокниг за полгода до презентации проекта Breakthrough Starshot.
Лазерные лучи прочно вошли во все космические оперы, книжные и киношные, но с практической точки зрения выгоднее использовать лазер не напрямую, а для ускорения снарядов. Простая половинка кирпича, летящая со скоростью 0,3 от скорости света, имеет запас кинетической энергии в одну мегатонну — это пятьдесят «хиросим». В таком контексте Starshot в названии проекта читается совсем иначе.
Таким образом, рассылая «почтовые марки»-микроспутники по окрестностям Галактики, мы недвусмысленно намекаем потенциальным гостям, что мы мирные исследователи, но уже не безвредные. Да и сами однограммовые космические аппараты, по сути, не только научные инструменты, но и первые межзвездные спутники-шпионы, позволяющие заглянуть в ближайшие звездные системы и оценить степень угрозы для нашей цивилизации. А если угроза обнаружится, то мы уже найдем, чем ответить.



Источник: http://zelenyikot.com

Поделитесь с друзьями:

Смотрите также:

Космос

 

Комментарии:

atlakatl

Взять те же космические аппараты массой один грамм, способные противостоять космической радиации, проводить фотосъемку и передавать данные на четыре и более световых года.
==========================================
Где "взять"? "Те же" - какой фирмы? Источник его энергии для передатчика на световые годы? Защита паруса-фольги от космической мелкоты. - Ну и способной противостоять давлению лазера и нагреву (100%-го отражения не бывает).
Непонятна сама идея сверхминиатюризации. Мы что, хотим сконцентрировать энергию с 10х10 км Сахары на 1 дм2? - За сколько микросекунд такой парус испарится?
Разгонять надо аппарат в реальные сотни кг (с высокоактивной изотопной установкой) и мощным парусом в десятки м2. Одним микропроцессором здесь не обойдёшься.

Ответить

uncomprehending

Вы читали невнимательно: все технологии, необходимые для осуществления проекта, существуют сегодня лишь в виде теорий. А космический аппарат миниатюрен потому, что это единственный сопосб разогнать его лазером до субсветовых скоростей. Предлагаемый вами аппарат "в реальные сотни кг" потребует на порядки большую мощность.
А вообще если у вас есть реальные идеи, как улучшить проект, пишите Мильнеру и Хокингу. :)))
Что касается
"Источник его энергии для передатчика на световые годы?"
Источником может быть тот самый лазер, вернее парус, получающий энергию от лазера и Солнца (или другой звезды). Это ответ и на вопрос: - "Ну и способной противостоять давлению лазера и нагреву (100%-го отражения не бывает)"
"хотим сконцентрировать энергию с 10х10 км Сахары на 1 дм2"
Где сказано, что парус будет иметь площадь 1 дм2? В презентации проекта говорилось о 1-2 м2.
Защита космического паруса (не из фольги, конечно) - это да. Ну, так на то и прорывной проект, чтоб что-то изобретать. Они же не в этом году и ни в следующем собираются пуск к альфа Центавра осуществлять.

Ответить

atlakatl

1-граммовый аппарат с парусом в пару квадратов это точно "технологии будущего". Ну и с установкой, преобразующей излучение в электричество для передатчика. - Причём полностью, - мы ж избавляемся таким образом от перегрева?
Вообще, экспоненциального развития технологий никто не обещает. Возможно, что всё доступное практике уже открыто. И человечество навсегда останется в пределах Солнечной системы.

Ответить

uncomprehending

" Ну и с установкой, преобразующей излучение в электричество для передатчика"
Состряпать установку, преобразующую тепло или разность температур в электричество - это, вообще-то, прошлый век. :))
Но вообще да: все технологии проекта - это технологии будущего. Об этом говорят и сами инициаторы проекта. И что? Это тот самый случай, когда "важна не победа, а участие". Еще раз: даже если цель проекта достигнута не будет, все равно будут проведены такого гигантского объема исследования, которые непременно дадут огромное количество новых технологий, а, может, и открытий. Это вам не фрики, "изобретающие" антигравитацию, которую "глупые чиновники" и "злые капиталисты" не дают производить. Это с одной стороны успешные бизнесмены, умеющие просчитывать осуществимость проектов, а с другой стороны авторитетнейшие ученые.
А то, что "всё доступное практике уже открыто" - это чушь. Тот же прогресс вычислительной электроники все еще подчиняется закону Мура - а это практически экспоненциальный рост. Это у нас тут болото, да и то что-то булькает. А в мире наука и технический прогресс вполне успешно развиваются.

Ответить

Причём полностью, - мы ж избавляемся таким образом от перегрева?
---
Полностью не надо. Часть энергии должно перейти в кинетическую энергию разгоняемого аппарата. Часть нужно будет сливать посредством излучения в космос. Это сложно, площадь поверхности паруса не такая уж большая.

Ответить

atlakatl

Чтобы "сливать", парусу ПРИДЁТСЯ нагреться. - Или опять надежда на будущие технологии? Так термодинамика самая консервативная из физразделов.

Ответить

uncomprehending

Что ж у вас такой пессимизм прет по поводу новых технологий? Люди в токамаках плазму научились удерживать, а вы все "термодинамика самая консервативная из физразделов". Вы что же думаете - что в термодинамике открыли все, что можно, и более этот раздел науки не развивается? Полюбопытствуйте-ка, когда начала развиваться термодинамика черных дыр. То же самое и с технологиями на основе термодинамики: цикл Карно известен с начала 19 века, а тепловой насос, как технология бытовой энергетики, стал осваиваться вот буквально считанные десятилетия назад и до сих пор еще не вошел в повсеместный обиход.

Ответить

А тепловой насос еще и не скоро войдет в повсеместный обиход. В Сибири с этим проблематично, слишком большой перепад температуры помещение/улица. Чтобы такое количество тепловой энергии забрать у земли, надо пару гектар в вечную мерзлоту превратить.
_
Что касается двигателя, то есть интересные разработки, основанные блуждающих токах. В 1 грамм там конечно не поместится аппарат, но и потребности такой нет, потому что тяга там на порядок выше чем у солнечного паруса.

Ответить

uncomprehending

Наберите в гугле "Финляндия активный дом". Получается, что в Финляндии проблему решили, а в Сибири - нельзя?
---------------
"В 1 грамм там конечно не поместится аппарат"
Это сейчас. Что будет в 2030 году?

Ответить

Наберите средняя температура Хельсинки и средняя температура Томск.
Сравните две цифры, может быть тогда перестанете глупости говорить.

Ответить

uncomprehending

Такие дома успешно эксплуатируются не только в Хельсинки, но и в г.Куопио, например.
Давайте сравним: см.фото. Цифр, правда, чуть больше, чем две. :))
К каким выводам приходите?

Ответить

Среднегодовая температура Томск 0,9°С, среднегодовая Куопио 3,1°С
Я же говорю, не занимайтесь словоблудием, сравнивайте две цифры.
В России много где можно использовать ТН, но не в Томске.
http://thermo.karelia.ru/weather/w_precips.shtml

Ответить

uncomprehending

А при чем здесь среднегодовая температура (если только она не отрицательна) и как она запрещает использовать тепловой насос? :)))
У Томска средняя температура ниже потому, что холодный период немного длиннее, и немного холоднее (3-4 градуса). Это вовсе не помеха для использования теплового насоса. Другое дело, что производительности этого аппарата не хватит, чтоб обогревать дом в сильные морозы (потому, что тепловой насос нагревает теплоноситель для отопления до градусов 50-55), может, вы это имели ввиду. Но и в Куопио то же самое - зимой приходится дополнительно брать электроэнергию из сетей
Но если бы вы прочитали статьи о активных домах в Финляндии, то узнали бы, что фишка не в том, что там просто тепловой насос отапливает дом, он там и электроэнергию вырабатывает. Летом излишки электроэнергии сбрасываются в общие электросети, а зимой та же электроэнергия берется обратно. Вкупе с термоизоляцией и технологиями энергоэффективности потребления тепла и электроэнергии, у такого дома получается нулевой баланс потребления электричества.

Ответить

uncomprehending

Ну, ради точности надо добавить, что там еще и солнечные батареи используются.

Ответить

"А при чем здесь среднегодовая температура (если только она не отрицательна) и как она запрещает использовать тепловой насос? " Никак не запрещает, просто чтобы что-то нагреть, надо что-то остудить. Примем нижнюю границу работы теплового насоса - остывание грунта до 0,5 градуса Цельсия. Если у нас температура грунта примерно равна среднегодовой, то перепад температуры в Купио для нагревания теплоносителя составляет больше двух градусов, в Томске менее половины градуса, т.е. для получения такого же количества энергии из грунта нам нужен теплообменник в 4 раза больше чем Финляндии, это если перепад температуры между помещением и улицей будет такой же как в Финляндии. Но перепад больше, соответственно энергии надо еще больше, получаем теплообменник в 8 раз больше чем в Финляндии. Капитальные затраты уже приближаются к стоимости отдельной ветки газопровода до поселка.
_
По поводу сдачи электроэнергии в сеть. Не знаю где живете вы, а я в России. У нас нефтяные компании избыток энергии в сеть сдать не могут, не то что частные дома, поэтому про эту утопию забываем и переходим к следующей.
_
Солнечные батареи. Не знаю зачем в Финляндии полярной ночью солнечные батареи, это их финское дело, а опыт эксплуатации в средней полосе России дает себестоимость киловатта электроэнергии от гелиосистемы в 11 рублей.
_
Делаем простой вывод: самое выгодное автономное отопление для дома выглядит так:
1. Тепловой аккумулятор (бойлер на 3-5 кубометров, хорошо утеплен)
2. Система теплый пол по утепленной плите
3. Двухтарифный электросчетчик
4. Камин
Бойлер ночью нагревается дешевым электричеством и через систему теплого пола прогревается утепленная плита.
Днем электричество используется только на бытовые нужды, подогрев помещения, при необходимости, берется от теплового аккумулятора.
Следующей ночью цикл повторяется.
Камин используется для быстрого прогрева помещения после длительного отсутствия.
_
Для пущей важности в систему вентиляции и канализации ставятся рекуператоры тепла, а на окна теплые ставни.

Ответить

uncomprehending

"Не знаю зачем" - в этом вы правы. :)) С информацией об "активных домах" в Финляндии так и не ознакомились? Зря. Успешное функционирование таких домов, это факт, а не "утопия". И очень забавно смотреть, как вы такой факт оспариваете: начали с климата, а закончили особенностями российской политико-экономической системы. Вы даже не в курсе, что финны делают такие дома уже не отдельную семью, а на несколько десятков квартир (например, тот дом в Куопио - общежитие на 47 отдельных квартир с общим спортзалом и сауной). Ваши предложения для таких размеров строения смотрятся ... забавно. Каких объемов должен быть "тепловой аккумулятор" в такого размера доме? :))

Ответить

Я давно копаю тему и альтернативных источников энергии и энергосбережения.
А также немножко знаю физику и умею считать.
Я не отрицаю успешного функционирования таких домов в финских климатических условиях, а также в правовом и экономическом поле страны. Как ни крути, а это тоже накладывает отпечаток.
Например, правительство не помню какой страны премировало владельцев солнечных батарей за сданную в сеть электроэнергию. Потом обратили внимание, что некоторые владельцы сдают энергию от солнечных батарей в сеть ночью (!). Разгадка нашлась довольно быстро. Ребята прикинули, посчитали и стали светить на солнечную батарею прожектором, а разницу между расходами на электроэнергию и премией за ее генрацию складывали себе в карман.

Ответить

uncomprehending

"давно копаю тему и альтернативных источников энергии и энергосбережения...также немножко знаю физику и умею считать"
И поэтому в качестве аргумента рассказываете байки? :))

Ответить

Ну как-то так, чтобы было понятно.
Средняя температура грунта примерно равна среднегодовой температуре воздуха.

Ответить

2030 году медный конус легче не станет.

Ответить

uncomprehending

Зато список аналогов, способных заменить "медный конус", станет значительно больше.

Ответить

Чтобы "сливать", парусу ПРИДЁТСЯ нагреться
---
Разумеется. А в чём проблема? Надеюсь, вы не считаете, что парус планируется изготовить из материала, который разрушается при температуре чуть выше абсолютного нуля?

Ответить

По мере удаления обьекта от земли , будет задействована всё большая площадь(читай мощность) лазера с фазированной решеткой. Ввиду обычного рассеивания оптического излучения . Как раз этот пункт не вызывает вопросов совсем . цитата: "Авторы проекта подчеркивают, что начать можно и с более скромных размеров: 10х10 метров и 100х100 метров." Так же как и масса аппарата , для разгона до субсветовой . См. школьный курс физики , формула Эинштейна зависимости энергии , требуемой для разгона определенной массы до релятивистских скоростей . Вопрос , как они будут тормозить сей аппарат у пункта назначения , что бы хотя бы сфотографировать что то в окружающем пространстве . А то при релятивистских скоростях - изображения не получится (если только в гамма спектре , или верхнем рентгене с сильными искажениями обьектов). EMdrive решит все все их проблемы :D .

Ответить

> как они будут тормозить сей аппарат
Никак не будут. Проект предполагает пролёт мимо.
> А то при релятивистских скоростях
Не будет никаких релятивистских скоростей, 0.1с максимум.
> EMdrive решит все все их проблемы
Ага, жалко что не работает только.

Ответить

uncomprehending

Судя по некоторым опытам - работает :))
-----
Ну, и проект предполагает достичь " около 0,2 скорости света"

Ответить

> Судя по некоторым опытам - работает :))
К сожалению, нет. Во всех опытах, в которых получена хоть какая-то тяга, цифры настолько крошечные, что чтобы доказать что это не ошибка эксперимента надо сильно-сильно постараться. Пока ещё увы.
> Ну, и проект предполагает достичь " около 0,2 скорости света"
Да, 0.2, я опечатался. Но, это не важно и сути не меняет.

Ответить

hi_

Идея вполне интересная. Про паруса давно писали, ещё в фантастических романах 80х.

Ответить

 
Автор статьи запретил комментирование незарегистрированными пользователями. Пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте, чтобы иметь возможность комментировать.