April 21st, 2016

UV

Двойка по физике Мильнеру с Хокингом

Источники - http://trv-science.ru/2016/04/19/dvojka-po-fizike/,
https://nplus1.ru/news/2016/04/20/hawking-D-mark
Автор - Борис Штерн, доктор физических наук, астрофизик и главный редактор газеты «Троицкий вариант»

Юрий Мильнер, российский мультимиллионер и меценат, в прошлом аспирант ФИАН, и Стивен Хокинг объявили (именно такая формулировка циркулирует в СМИ) о том, что выделяют 100 млн долл. на финансирование исследований по технологии перемещений в космосе при помощи лазерного паруса. Знаменем программы стал проект запуска наноробота к Альфе Центавра — перелет длиной четыре с лишним световых года за двадцать лет! Новость вызвала интерес и энтузиазм у широких масс во всем мире. Конечно, специалисты морщились и крутили пальцем у виска, но от комментариев, как правило, воздерживались.

Я решил ознакомиться с первоисточником, чтобы крутить пальцем у виска имея на то твердые основания. Первоисточник https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1604/1604.01356.pdf — электронный препринт Филипа Любина (Philip Lubin) из Университета Санта-Барбары. Взявшись за чтение, я обнаружил там не просто ужас, а ужас-ужас. Там довольно много формул. Все они простые и правильные, но не имеют никакого отношения к реальности.

Автор е-принта участвовал во вполне реалистичных разработках лазерных фазированных решеток, например, для испарения поверхности астероида с расстояния 10 км (чтобы снять спектр и посмотреть химсостав). Мощность — 10 кВт, расходимость — 0,1 с, всё нормально. Некоторые работы, по-видимому, связаны с оборонной программой DARPA, где используются подобные штуки. Филип Любин решил не мелочиться и предложил сделать решетку мощностью не 10 кВт, а 50–70 гигаватт (ГВт) (10–15 Саяно-Шушенских ГЭС). Эта решетка по замыслу должна ускорить зонд весом 1 г с тоненьким световым парусом до четверти скорости света за 10 минут. Ускорение — 20 000 g (g — ускорение свободного падения). Энергия посчитана примерно правильно, если предположить, что порядка половины от 50 ГВт падают на тоненький парус площадью 1 м2 и весом 1 г.

Автор е-принта пишет простые формулы, а я буду задавать простые вопросы.
Collapse )

Про лазерный межзвездный нанопарусник и не только

У меня во френдах (шевелящихся, включая сообщества) примерно две трети пишут "про космос". Почти все они отписались о концепте Хокинга-Мильнера (облако нанокрафтов весом около грамма со световым парусом, разгоняемых мощными лазерами до релятивистских скоростей в целях запуска всего этого хозяйства к альфе Центавра)(например, http://za-neptunie.livejournal.com/225435.html). Лично я пока молчу по той причине, что более умные люди и без меня напишут про... про всё. Или почти. А вот внезапно возникла мысль. Я кратко, почти конспективно.

Основные возражения у критиков проекта вызывает идея наноспутника. Он: а)сгорит в луче гигаваттного разгонного лазера; б)если не сгорит, то всё равно не долетит, будучи превращен в решето трением о межзвездный газ, а путную защиту при такой массе не сделать; в)будет уничтожен или сбит с траектории попаданием любой межзвездной пылинки; г)ничего не сможет передать с расстояния в 4 световых года; д)и вообще.

Так вот я и подумал: а зачем нам разгонять наноспутники? Надо разгонять (до релятивистских скоростей) капсулы с рабочим телом для основательного, большого, "нормального макроскопического размера" корабля (зонда), оснащенного кинетическим прямоточным двигателем! (Концепцию кинетического прямоточного двигателя) разрабатываетalboros. Убиваем нескольких зайцев:
- разгоняем болванки, просто массу, носитель импульса, а не хрупкие и уязвимые наноспутники;
- удельный импульс такого двигателя (ключевой параметр, ахиллесова пята современных двигателей) можно наращивать до невероятных не только для химических двигателей, но и для ядерных и ЭРД величин;
- на большой зонд можно установить передатчик вменяемой мощности, который превращает передачу сигнала из соседней звездной системы из сказки-фэнтези если не в научную, то хотя бы в просто фантастику.
- капсулы рабочего тела можно начинить дейтерий-тритиевой смесью в оболочке из дейтерида лития или гелием-3. Или бороводородами. При релятивистской скорости в приемной камере кинетического двигателя будет иметь инерционное обжатие капсулы и принципиально возможно выполнение критерия Лоусона... Получается своеобразный прямоточник Бассарда задом наперед.
- поля разгонных лазеров можно разместить на Луне, а еще лучше на Меркурии, а питать их от солнечных батарей, коими хоть всю Луну можно обклеить!
- Кстати, разгонять капсулы с рабочим телом можно не только с помощью давления лазерного излучения на зеркало, но и абляционным способом: испаряя лазерным импульсом часть вещества капсулы. Уже на существующих лазерных установках в таких экспериментах достигаются скорости в 300 км/с (источник). Тем самым снимутся две проблемы: материал зеркала с альбедо в "девять девяток" и гигаваттный лазер непрерывного действия (ни того, ни другого пока не существует).
- Profit!