Удалёнка: опыт и лайфхаки
Реклама
Комментарии 226
+18
Так получилось, что я далек от науки.
Но с каким огромным удовольствием я прочитал этот цикл — просто не передать.
Спасибо Вам большое.

(… в первой статье попробовал разобраться с парой формул, угрохал кучу времени, понял что позабыл физику, поэтому, на все следующие формулы я просто СМОТРЕЛ… приблизительно так же я смотрю на работы великих художников...)
+8
Спасибо вам за статью. Честно говоря раньше не задумывался на счет пределов, считал что они там где то далеко далеко, а оно вот как оказывается.
Очень понравилось.
+2
Очень редко пишу комментарии, но вот тут не удержался. Шикарно. Спасибо.
// Прочитал сам и порекомендовал друзьям ))
+2
зато, скорей всего у этих Королевых и Браунов со щупальцами, вторая планетарная система в пределах досягаемости аппаратов типа «викингов» — на химтопливе.
+3
Увы, слишком близкие друг к другу системы возмущают друг друга приливными силами. Орбиты их планет неустойчивы на сроках в миллиарды лет. Поэтому сейчас считается, что вблизи центра Галактики жизнь на планетах не успевает развиться.
+1
я про расстояние до 1 св.года — у нас облако Оорта, у них похожая равновозрастная звезда.
про устойчивость: у нашей системы уже было не одно сближение до св.года и все на местах, а Меркурий улетит совсем по другой причине.
просто в нашей недвойной системе межзвездные полеты на открытых законах физики выглядят совсем грустно, а эти, которые только третий искусственный спутник запускают, ежели собственную луну имеют, то в двойной системе межзвездный перелет совершат раньше.
+2
А, Вы про двойную систему! Да, там вполне могут быть устойчивые орбиты вокруг каждой из отдельных звёзд. Со вполне «кошерным» расстоянием, скажем, в полтысячи а.е.
0
вот, а как говорит нам ньтоновская механика(я честно искал статью, но гугл не помог), для звезд со сроком жизни от 4мрд.лет главной последовательности в зону обитаемости хорошо, если влезут 2 планеты земного типа с устойчивойстью орбит на те же миллиарды(у нас 1,5 потому что на марсе не будет водно-кислородной гидроатмосферы из-за не так распределенной суши). в случае двойной системы(75% звезд), особенно у тех, кто с массивной планеты, шансы на создание 2хпланетарной цивилизации(которая убирает почти все природные риски апокалипсиса и позволяет искать гипердвигатель чуть ли не миллиард лет) намного выше наших.
0
«M/m в 5 — 200.»
Наверно M/m в 5 — 20
Спасибо за статьи. Очень понравились.
0
Точно, инженерное несовершенство увеличивает предел… Не так посчитал
+4
Большое спасибо за статью! Прочитал все пять частей с огромным удовольствием. Очень интересная тема.
0
Не могли бы вы пояснить за обязательную активную тектонику? Марс действительно геологически мёртв, но нормальный климат там был совсем недавно, примерно при динозаврах.
0
Да, есть указания, что небольшие периоды довольно тёплого климата на Марсе случались относительно недавно. Миллионы лет назад, буквально. Предположительно, из-за периодических изменений наклона оси вращения Марса ([1], [2]). Приводящих как к таянию и перераспределению шапок, так и сдвигу общего энергобаланса. Но это относительно кратковременные периоды. Атмосфера Марса, к сожалению, слишком тонка, чтобы защищать саму себя от вымерзания. Поэтому газ, даже и поднятый такими периодами в атмосферу, оседает обратно в районе новых полюсов или адсорбируется в реголите.

Чем здесь помогает тектоника? Во-первых, пополнением запасов углекислого газа и других парниковых газов из недр. Во-вторых, «перемешиванием» и обновлением поверхности, создавая некоторый круговорот CO2.

Однако основной период геологической активности Марса завершился около 3 миллиардов лет назад…
+1
Дополню.
Насколько я понимаю, от солнца к нам приходит не только тепло, но и губительное излучение, которое не позволило бы развиться жизни. Именно это излучение и сдерживается магнитным полем планеты. А оно как раз порождается расплавленным ядром нашего «дома».
Исправьте, кто имеет более полное понимание.
0
Это действительно так, но если жизнь завезена извне, где она успела развиться и эволюционировать из-за меньшей сезонности радиации или иных причинах ( искусственное заселение пространства например ), то вполне возможно и зарождение жизни даже в суровых условиях, а потом и внесение её даже на астероидах.
Кстати об искусственном заселении других планет. Почему бы не вывести некую форму жизни, например бактерий, которые бы вполне себе переносили атмосферу марса и устойчивую к радиации? Потом впульнуть на Марс… может это приведет к тому, что через миллионы лет там будет цивилизация?
+1
Бактерии до многоклеточных больше миллиарда лет эволюционировали.
А судя по тому что на Марсе когда там была вода, бактерии там уже были но высохли с водой.
Кроме того, Марс продолжает сохнуть и терять атмосферу.
0
Ну мы генной инженерией вырастим специальных бактерий, которые что-нибудь будут делать… терраформировать там планету.
+2
Тут где-то на хабре была статья про хромосомные основания. Так вот там было показано, что оснований из которых можно было бы строить хромосомы их можно много представить и даже синтезировать. Однако как показывают эксперименты именно наши основания наиболее устойчивы к ультрафиолету.
Отсюда можно сделать вывод, что наш тип жизни появился (или эволюционировал именно к этим основаниям хромосом) на чем-то таком где ультрафиолет и все то более жесткое тоже было заэкранированно, но так что бы очень основательно. Ибо совсем жесткого излучения и наши не выдерживают. Но и ультрафиолет играл довольно важную роль в естественном отборе того, из чего строить хромосомы.
0
Спасибо.
С другой стороны, отсутствие тектоники оставляет нам шансы на искусственное восстановление атмосферы. Ищем залежи газов и льда (обычного и сухого), бурим скважины, устраиваем термоядерный разрыв пласта:)
+3
У автора в публикациях есть список докладов с конфы астрофизиков.
Там есть доклад о возможности терраформирования Марса.
Там есть краткие выводы автора — что нет, простого способа хватает на подъем на 10 градусов. Дальше льда не хватит. Однако, в соседней заметке есть упоминания, что возможно льда на марсе может быть в несколько раз больше.

Однако, от себя добавлю, что с точки зрения скептика, если мы освоим манипуляции такими энергиями, дешевле будет строить большие космо-станции
0
Можно носить воду врукопашную в ведре, а можно прокопать канал и она потечет сама миллионами тонн.

Намного реалистичней огромных космостанций из фантастики 60-х выглядят самоподдерживающиеся процессы: генетически сконструированные бактерии для переработки атмосферы планет, или самореплицирующиеся нанороботы для работ в космосе.
0
Привычные нам бактерии могут осуществлять только химические реакции. На счёт непривычных — вопрос существования плазмоидов я б назвал скорее открытым, но на практике перспективы их «дрессировки» не видно. А для химических реакций нужные элементы должны присутствовать изначально. Причём их соотношение должно иметь энергетически устойчивое состояние. Например, если «выковырять» кислород из окиси железа, то сложно предотвратить обратный процесс. А если азота на марсе и вовсе мало, бактерии его создать не смогут.

Правда, нанороботы теоретически способны и на большее, с этой точки зрения — поживём — увидим.
-2
Отличная статья, к сожалению карму поднять не могу (у меня не полный акк).
Получил огромное удовольствие, читая Вашу статью. Очень интересно и познавательно.
+1
Очень увлекательный цикл статей! К 5/5 руки уже не слушались и сами открывали ссылку на прочтение)) Спасибо!

Осталось спросить. Что из содержимого на Луне может быть дешевым и безопасным для человека ракетным топливом?
0
Что из содержимого на Луне может быть дешевым и безопасным для человека ракетным топливом?
Водный лед или минералы с большим содержанием воды (водорода + кислорода)
+4
Большой вопрос. С двойным дном. Вот какие есть мысли.

Плохая новость — что Луна довольно бедна летучими элементами. Особенно водородом. А в почти все нынешние топлива входит водород.

Хорошая новость: недавно залежи воды в районе полюсов нашли.

Плохая: но их там от силы с кубокилометр. Разбазаривать такое на ракетное топливо просто жалко. Хотя если очень надо, то можно.

Теперь копнём чуть глубже.

Во-первых, на взлёт с Луны топливо не нужно. Оттуда лучше взлетать на рельсах. Топлива тогда требуется всего чуток, на коррекции.

Во-вторых, там *очень* дешёвая солнечная энергия. Кислород можно добывать, просто сфокусировав солнечный свет на кучке грунта. Термически. Так что окислителя сколько угодно. И горючего (порошки металлов) тоже, только продукты сгорания у него твёрдые.

Наконец, там есть углерод (~10-5 по атомам) и сера (~0.1%). Которые всё-таки образуют газообразные продукты сгорания с кислородом. Топливо не слишком эффективное, но, вспоминая, что нам лишь на коррекции, глядишь, сойдёт.

Ну и, если использовать электротермические двигатели, то топливо как таковое не нужно, а рабочим телом может служить вообще почти что угодно. Хоть натрий, добытый из реголита. Солнечная энергия, напоминаю, дёшева.
+8
Плохая новость — что Луна довольно бедна летучими элементами. Особенно водородом. А в почти все нынешние топлива входит водород.

Вот image тебе водород!
+8
С такой реакцией и водород как топливо не нужен, на эти три процента 12.85 Mev можно жить.
0
Вы там на схеме забыли входящую стрелочку, и сколько-то там МэВ (3-5 кажется) на вход подать, чтобы реакция синтеза началась. Если бы мы умели практически так подавать, то нам не то, что He3, нам бы и луна не нужна была бы еще лет 300…
0

Интересно было бы для ​понимания о чём речь. А какой процент золота в земной породе должен быть чтобы её признали бесперспективной и перестали разрабатывать?

+1
речь о том, что 1 грамм этого гелия содержит энергии как 15 тонн керосина. грамм 50 в Прогресс зарядить (чуть больше 2 кубов газообразного, без давления, носить можно бабушкой уборщицей, неактивен, неопасен) и вперёд, под тысячу тонн оторвались от поверхности и уехали на мкс. Правда с движком проблема. его — нет.
0

Разрабатывают с содержаниями порядка 2-3 граммов на тонну, меньше 1г/т возможно будут разрабатывать, когда варианты получше закончатся.
Но для современной разработки важно не только содержание, а и промышленные количества.


P.S. Если содержание гелия-3 20мг/т, количество атомов полезного компонента на тонну руды в золотой руде примерно то же :) Но технология извлечения золота довольно хитра, будет ли она применима?

0
Т.е. здесь 1-3 стотысячных, а там 1 пятидесятимиллионная… Нормально, чо.
А я правильно понимаю что Гелий-3 — результат воздействия на грунт солнечного ветра? Тогда содержание Гелия-3 максимально в поверхностном слое. На глубине с этим совсем грустно…
0

1-3 миллионных против 0.02 миллионных. При атомной массе в ~60 раз больше.

+1
их там от силы с кубокилометр. Разбазаривать такое на ракетное топливо просто жалко. Хотя если очень надо, то можно.

Ну это пока нашли только кубокилометр. Толком ведь даже не искали ещё.
И, кроме того, это уже миллиард тонн, для наших скромных корабликов надолго хватит.
Наконец, там есть углерод

Да, именно. В найденном лунном льду собственно воды процентов 80. Остальное примеси, и первая из них — метан CH4. Вполне себе модное ракетное топливо.
0
Про метан не знал, спасибо. Хотя вполне можно было догадаться «из общих соображений» ))
+1
Молярное содержание летучих веществ в выбросе при падении разгонного блока «Центавр» у южного полюса Луны (в процентах по отношению к содержанию водяного пара), согласно science.sciencemag.org/content/330/6003/463

H2S 16.75%
NH3 6.03%
SO2 3.19%
C2H4 3.12%
CO2 2.17%
CH3OH 1.55%
CH4 0.65%

Метана довольно мало. Причем надо учитывать, что содержание вещества в выбросе зависит не только от содержания его в грунте, но и от летучести, так что реально его там еще меньше, чем 0.65% от содержания воды.

Так что для топливного производства тут скорее внушает оптимизм наличие метилового спирта, ацетилена и аммиака (последний можно использовать для производства высококипящих окислителей).

А еще на южном полюсе Луны очень много ртути, содержание в грунте по массе всего на порядок меньше, чем воды agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2011JE003841

Но зачем ртуть может понадобиться в таких количествах — непонятно. Продолбить на Луне длинную канаву, налить туда ртути, охладить до сверхпроводящего состояния и использовать как рельс для запусков? :)
0
«Встану рано утром, выпью чашку ртути, и пойду подохну в этом институте»:)
А если серьёзно, из ртути можно делать блоки защиты от метеоритов и радиации. Разливаем по прямоугольным полиэтиленовым канистрам и охлаждаем, всё. Канистры выкладываем плиточкой. В случае попадания метеорита просто нагреваем и переливаем ртуть в новую канистру.
0
Во-первых, на взлёт с Луны топливо не нужно. Оттуда лучше взлетать на рельсах. Топлива тогда требуется всего чуток, на коррекции.

и продолжая, где та точка «топливного Лагранжа», когда выгодно дозаправиться с Луны, чем всё тащить с Земли?
по мере удешевления добычи топлива на Луне, она должна смещаться к Земле?
+2
Везде. Космодром -» МКС это грубо 10 км/с. Луна -» МКС это меньше 5.
+1
По-моему, там стрелочки в другую сторону должны быть, мы же замедляемся, а не разгоняемся по земной орбите.
+1
Расскажите, пожалуйста, поподробней о рельсах. Можно использовать «традиционные» рельсы, направленные вверх?
+1
Традиционные рельсы, направленные горизонтально. «Вагон» по ним разгоняется до 2 км/с и оказывается на откасательной траектории убегания. Затем своими двигателями чуток подправляет траекторию.
0
оно конечно намного реальнее чем на Земле, тем более без атмосферы. Но рельсы с тележкой так-то километров 50 будут чтоб на 4g взлетать (и ещё километров 20 тележка тормозить будет чтоб не улететь вместе с кораблём!).
Боюсь 70км ровной как стол поверхности не найти, а строить там мосты и эстакады некому.

Опять, как не крути, выходит, волшебная труба и её копатели в скафандрах потребуются!!!
0
и ещё километров 20 тележка тормозить

Да ладно, на авианосцах всё давно придумали за нас. А тут ещё и просто пассивный кусок железа тормозить нужно, без биомассы и прочей там электроники.
0
эх… Что там на авианосцах придумали для торможения со скорости 2км/с?
С удовольствием поменяю мнение, если там и правда гиперзвуковые тележки на скорости 7 махов тормозят каждый день!
-1
Ну это, про катапульты почитайте. Там конечно не 2 км/с, но и расстояния совсем крохотные после того, как самолёт запущен.
Также интересно, как вы Махи на Луне считать собрались. :=)
+1
Там конечно не 2 км/с

ну вот и ответ. У вас штука каждую секунду едет 2км, за сколько секунд вы её с этой скорости затормозить собрались? и сколько при этом она пробежит? Там не линейная зависимость расстояния пробега от скорости будет, поэтому сравнивать авианосец с этим — не надо. С его скорости в 50 метров в секунду затормозить можно например за полсекунды с 10g и хватит 20 метров. А со скорости в 2км/с на 10g тормозить вы будете 20 секунд и пробег будет 20 км. с разгоном это также работает.

странно что это для всех открытием является…
-1
А почему 10g то, а не 100? Это ж тупая железка, с ней и на 1000g ничего не случится. Тогда торможение займёт 2 секунды, за которые телега пробежит 0,5 а t² = 2 км, а не 20.
+1
> Это ж тупая железка, с ней и на 1000g ничего не случится.

На 100g даже с бруском стали довольно много чего случится. А уж на 1000g…
+3
Да и черт с ней, с этой тележкой, слишком жирно тормозить 20 км, пускай с небольшой коррекцией врезается в луну и копает туннель дальше, или ресурсы взрывным методом добывает.
0
ещё километров 20 тележка тормозить

Если тележкой будет магнитная подушка (а другую тележку для такой скорости представить трудно), то тормозить нечего.
0
в смысле нечего, пусть по круголунной трассе бегает бесконечно?
0

В смысле что нет тележки на колёсиках. Разгоняемый девайс левитирует в магнитном поле дабы не было трения.
Какие-то элементы (катушки, магниты), которые не нужны в полёте, можно сбрасывать после отрыва.
Ну а уж у нас появляется трасса вокруг Луны, то можно и тормозить потихоньку во время возврата в исходную точку (или при перемещении к следующей стартовой позиции если их несколько).

+1
итого, резюмируем.
1. на все аппараты которые хотят стартовать с Луны мы должны поставить отстреливаемые электромагниты (не один и не два, а приличное количество, сложной формы и веса, чтоб держалось в направляющих и разгонялось бодро).
2. после взлёта отстреливаем их, они на скорости 2км/с меняют ландшафт удалённых районов Луны.
3. строим завод по изготовлению этих магнитов на луне, находим для завода сырьё из металлов и углеволокна для корпусов. Оборудование завода для выплавки, протяжки и намотки электромагнитов везём с Земли.
4. строим источник стабильного тока размером с сотни мегаватт.
5. строим трассу в 50км с отклонениями направляющих для взлёта в считанные миллиметры. (это позволит нам и людишек и грузы «взлетать», делать две разные системы взлёта для этих двух категорий — смешно, могу пояснить почему)
6. копаем сразу вторую трассу в 50км, потому что любая авария на первой — неминучая смерть для причастных зависших на Луне навсегда.
________________________________________
вот вкратце то, что предлагается под умилительные допущения «пусть висит», «а давайте 1000g», «вжух и на эверест задрать конец трубы» ну и прочие альтернативно-физические сказки.

А теперь как это может и должно выглядеть для Луны если дружить с учебником физики и знать основы экономики:

1. проектируется и строится образец одноступенчатой, полностью многоразовой ракеты на топливе синтезируемом прямо на поверхности.
2. серийные образцы таких многоразовых транспортных ракет изготовляются на Земле в нужном количестве и отправляются на Луну как пассивный груз.
3. так-же на Луну доставляется роботизированный заводик производящий из местного грунта какое-то привычное топливо. Как выяснилось там можно добыть и кислород и водород и углерод и различные их комбинации как готовые так и после несложных реакций. Производительность будет зависеть от доступной энергии, которой как мы понимаем на Луне валом прямо от солнышка.
4. Так как отсутствует атмосфера, гравитация смешная, потребная дельта V ничтожна: даже одноступенчатая ракета с детскими перегрузками и без сильного износа сможет летать десятки раз садясь на попу в стиле Маска, после чего ей на голову можно с простейшего погрузчика прикручивать новый корабль, заправлять топливом и вперёд. Ни теплозащиты, ни отстреливаемых обтекателей ни аэроднамических рулей из титана, ничего ей не нужно. Даже ноги могут быть лёгкими и тонкими, Луна же!

Итого, полностью многоразовая система, состоящая из одной ступени, не потребляющая никаких сложных расходников кроме синтезируемого топлива, выводящая одинаковым образом что людишек что нежные грузы, что простой песок по стандартной процедуре. И самое важное, не нужно никаких «пусть», «а вот бы», «допустим», «а если»: по сути никаких недоступных технологий не требуется, всё это можно сделать на текущем уровне развития. Вопрос только какое и какими реакциями топливо добывать, как его складировать и какими грузовыми роверами добывать сырьё из карьеров; но вроде тут тоже не видно каких-то запредельных проблем, вопрос только в количествах добываемого. Даже жидкий кислород хранить на Луне одно удовольствие, почти не нужно охлаждать в теньке и ночью.
0
Небольшая поправка: гравитация от наличия атмосферы не зависит, скорее наоборот.
0
Сопротивление среды при разгоне — зависит и соответственно нагрев корпуса и требования к тепловым характеристикам материалов корпуса.
0
Почему тележка вообще является проблемой? Самолеты свои тележки с собой возят, пусть и тут тоже самое. Не?
0
Не. Самолёт по земле ползает со скоростью ~300 км/ч. Космический грузовик должен разогнаться до 2 км/с на Луне и больше на более тяжёлых каменюках. Т.е. тележка на колёсиках невозможно.
Или ты про маглев и тому подобное?
0
Ну почему некому. А роботы? На луне нет ни атмосферы, ни тектоники, ни осадков. И почему 4ж? Вы опять подбираете условия, принципиально не возможные. Попробуйте подобрать возможные.
0
Стартовать так, конечно, хорошо, но всё-таки иногда ещё садиться придётся. Топливо на торможение всё-таки понадобится.
0
Потенциально самое ценное на Луне — это просто булыжники. Если построить на орбите Земли ротоватор Skyhook, при каждом подъеме груза с Земли ротоватор будет снижать свою орбиту. Чтобы этого не происходило, нужно балансировать грузопоток с Земли в космос грузопотоком из космоса на Землю.

Проектанты Skyhook'а (см. www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/391Grant.pdf) предлагают возить с Луны грунт, тормозить его ротоватором и сбрасывать в океан, чтобы удерживать ротоватор на орбите.
0

Уж лучше собирать дохлые спутники и их спускать. Задачка попроще, КМК

0

А что там с Марсом? В камерах к прошлой части вдрызг разбили идею рельстрона с Земли. Очень большая проблема — атмосфера. На Марсе, вроде, 1% от нашей. Там можно с рельсиков?

+1
В принципе можно, там 14-км гора Павлина на экваторе и 26-км Олимп почти на экваторе.
0
зачем закладываться на тонкую/слабую атмосферу, когда «толстая» атмосфера дает очень много преимуществ колонизаторам, а, к примеру, товарищ, который буквально над вами комментарий написал (antihydrogen) придумал, насколько я знаю, достаточно реалистичный способ одарить Марс не только атмосферой, но и водой, и, как минимум, опубликовал у себя в [одноименном с его ником] жж описание инструмента для этого (было бы круто и отдельный пост про Марс (и Венеру ;)) от него же получить, но «никакого давления»!:)).

Ну, т.е. варианты одарить Марс атмосферой есть, и если человечество и пойдет по пути освоения Марса, то рано или поздно соображение «на Марсе слабая атмосфера» скорее всего перестанет быть уместным, — варианты одарить Марс атмосферой уже есть.
0
Ты так говоришь как будто я сижу и принимаю :) решение куды бечь на Марсе :)
На самом деле, одно другому не мешает. Не знакомился с задумкой вышеупомянутого товарища, но мне думается что сие одарение потребует либо очень больших энергий, либо очень долгого времени.
В связи с этим наша «узкоколейка» может возникнуть, развиться и помереть прежде чем по атмосфере случатся подвижки. А может и не возникнуть, вон тов. MEG123 выше, математикой вооружась" рвёт в клочья идею пушки даже на Луне, что уж там Марс…
0
эээ, думаю, у нас недопонимание возникло. Я про вот этот инструмент для операции «оснащение Марса атмосферой и водой» говорил:

«Итеративный космический бильярд Оберта» (https://antihydrogen.livejournal.com/50088.html)

картинка с подписью оттуда:
image
Обитатели купольного поселения на Марсе наблюдают за началом терраформирования


Для оной операции нужен не только инструмент, но и способ применения, вот про него, и прилагающиеся расчеты, ну и в целом про авторские идеи по поводу терраформирования Марса хотелось бы авторскую же статью.

(Еще больше хотелось бы авторскую же статью о терраформировании Венеры(sic! нет, это не опечатка, и «я сам в шоке», но там _ОЧЕНЬ_ круто выходит; круче, чем с Марсом(sic!)), но… мы можем и подождать...).
0

Ещё от предыдущих статей возникли вопросы.
Можете уточнить, что вы понимаете под словами "фундаментальный Пружинный Предел"? Почему этот предел равен то 30, то 40, то 60 МДж/кг, а то и (цитата из 4й статьи)


Я думаю, что если мы научимся конструировать подобные правильные решётки из бора, который ещё легче, мы и до 100 МДж/кг допрыгнем.

Это как получается? Предел — не предел? Вы же сами допускаете, что он может быть превышен. А статьи пишете, исходя из того, что это всё-таки предел.

+3
4 эВ/атом вещества. А предел потому, что можно только использовать атомы меньшего номера, а энергию связей никуда не увеличить.
+3
Это предел в том же смысле, в каком мы говорим о пределе человеческого роста. 99.9% индивидумов ограничены ростом в 199 см. Но штучный рекорд составляет 272 см. Теоретическое же ограничение, исходя из прочности человеческого тела — метров 5. Хотя такого никто не видел и вряд ли увидит, и на практике не применяет.

Так же и Пружинный Предел. Для абсолютно подавляющего большинства обычной материи он составляет 20-30 МДж/кг. Единичные рекордсмены типа графена достигают 65 МДж/кг. И мы очень в них заинтересованы. Теоретически же максимальное значение, как я полагаю, может реализовываться в упомянутой решётке из бора. Которую, правда, никто не видел и не факт, что увидит.

P.S. Там выше тоже правильно сказали. Предел — 4 эВ на атом. Но атомы по весу разные и эффективное количество связей тоже непостоянно. Поэтому на килограмм разные цифры получаться могут, и не совсем очевидно, какая же конфигурация даст именно максимум.
0

То есть, для водорода (металлического?) предел будет чуть меньше 383МДж/кг?


Это предел в том же смысле, в каком мы говорим о пределе человеческого роста.

Тогда "фундаментальный пружинный предел" — довольно-таки неточное высказывание, если имеется в виду практическое ("мы такого обычно не встречаем"), а не теоретическое ("такого не допускает теория") ограничение.

+1
Мне кажется вы просто пропустили 3 часть. Там этот «предел» объясняется и обосновывается, но автор нигде не претендует на математическую точность или на авторские права на термин. Просто мысли вслух с гипотезами и подтверждениями как теоретического (формулами) так и практического характера (материалы, машины, двигатели)
0

Не очень-то обосновывается.


При выводе предела прочности материалов выражение ε << 1 заменяется на ε=1. Поэтому предел будет не "20-30МДж", а "<< 20-30" МДж. То есть порядка 0.03 — 1.5 МДж (и эти цифры приведены автором в таблице ниже вывода предела), не "20-30МДж".
Материалы с пределом в сотни МДж (бор, графен) упоминаются, но почему-то игнорируются, не передвигая предел с 20-30МДж вверх.
В примерах величина этого предела плавает на 4 порядка (!), но почему-то это игнорируется автором.


Также ещё в первой статье игнорируются различные транспортные средства, которые существуют, но имеют соотношение грузоподъёмности к массе далёкое от единицы.


В научном подходе считается, что если эксперименты противоречат теории, то необходимо отбросить теорию, а не эксперименты.
Здесь же отбрасываются реальные данные. Поэтому можно считать, что статьи описывают вымысел, а не на нашу реальность.
А в реальности, даже если взять все авторские же (!) примеры, не похоже, что такой предел есть.

0
Вы не особо внимательно ознакомились со статьёй.

Предел фундаментален потому, что определяется химической энергией связи электронов с атомом. А она фундаментальна (см. постоянную Ридберга). На практике до этой величины никто не допрыгивает (как нет людей 5-метрового роста), но теоретический предел очень даже есть и ясен, как весеннее утро.

При выводе предела прочности материалов выражение ε << 1 заменяется на ε=1. Поэтому предел будет не «20-30МДж», а "<< 20-30" МДж.


А вот это у Вас грубая ошибка. Поскольку диапазон значений ε неизвестен (хотя для большинства материалов действительно ε << 1), утверждать, что для всех веществ плотность энергии "<< 20-30 МДж/кг" — неверно. Углеволокно вам в простейший контрпример. Единственное корректное утверждение, которое тут можно сделать — это взять оценку по верхнему диапазону возможных значений ε. Что и сделано.

В примерах величина этого предела плавает на 4 порядка (!), но почему-то это игнорируется автором.


И снова какая-то неаккуратность мысли. «Плавают», как Вы выражаетесь, не значения предела, а значения энергосодержаний, которые, согласно моей оценке, должны быть меньше предела. Они и меньше. Это как если бы я сказал, что все живые существа на Земле весят меньше 1000 тонн, а Вы бы мне мышь показывали, заявляя, что она-де опровергает гипотезу.

Также ещё в первой статье игнорируются различные транспортные средства, которые существуют, но имеют соотношение грузоподъёмности к массе далёкое от единицы.


Насколько далёкое? У нас разброс масс — 5 порядков. Если бы зависимости не было никакой, значения Q были бы разбросаны на диапазоне от 10-5 до 105. На этом фоне даже (отдельные) выбросы Q в пределах от 1/30 до 30 означают линейную зависимость со статистической достоверностью уровня 1:10-100. Если бы Вы сами взяли данные (я зачем их выложил?), и посчитали (пусть и внеся те средства, что я, сомневаясь в корректности их рассмотрения, исключил), Вы бы сами всё это увидели. Равно как и убийственную степень статистической достоверности. Но Вы считать поленились, очевидно. Решили ограничиться словесным заявлением.

Да, случайный отбор транспортных средств из полного набора их наименований — очень сложная задача. Чтобы по возможности более-менее корректно её решить, я опирался на принцип типичности. Камаз — довольно типичный грузовик. C-130 — довольно типичный самолёт. Для всех них Q — порядка единицы. Вы в данные-то заглядывали, повторяю вопрос?

Или Вы берётесь сейчас составить набор данных в несколько сотен точек из типичных грузовых транспортных средств разного рода, да такой, что у них повально Q будет или ниже 0.1, или выше 10?
0
А вот это у Вас грубая ошибка. Поскольку диапазон значений ε неизвестен (хотя для большинства материалов действительно ε << 1), утверждать, что для всех веществ плотность энергии "<< 20-30 МДж/кг" — неверно. Углеволокно вам в простейший контрпример.

Тогда, если "диапазон значений ε неизвестен" (с чем я согласен), разве не должна быть неизвестна и удельная плотность энергии? А вы откуда-то "предел" взяли. Откуда? Из типичных значений? Так это не предел, это типичные для нас значения. Через N лет они могут стать другими, никакая физика этот предел не устанавливает. Сами же приводите контрпримеры.


Если бы Вы сами взяли данные (я зачем их выложил?), и посчитали (пусть и внеся те средства, что я, сомневаясь в корректности их рассмотрения, исключил), Вы бы сами всё это увидели. Равно как и убийственную степень статистической достоверности. Но Вы считать поленились, очевидно. Решили ограничиться словесным заявлением.

"Убийственная степень статистической достоверности" у вас получилась, потому что вы отбрасывали неподходящие под вашу теорию примеры.


Если хотите придерживаться научного метода, вам нужно конкретно указать этот предел, либо формулу для него (выдвинуть теорию), и попытаться найти контрпримеры. Найдёте хоть один — это будет означать, что ваша теория неверна. Таким способом можно найти описание, близкое к реальности, а не к вымыслу.


P.S. Впрочем, мне всё больше кажется, что этот спор лишь из-за разных толкований слова "предел". Моё толкование "граница, выше которой ничего не может быть" (из википедии), "последняя, крайняя грань чего-то" (из словаря); ваше — почему-то "верхняя граница типичных значений" (но почему?). Поэтому вы гибко трактуете границы, что для меня выглядит кощунственно. Примерно как "колёсный предел — 4 колеса, вот статистика, вот умные формулы, которые это показывают".

+1
Не будем спорить из-за формулировок. Тем более, что по отзывам там действительно есть что уточнить и исправить.

Но вот насчёт этого…
«Убийственная степень статистической достоверности» у вас получилась, потому что вы отбрасывали неподходящие под вашу теорию примеры.


Не могу согласиться. Выгляните за окно. Там ездят грузовики. С бортовой платформой и самосвалы. Вполне материальные. Вы берётесь утверждать, что у большинства из них Q меньше 0.1 или больше 10? Тогда Вы действительно живёте в каком-то другом мире.
0

Разброс Q от 0.1 до 10 — это довольно много. "Предел" — это одно число.
В комментариях вам приводили какие-то тягачи для ракет, где Q 0.03 что ли. Могу добавить моноколёса, где Q около 5, и спортивные велосипеды, которые весят пару-тройку кг (Q около 25).


Современные грузовики России, США, Индии, Китая Q: 1.293679 СКО Q: ± 0.604313

В этом и некоторых других из ваших примеров (статья 1) среднеквадратичное отклонение Q довольно велико, и сопоставимо с величиной Q. Это означает, что Q колеблется в широком диапазоне, и нельзя с высокой степенью вероятности утверждать, что оно принимает более конкретные значения. От 0.1 до 10 — широкий диапазон. Это 100 раз! Это как 50 тыс. рублей и 5 млн. рублей (менее абстрактный пример). Логарифмическая шкала на одном из ваших графиков скрывает этот разброс.


Вы берётесь утверждать, что у большинства из них Q меньше 0.1 или больше 10?

Я утверждаю, что вы не доказали наличие теоретического предела в Q<=10, но почему-то говорите о нём, причём максимальное значение предела у вас почему-то меняется (что и вызывает подозрения). К слову, типичные значения и предел — семантически совершенно различные вещи, нельзя их взаимозаменять.

+2
Велосипед сам себя не везет, велосипед надо вместе с человеком взвешивать.
+7

Я прочитал этот цикл и все ваши предыдущие статьи. Вам бы не в коммерческой организации работать, а в научной. На должности философа.Именно так должны писать философы в наше техногенное время.

+1
Эх… мой преподаватель электродинамики говаривал, бывало, нерадимым ученикам: «да Вы, %username%, философ… знак перед ответом путаете».

Не вышло из меня физика ))
+2
да… это вам не яндекс.дзен… ))
Большущее спасибо!

Будь я писателем-фантастом, ваш цикл статей, наверное стал бы моей настольной книгой!
Столько идей, фактов, предположений в одном месте…
Это очень увлекательно!
0
Спасибо за статьи, поделился ссылками на них со всеми друзьями
0
Получил огромное удовольствие от цикла статей, огромное спасибо за проделанную работу!

Конечно, немного печально что всё, что мы на данный момент знаем, говорит нам скорее о невозможности всего того, что описали фантасты как буквально плоды следующего столетия. И возможно именно в этом проблема того, что к нам до сих пор никто не прилетел.

Но я всё же в глубине сердца продолжу верить, что рано или поздно мы откроем новые способы безопасно и эффективно извлекать энергию, и вылет на орбиту будет осуществляться небольшими прогулочными яхтами, а перелёт до соседних звёзд — с помощью подпространства\кротовых нор или ещё неизвестных законов природы, которые позволят преодолеть предел скорости света)
0
Пружинный предел уже преодолён давно с помощью ЯРД или связки ядерный реактор + плазменный двигатель (ТЭМ). И с тем же ТЭМ так все долго тянется в первую очередь потому что он не нужен сейчас — нет масштабного освоения космоса, а маленький исследовательский зонд проще отправит на хим топливе и ионнике с солнечной батареей. Надо придумать как дешёво преодолеть притяжение Земли и всё. Тут тоже были интересные наработки, с использованием ядерной энергии (М-19). Так что не все потеряно, технологии и возможности есть, нужна в первую очередь мотивация.
0
С ЯРД и связкой большая проблема с безопасностью и экологами.
Не все готовы терпеть летающие над головой ядерные материалы, даже если использовать «закрытый» контур
0
Там скорее проблема в соотношении тяги к массе (с Земли не взлетишь) и цены к dV (если уже на орбиту вышли то дешевле побольше топлива вывести или ионниками неспеша разгоняться). А вот М-19 зря забросили. Можно же где то над морем взлетать, а топливо делать с расчётом чтобы оболочка уцелела после падения в воду.
UPD. А идеальное топливо — металлический водород. Научится бы его производить и можно лететь на луну в аппаратe размером с «цессну».
+1
Взлететь на термояде пока проблемно. А в космосе плохо тепло сбрасывается, от тех мощностей, которыми имеет смысл расталкивать космолет (посмотрим ещё, как полетит Kilopower — он вроде с ионником/плазмаганом, думаю, неплохо будет летать, впрочем) более-менее серьезной массы.
+1
На термояде вообще пока что возможно только город противника в полёт отправить. Я про обычный атомный реактор писал. Но на нём тоже взлететь проблематично, хоть и теоретически возможно. А сброс тепла — не такая и проблема, если реализовать цикл Ренкина на перепаде хотя бы 600-300 градусов, задача скорее инженерная чем фундаментальная. Плюс есть капельные холодильники, с ними можно и на меньших температурах работать.
0
Так а куда тепло сбрасывать-то предлагается? И, главное, каким путём? В космос оно своим ходом уйдёт только с излучением — хватит ли этого, даже с учётом перераспределения через Ренкина? А если предлагается сбрасывать рабочее тело холодильника — надолго ли его хватит, и не получим ли мы ещё одну формулу Циолковского?
0
Обычными радиаторами с жидким теплоносителем.
Получается грубо 400 Вт с м2 радиатора. В невесомости радиаторы можно выполнить из лёгких конструкций, где то около 10 кг на м2 панели (или 2 м2 эффективной площади). Пяти тонн таких радиаторов хватит чтобы отвести 400 кВт теплоты и получить примерно 100 кВт электрической мощности (как раз на два VASIMR VF50 со смешной совокупной тягой в 1 ньютон). 1 ньютон — кажется смешным только поначалу, но если посчитать скорость после 10 суток равномерного разгона 1000 тонного корабля этими движками получим скорость в 373 км/с что почти на порядок превышает скорость Вояджера-2. И это всё на технологиях нашего времени, без никакой фантастики и близко.
UPD. Конечно, таких скоростей нам достичь не даст формула Циолковского, даже со скоростью истечения 50000 м/с как у плазменного двигателя:
расчёт
Но это не говорит о проблемах энергетики в космосе, а о фундаментальных ограничениях. Если ограничится «скромными» 37 км/с (а это быстро, примерно 17 дней до Марса в оптимальном случае) то на рабочее тело уйдёт лишь половина массы (этим рабочим телом можно охлаждать узлы, не способные работать при температуре 300К). В итоге, имеем огромный транспортник, способный за месяц (на разгон и т.д) довезти минимум 300 тонн груза к Марсу. Говорю же, главное — научиться выходить на орбиту дешёво, дальше всё попроще будет.
0
главное — научиться выходить на орбиту дешёво, дальше всё попроще будет.


Тут недавно кто-то упоминал про петля Лофстрома. Я пошел почитал. И насколько понял проблемы с дешевым выходом на орбиту по сути нет. Математически и инженерно мы (человечество) можем решить этот вопрос. Осталось дело за малым: дождаться «спроса». Из прочитанного я сделал вывод, что все это станет экономически целесообразным если мы начнем запускать хотя бы по 5-10-20 объектов каждый день.

Так что вопрос не только в том чтобы запускать дешево. Вопрос вообще в наращивании интереса у общества и наращивание крупных и долгосрочных проектов связанных с освоением космоса в сотни и тысячи раз, по сравнению с тем что мы имеем сегодня.

Мы пока как будто прототип паровоза по рельсам на пару километров передвигаем. И все вокруг спрашивают: на хрена оно такое большое и сложное пыхтит и гремит, если я могу пешком быстрее добежать или на повозке пару мешков перевезти. Нам еще предстоит показать и увидеть экспоненциальный рост количества проектов связанных с космосом. Опутать сетью железных дорог тоже заняло какое-то время (50-100 лет), при том что технологии (производство стали и паровых двигателей) уже были хорошо освоены. В нашем случае освоенных технологий еще кот наплакал. Но вселяет оптимизм тот факт что количество ученых и инженеров на планете выросло многократно и скорость обмена информацией достигла немыслимых высот по сравнению с тем что было даже 50 лет назад. Так что мы можем стать свидетелями «взлета» космической эры очень скоро.

Мне хочется в это верить
+1
1 ньютон — кажется смешным только поначалу, но если посчитать скорость после 10 суток равномерного разгона 1000 тонного корабля этими движками получим скорость в 373 км/с что почти на порядок превышает скорость Вояджера-2.


«Осетра необходимо урезать» (с)
ошибку, в смысле, поправьте.
+1
А можете конкретно указать, что то мой сонный мозг не замечает ничего.
UPD. Блин, ну и позорище(
нельзя мне пить пиво и писать коменты
+1
UPD. Допустил дебильнейшую ошибку, посыпаю голову пеплом. 1 ньютона реально очень мало.
+6
Нда, вот такому материалу и требуется явно кнопка «донат».
Ув. Boomburum, что скажете по этому поводу? Фитча будет применимой к «уже опубликованным» материалам?
+7
Мне пока ещё сложно сказать, как будет, но связаться с автором по ЛС и спросить у него реквизиты для благодарности можно уже сейчас :)
0

Прям в детство окунулся. Спасибо. Вы делаете доброе дело. Возможно, во многом благодаря хорошим научно-популчрны книгам и статьям, написанных интересно и доступно, из меня вырос относительно приличный человек.

0
Отличный цикл, спасибо!
Увлекательно, познавательно, да еще и хорошим языком написано.
+3
Большое спасибо вам за статьи.
Они очень важны именно как ВЗГЛЯД, то есть, совершенно невиданный мной ранее угол зрения на человеческую технологию и ограничения нашего мира. Я ранее интересовался антропным принципом и фундаментальными ограничениями нашего мира в виде основных констант типа скорости света или постоянной Планка (идея о том, что мы существуем и наблюдаем этот мир потому, что его основные константы позволяют атомам, космосу и нам с вами существовать). Тут похожие размышления, носящие прикладной характер — что есть принципиальные ограничения человеческой технологии, проистекающие из свойств нашей материи. И это очень крутой и свежий взгляд на вещи.
Честно, мне теперь стыдно немного за собственные публикации на Хабре, на которые тратилось от трех дней и по-минимуму до одной бессонной ночи. У вас проделан совершенно титанический труд, который вообще не передается объемом текста — перелопачивание литературы и осмысление, должно быть, занимало все ваше свободное время на протяжении месяцев. Но в результате — цикл, достойный стать главой в той же «Сумме технологии» Лема. Серьезно, ваши старания достойны большего, издайте книгу, ваши идеи должны быть услышаны.
0
полностью разделяю ваше восхищение отличными статьями, но не перебарщивайте — точка зрения не нова и оригинальность не принадлежит автору. Совершенно очевидно, что все цивилизации живут по одинаковым правилам в пределах нашей Вселенной и чего-то принципиально другого нет
+2
А почему нельзя стартовать с земли «по рельсам», пусть и вертикальным:
1. Прекращаем воевать на годик
2. Освободившиеся ресурсы пускаем на строительство башни высотой 50+ км.
Не треснет ли кора от такой массы конструкции? А если её «подморозить» для усиления до глубины, параллельно сэкономив на сжигании углеводородов на отоплении.
+2
Прекратить воевать на годик конечно все равно стоит, но кажется идея башни по сложности и трудозатратам не сильно отличается от космического лифта.
0
По крайней мере по необходимой прочности материалов башня выигрывает в тысячи раз — 50 км против 36000. (По факту где-то в десять, но все равно, эти 10 как раз дают возможность в теории построить такую башню.)
+1
БОльшая часть энергии нужна не на подъем, а на разгон параллельно поверхности после подъема.
0
Тут смысл башни не в наборе потенциальной энергии, а в снижении атмосферного давления в точке выхода из вакуумной разгонной трубы в атмосферу. А энергию можно придавать линейным электродвигателем. Это подойдёт для межпланетных аппаратов, и даст большую часть энергии для выхода на геостационарную орбиту. Только масштабы нереальные — по массе это гора получается, до таких конструкций человечество дорастёт нескоро. Разве что разгрузить башню встроенными аэростатами — тогда полегче выйдет, но всё равно масштабы гигантские. А вообще можно прикинуть во что обойдётся постройка башни в виде конуса с диаметром основания 2 км и высотой 50 км из тонкой стали, наполненного водородом с давлением больше атмосферного, и углепластиковой вакуумной трубой с линейным электродвигателем, расположенной вертикально по оси конуса, и подвешенной к этой оболочке множеством косых растяжек из углеродного волокна. Какая будет масса такой конструкции? Сколько нужно водорода для подпитки (компенсации просачивания сквозь стальную оболочку)?
+1
Ну смотрите — с первой космической скоростью (вернее с любой меньше второй космической), при запуске вертикально вверх у вас получится сильно вытянутая орбита, которая большей частью находится внутри земного шара. Фактически груз будет брошен вверх и по вытянутой параболе упадет где то рядом с основанием башни.
Если вам нужно выйти на околоземную орбиту — вам, пока не упали, нужно изменить траекторию на близкую к круговой, на что внезапно нужно энергии почти столько же, сколько на обычный запуск с поверхности, т.е. «подкидывать» придется целую заправленную ракету.

Выигрыш можно получить, только если кидаться сразу со второй космической скоростью, тогда да, груз навсегда покинет землю.
0
Для вывода спутника на геостационарную орбиту нужна характеристичакая скорость около 13,3км/с, а для перехода с вертикальной траектории на геостационарную орбиту потребуется скорость примерно равная скорости движения по геостационарной орбите — 3,07км/с. То есть грубо говоря вместо ракеты потребуется лишь её 3-я ступень. Это эквивалентно увеличению удельного импульса ракетного топлива в 3,35 раз. Для выхода на высокоэлиптическую орбиту характеристическая скорость будет кратно меньше — здесь уже не нужна и 3-я ступень, достаточно разгонного блока.
0
1. Прекращаем воевать на годик
2. Освободившиеся ресурсы пускаем на строительство башни высотой 50+ км.

Здесь люди попробовали
0
Анализ возможности жизни во вселенной еще — прям огонь. Заставило напрячь свои мозговые клетки и подумать. Единственное, что не рассмотрено — это возможность жизни на основе других структурных элементов, например, в виде распространения электромагнитных или гравитационных волн, но это на грани (псевдо)научных разговоров об информационном поле…
0
Как вы прокомментируете работы советского ученого, которы предлагал использовать закрученные пружины? По его прикидкам в устройстве с размеров с автомобильный двигатель можно было хранить много мегаватт энергии. Недавно читал статью. К сожалению не смог сходу вспомнить ни его фамилию, ни найти саму статью. Помню лишь, что он там свой автомобиль УАЗ модифицировал. И жаловался, что, дескать, никого не интересуют «гениальные отечественные разработки, не имеющие аналогов в мире». Уверен, вы должны были наткнуться на данную тему в ходе своей работы. Если непонятно, о чем я, могу поискать лучше, но не уверен, что найду.
0
Усталость металла, последствия взрывное раскручивания… в общем обычные проблемы большого кол-ва энергии в небольшом объеме.
0
Про последствия взрывное раскручивания там упоминалось. Однако мы здесь рассматриваем предел. И находим, что он не может быть таким, как в работе того гражданина. Вот же ж, не сохранил такую чудную статью. Усталость, по заявлениям, там была в норме.
0
Не в курсе про такие работы. Было бы интересно ознакомиться.
0
Вот, господин выше подсказал: www.popmech.ru/technologies/8424-diski-vysokoy-energii-makhovichnyy-nakopitel/#part3

В частности:
Если из такого материала навить супермаховик, — рассказывает профессор, — плотность энергии может достичь 2500−3500 МДж/кг. А значит, 150-килограммовый супермаховик из такого материала способен обеспечить легковому автомобилю пробег в два с лишним миллиона километров с одной прокрутки — больше, чем может выдержать шасси машины

Википедия же говорит о на порядки более скромных значениях. В любом случае интересно увидеть ваш комментарий. Я не считал конечно, но, по-видимому, чисто навскидку это перешагивает выведенный вами предел.
0
Да, 2500 МДж/кг — это раз в 40 повыше, чем то, что я могу вообразить на основе самых прочных известных мне наноматериалов. И я не могу представить себе, как в принципе достигнуть такой энергоёмкости на материи, состоящей из химических связей. К сожалению, статья не уточняет, что же за материал обещает такую плотность энергии.
0
странно что вы занимаясь обдумыванием этой темы не натолкнулись на этого деятеля раньше. Он точно тем-же занимается уже лет 50 и вроде как живой ещё и вроде как до сих пор что-то мутит в этой теме.

советую пролистать самый известный его труд, детскую книжку «в поисках энергетической капсулы». например coollib.com/b/210363/read, суть идеи и экспериментов там с картинками описана.
0
Помню лишь, что он там свой автомобиль УАЗ модифицировал


не уаз и не пружины, а так всё правильно ))

да, расчёты там у него очень красивые. На практике правда всё не столь радужно вышло, там куча своих проблем с маховиком этим, и на практике он нигде особо не используется, даже в энергетике, где казалось бы ему самое место.
0
Спасибо! Перевести этот цикл на английский — будет просто «бомба».
+2
Мир, в котором энергия запасается в пружины здорово описан в Sci-Fi романе The Windup Girl Паоло Бачигалупи, в переводе на русский Заводная
+1
Задам наверное очень наивный вопрос — вот весь этот ваш труд начался с детского любопытства на отцовскую фразу про грузовик?)
Я в детстве и палеонтологией занимался в песочнице, и до курса физики строил теории почему изображение внутри столовой ложки переворачивается, а снаружи нет. Пытался найти новый свойства треугольников в начале школьной геометрии.
Но вот этот цикл статей просто монументален. Если все это идет из того детского любопытства, то я впечатлен настолько, насколько позволяют пружины.
+2
Ну, не настолько всё-таки рано. Но действительно давно. Как ни странно, я даже примерно помню дату. Летом 1999-го меня осенило. На пляже Обского Моря. Что прочность корпуса ракеты (и, значит, его масса) ограничивается тем же механизмом, что и энергосодержание топлива (и, следовательно, его масса). Дальше думал.
0
Но, если не считать потери водорода, требуются довольно нетривиальные допущения, чтобы обосновать планету, где, скажем, азота будет больше, чем кислорода.


Вы только атмосферный азот имеете в виду или вообще его содержание в веществе планеты?
Если первое, то должен вас огорчить — в атмосфере Земли азота примерно 78 процентов, а кислорода около 20.
0
по идее, оценки были в контексте видимой вселенной — т.е. в плане планет и солнечных систем вообще (а не только в атмосфере)
0
Спросим иначе: только атмосферный кислород имеется в виду, или вообще его содержание в веществе планеты? Потому что если второе — то банальный кварц во всех разновидностях затыкает весь атмосферный азот за пояс на раз-два.
+1
благодарность:
Новосибирскому Государственному Университету за то, что осталось в голове после того, как я всё позабыл — за качественное образование.
А-а… понятно) поступите, как планирует поступить этот выпускник НГУ)
Удачи!
0
О, не знал, что мы из одного заведения. С удовольствием этого автора читаю. Спасибо )
+1
Спасибо за цикл статей. Очень интересные и многие интересные вопросы поднимает, над которыми — прямо таки приятно подумать.
0

Хм, ну если у какой-то иноземной цивилизации атмосфера будет меньше защищать от звёздной радиации (говорят там отношение от толщины атмосферы довольно жестокое), то эволюция там будет сильно смещена в область защиты от радиации.
Скорее всего, всё живое будет в тысячи раз более стойким к радиации по умолчанию.


В прошлой статье цикла тоже немного удивил момент с ядерной энергией: у остальных методик указаны серьёзные технические и научные ограничения, а у ядерной энергетики, внезапно, в основном политические.

0
Ну а какие там инженерные? Импульсный двигатель на взрывании атомных бомб ещё в 50-х хотели делать. Проект Orion, может, слышали. Технически вполне разумный. Только вот радиоактивных осадков от одного запуска — как от десятилетия активных атомных испытаний. На том и завалился.

Касательно радиации — самый жёсткий рентген и гамма в воздухе практически полностью поглощаются на километровом пробеге. От состава мало зависит, если только не водород там или гелий. Это означает, что атмосфера с давлением >1/8 нашего (примерно) уже вполне защитит своих жителей от жёсткой радиации.

Вот от ультрафиолета — другое дело. Он глубже проникает и сброс толщины в каких-нибудь пару раз может дать скачок его раз в десять. Но от ультрафиолета можно защищаться не только выработкой устойчивости к радиации, а просто выращиванием кремниевой оболочки, как у планктона.
+2
но экзолун мы пока толком не нашли, так что вряд ли и этот вариант типичен
но это связано в первую очередь с тем, что их на порядок сложнее обнаружить, чем экзопланету.
0
у многих из них никакой луны рядом нет.

Не совсем так, если рассматривать возможность зарождения жизни, то она скорее всего зародилась не где-то в середине океана, а именно в приливной зоне (как одноклеточная миллиарды лет назад, так и многоклеточная, 600 миллионов лет назад). Думаю, наличие как минимум одного спутника определённой массы с определёнными параметрами орбиты необходимое условие для зарождения жизни, тему, наверное, при желании можно развить до уточнения минимальной и максимальной массы такого спутника и т д.
+1
Увы, зарождение жизни — вопрос тёмный. Но последнее время появляются указания, что она возникла вообще не в океане, а скорее в околовулканических лужах.

Вот занятная новость по теме физхимического плана: elementy.ru/novosti_nauki/431082

Но меня поразил другой, на первый взгляд очень простой аргумент.

Когда мы летим в космос, в космических кораблях поддерживается температура и состав земной атмосферы. Почему? Потому что наши тела в таких условиях эволюционировали. Мы тащим среду с собой.

Наша кровь и межклеточные жидкости по составу похожи на морскую воду. Много хлора, натрия, магния. Почему? Вероятно, потому, что многоклеточная жизнь действительно возникла в море. И «тащит» за собой удобную ей среду.

А вот состав среды внутри клетки сильно другой. Он более щелочной, там больше калия. Не потому ли, что клетка «тащит с собой» среду, в которой сформировались клетки? А если так, то похожа эта среда на пресные околовулканические лужи, нежели на море.

И тогда воздействие Луны как бы ни при чём.

Не то чтобы это сильно всё опровергает (если Луна «при чём», тогда нам даже дважды повезло). Просто действительно вопрос пока тёмный.
0
Насчёт одноклеточной это хороший аргумент, но склонен считать, что многоклеточная жизнь появилась именно в литоральной зоне — на полноценное движение по суше одноклеточным пока ещё далеко, где-то в толще океана это тоже навряд ли, именно в лужах, оставшихся после приливов у них появляются шансы уже с успехом использовать преимущества разных типов органических структур для движения, сохранения питательных веществ и т д. И, скорее всего, основная причина — всё это даёт им возможность охоты на богатой, плодородной поверхности, на которой пассивно укрываются другие одноклеточные на период отлива.
0

Огромное спасибо за статьи, очень интересно. За пасхалку про планету в форме чемодана особенное мерси. ;)

0
Мой комментарий не вполне относится к теме статьи, но всё же осмелюсь дополнить.

По-моему, нет смысла пытаться сделать вывод на околоземную орбиту и дешёвым, и в то же время безопасным. Это попытка усидеть на двух стульях. Надо признать, что нам нужны два типа запусков.

Биологические субстанции, в том числе людей, надо запускать на безопасных носителях. Пусть они будут дорогие и традиционные, жизнь любого космонавта дороже любой ракеты.

Прочие грузы (которые не столь ценны) — можно запускать на других, более эффективных и менее надёжных носителях, и с более агрессивными перегрузками. Если там будет применяться опасные для биологии процессы — ну так и пусть применяются. Людей там нет, а всё остальное в случае провала миссии можно заменить.

И ещё. Абсолютно согласен с тем, что надо создавать орбитальные фабрики. Пока мы отправляем на орбиту готовую технику, мы носим воду решетом. Очень дорогим решетом.

Полноценная колонизация орбиты невозможна без создания орбитального производства. Вся земная история нам на это намекает.
0
Да как бы так и есть. Человеков запускают на специально спроектированных ракетах с ускорением ~3g. Всякие разные грузы пуляют на отслуживших своё и снятых с дежурства МБР с ускорением ~10g (больше просто уже невыгодно, придётся саму ракету усиливать).
+1
Есть, однако, четвёртый. Он доступен нам, и ещё немногим счастливчикам.
А именно, забрасывать на ближайшие спутники телеуправляемых роботов. Чтобы силами этих роботов строить города, заводы, ракеты, станции из местных материалов, не таская их со дна гравитационного колодца тяжёлой планеты.

Тогда можно уже и нанороботов засылать. ДНК например. Чем, не наноробот? Появится адаптированная к местным биохимическим параметрам разумная жизнь, которая «будет строить города, заводы, ракеты, станции из местных материалов».
0
Тоже вариант. Но обычным роботом управлять проще. Это мы уже сейчас умеем. Тупо по радио, почти в режиме реального времени.
0
А как насчёт более экзотических накопителей энергии? Скажем, свет заключённый в идеальном резонаторе? Понятно что он будет оказывать давление на стенки, но по идее, не настолько большое по сравнению с энергией в нём хранящейся.
0
планета, являющаяся спутником какого-нибудь гиганта, вполне может разогреваться приливными эффектами (как Ио), но экзолун мы пока толком не нашли, так что вряд ли и этот вариант типичен

Эээ… Простите, а вы можете назвать мне способ, которым мы могли бы обнаружить Ио возле газового гиганта у какой-то другой звезды?.. Да мы соизмеримую с Ио экзопланету даже отдельно найти не можем! Самая лёгкая экзопланета, обнаруженная астрономами, весит 2% от Земли, а Ио весит 1,5%. А уж на фоне влияния на звезду близко расположенного газового гиганта обнаружение такого мелкого тела — это просто фантастика.
«Есть мнение», что как раз таки спутники газовых гигантов — это наиболее распространённые «дома» для жизни. Потенциально возможно, что даже в нашей Солнечной системе пара-тройка спутников населена (не Ио единым, у того же Юпитера ещё Европа есть, её считают наиболее перспективной, потом Сатурн ещё).
0
Количественный вопрос. Может, Вы и правы. Только Ио — всё-таки слишком маленький кандидат. При равновесных излучательных температурах, поддерживающих существование жидкой воды, тело должно быть размером хотя бы с Марс, чтобы удержать существенную атмосферу. А такие тела мы всё-таки лучше замечаем.
0
Ещё раз: Европа сейчас рассматривается как один из главных кандидатов для поиска внеземной жизни. Масса Европы — 0,8% от массы Земли, почти вдвое меньше, чем у Ио…
Также жизнь считается возможной на Ганимеде.
У Сатурна жизнь в привычном нам виде (рассматривается возможность жизни на Титане, но это будет жизнь с альтернативной биохимией, а не привычная нам) хотят попробовать найти на Энцеладе.
Никакая атмосфера там не нужна, жизнь возникает и развивается исключительно в воде, закрытой от космоса многокилометровым слоем льда. Источником энергии для жизни является, например, хемосинтез, как в наших земных "чёрных курильщиках".
+1
Я отлично в курсе, под каким углом рассматриваются подлёдные океаны ледяных спутников. Но, по-моему, Вы кое-что упускаете.

Какова энерговооружённость земной жизни? До тысячи Ватт на квадратный метр (в полдень на экваторе) поступают готовые к употреблению, в виде солнечного света. Ну и в среднем по поверхности не меньше пары сотен получается.

Какую энерговооружённость обеспечивает вулканизм? На Ио поток тепла из недр — 2.5 Вт/м2. На Европе гораздо меньше. И КПД усвоения этого потока куда хуже, чем света, потому что энергии квантов низкие, температуры — тоже.

Энерговооружённость подлёдной жизни оказывается порядка на 3 меньше, чем той, что на поверхности. Значит, во столько же где-то раз будет и меньше (при прочих равных) скорость обновления биомассы, а следовательно (при нашей частоте мутаций) и эволюции. К тому моменту, когда мы посылаем свой зонд к Европе, тамошняя «цивилизация», скорее всего, начинает задумываться об открытии подобия бактериальных матов.

Атмосфера, причём прозрачная — нужна. Солнце, и спектральным классом повыше, чем T — тоже.
0
Если вы берёте на Земле полдень на экваторе в ясный день, то тогда будьте добры и океанское дно брать возле чёрного курильщика, где под диким напором бьёт вода с температурой 300+ градусов, обогащённая «топливом» для хемосинтезирующих организмов… А то сравнивать среднее на Ио с пиковым на поверхности Земли — это «немного» неправильно.
Если брать, например, Сочи, то там в среднем за год приходится 155 Вт/м^2 солнечной энергии. Разумеется, это всё ещё гораздо больше, чем на спутниках газовых гигантов, но наглядно показывает, что среднее и пиковое — это вещи сильно разные.
Кроме того, кто сказал, что развитие должно быть быстрым?.. Жизнь в другой звёздной системе могла появиться на пару-тройку миллиардов лет раньше нашей!
0
Немного оффтоповый (и, наверно, глупый) вопрос, может, лучше подошел бы к одной из прошлых частей.
У меня по ядерным и прочим нехимическим двигателям такого рода сложилось такое впечатление, что придумывающие их инженеры слепо следуют по стопам обычного химического двигателя. Реактор (ядерный, термоядерный, изотопный, вакуумный генератор имени Императора и т.д.) вырабатывает тепло либо электричество, дальше это тепло используется для того, чтобы нагреть рабочее тело до высокой температуры (и испарить, если оно уже изначально не газ), и затем выбросить через сопло. По сути, имеем тот же самый старый добрый ракетный двигатель, только с рабочим телом, которое не является смесью горючего и окислителя.
Но, при таком подходе, во-первых, нам нужно сначала разогреть рабочее тело до нехилой температуры в тысячи кельвинов, во-вторых, кпд такого движка все-таки довольно низок. Насколько я понял из того, что я читал, на кпд ракетного движка влияет даже такой параметр, как количество атомов в молекуле продуктов сгорания и форма этой самой молекулы — например, если у нас в качестве выхлопа чистый гелий, то у его атомов ровно три степени свободы — движение по осям x, y, z (которые могут быть переведены в полезный импульс). Если у нас выхлопом идет вода, то там кроме этого есть разные вращения и колебания молекулы, которые тоже составляют часть ее тепловой энергии, но от которых нам ни тепло, ни холодно (в смысле импульса, который приобретает наш корабль за счет истечения 1 кг рабочего тела при температуре n кельвин).
А что если (правда, сгодится наверно только для уже вышедшего в космос корабля) поставить на корабле рельсотрон и в качестве рабочего тела использовать чугуниевые болванки, которые этот рельсотрон будет очередями выстреливать назад? С одной стороны, получение электричества и разгон болванок на рельсе тоже процесс далеко не со 100% кпд, с другой стороны, нам не надо разогревать/испарять рабочее тело (хотя в процессе выстрела, оно, конечно, несколько разогреется за счет проходящего через него тока), и большая часть вбуханной в рабочее тело энергии будет таки направлена на разгон корабля (а не, например, дальнейшее расширение струи горячего газа в вакууме, ибо болванкой как выстрелил, так она и летит, ближе к хорошо сфокусированному пучку частиц, чем к струе газа). Интересно, может ли такой вариант быть выгодным?
0
КМК ускорять рабочее тело путем прохождения его через активную зону реактора, это на самом деле большой прогресс. Вы ведь не хотите сделать орбитальный паровоз — кипятить в активной зоне воду, паром крутить генератор, электричеством разгонять рабочее тело…
0
Не факт, что лучший вариант — уран-то плавится при температуре всего тысяча с небольшим градусов, так что даже для химических реакций будет слабоватый выхлоп по выходной скорости рабочего тела, а разогнать болванку до пары-тройки километров в секунду рельсы вроде умеют.
0
Ну и пусть себе плавится, он ведь от этого делиться не прекращает.
0
Ну так чистый уран и не используется, в основном оксиды, реже нитриды и карбиты. Там температуры плавления за пару-тройку тысяч К переваливают. В РД-0410 рабочее тело грелось до 3000К.
0
Сейчас мы имеем цепочку: ядерная энергия -> тепловая энергия -> кинетическая энергия рабочего тела. С КПД порядка 50%, кстати.
Вы хотите заменить её на цепочку: ядерная энергия -> тепловая энергия -> кинетическая энергия (вращение вала турбины) -> электрическая энергия (которую тоже нужно несколько раз преобразовать в плане правильных параметров по напряжению и току) -> кинетическая энергия рабочего тела. Вы правда думаете, что ваш вариант эффективнее?..
0
Ну, ионные движки вроде тестировали, а они как раз примерно так и работают — сначала (как-то) получается электричество, потом рабочее тело ионизируется, разгоняется и выбрасывается наружу за счет этого электричества. По крайней мере в этой области, если вместо ионизированного вещества кидать с рельсы железные болванки — можно ли получить профит? (ибо вещество не надо испарять, ионизировать, не надо хитрой схемы, которая этот пучок разгоняет и фокусирует — всего лишь две рельсы и болванка)
(И нет, не думаю, что мой вариант эффективнее, просто интересуюсь, задумывался ли кто-нибудь о таком варианте)
0
Скорость газа в ионных двигателях — 15 км/с и более (бывает 50-70 км/с).
Скорость, которую развивают на рельсотронах — 2,5-4,5 км/с, т.е. как у обычных химических ракетных двигателей. Есть надежды получить 6-8 км/с. Но это именно надежды, в то время как на ЯРД скорость газа в 8+ км/с реально получали. Поэтому такая конструкция не имеет смысла.
Я уж молчу про массу рельс и их ресурс…
0
Смотря какие у нас требования и что конкретно считать «эффективным».
Если, например, под эффективностью мы понимаем КПД реактивного движителя (т.е. доля энергии, перешедшей в кинетическую энергию корабля, от общих энергозатрат на реактивное движение), то нам нужен двигатель с переменной скоростью истечения. В этом случае мы сможем получить максимально возможное количество движения (импульс) на каждый кг рабочего тела.
Поясню: при выбросе рабочего тела ускоряется не только корабль, но и струя (в обратную сторону). В идеальном случае нужно, чтобы скорость истечения в точности равнялась текущей скорости корабля в направлении ускорения (в системе отсчёта, связанной с центром масс местной гравитационной ямы). Тогда кинетическая энергия топлива после выброса окажется равной нулю (топливо остановится относительно Земли или Солнца), а вся энергия пойдёт в разгон корабля.
Но чисто тепловые двигатели не умеют варьировать скорость истечения в сколько-нибудь значимых пределах. Ионные — пожалуйста.
0
Я, кажется, чётко написал, что КПД преобразования в энергию рабочего тела…

Ну а вам советую рассмотреть момент старта: в этом случае, по вашему, наиболее эффективным будет ничего не делать, скорость истечения должна быть равна нулю.
0
Не понял в чём проблема: эффективнее всего действительно до старта ничего не делать.
Обратный вариант: рассмотрите классическую ракету в момент начала отрыва от стола. Двигатели уже работают почти на номинале, тяга строго равна весу, энергия улетает гигаваттами, но полезная работа (тяга умножить на перемещение) равна нулю. Т.е. КПД равен строго 0%, все 100% мощности двигателя идут на нагрев стола и атмосферы.
0
В момент старта по-вашему скорость струи должна быть равна нулю. А значит старт никогда не произойдёт.

Ну ладно, чёрт с ним, вот мы уже только что взлетели. Вы правда считаете, что если мы, например, отрежем кусок сопла или снизим давление в камере сгорания, чтобы уменьшить удельный импульс в несколько раз, сбавив его до текущей скорости ракеты относительно Земли, то эффективность от этого возрастёт?..
0
Это работает для двигателей, нормально умеющих изменять скорость истечения — читай, кулоновских или лоренцовских эрд.
Для тепловых двигателей очень часто для первых ступеней берут топливо с более низким УИ (пороховые стартовые ускорители, РД-701 и т.п.). Идея в том, что при той же фиксированной мощности мы имеем ниже скорость истечения, но больше массовый расход и соответственно тягу. Ну и да, надвигаемые в полёте насадки на сопло.
0
Вот, допустим, летит наш ЭРД от Земли к Сатурну, делая попутно гравитационный манёвр у Юпитера. Вы скорость относительно чего считать собираетесь: Земли, Юпитера, Сатурна или Солнца?..

У первых ступеней выбирают топливо с большей плотностью, а не меньшим УИ. Меньший УИ — это то, с чем приходится мирится ради плотности.
0
Вы скорость относительно чего считать собираетесь: Земли, Юпитера, Сатурна или Солнца?

Относительно той системы отсчёта, в которой нужно приобрести максимальную скорость. Так как летим к Сатурну, то скорее всего нас интересует набрать скорость на солнечной орбите, значит и СО будет выступать Солнце. Самый выгодный режим такой, чтобы скорость продуктов сгорания на этой орбите упала до нуля. Из этого как раз следует эффект Оберта

0
Всё правильно, если мы гонимся за эффективностью, то в момент старта скорость реактивной струи должна быть как можно меньше (совсем нуль недостижим, конечно). Так как тяга при падении скорости струи тоже падает, её нужно восполнять повышенным массовым расходом — т.е. бОльшим сечением сопла, большей плотностью продуктов сгорания.

Это справедливо не только для ракет, а даже для самолётов и вертолётов: чем больше размах крыла или диаметр винта, тем выше их эффективность на малых скоростях: они отбрасывают вниз бОльшую массу воздуха с меньшей скоростью, отношение подъёмной силы к индуктивному сопротивлению растёт.

Ну или совсем на пальцах: из закона сохранения импульса следует, что при упругом столкновении двух тел наиболее эффективная передача импульса происходит тогда, когда ударяющее тело полностью останавливается (в интересующей нас системе отсчёта).
+1
С рельсотроном там выше правильно указали. Потери энергии на трансформацию.

Но направление мысли в целом верное.

Потому что сейчас как? Мы сначала берём ядерную энергию, потом загоняем её в энергию обычной материи с её Жадным Брокером, а уже потом вытаскиваем обратно в виде электрической или там кинетической. Глядя на это безобразие, трудно не испытать желания обойтись без брокера.

Одно из таких направлений — это непосредственный перевод энергии заряженных продуктов реакции в электричество.

Вот, допустим, вылетела альфа-частица с энергией в 300 кэВ. И мы её сразу на вылете направляем (магнитным, скажем, полем) в конденсатор, заряженный до тех же 300 тысяч вольт, «навстречу» частице. Пролетая между пластинами, частица тормозится. И потом попадает на положительно заряженную пластину. Куда уходит её энергия? Прямо в ток, который потечёт из конденсатора. КПД — за 90% можно развить.

У этой идеи есть немало более продвинутых вариаций: en.wikipedia.org/wiki/Direct_energy_conversion
0
Ну типа того, да, хотя я скорее пытался поинтересоваться тем, а не много ли энергии мы тратим в классическом ракетном движке, чтобы выбросить наружу струю раскаленного до пары-тройки тысяч Кельвинов газа, в котором к тому же приличная часть тепловой энергии заключена в совершенно бесполезные для нас колебательные и вращательные степени свободы молекул, вместо того, чтобы выбросить что-то типа марширующего строго в ряд в противоположном от нужного нам направления ансамбля молекул, которым по сути является выкинутая назад холодная чугуниевая болванка.
0
Много, конечно. Но не так, чтобы уж страшно. КПД ракетного двигателя на удивление высок. 70-90% энергии топлива таки переводятся в поступательную энергию газов.
0
Если вы хотите без «брокера», то зачем вы электричество выдумываете?.. Прямо осколки деления в сопло и направляете.
Есть сразу целый ряд проектов таких двигателей.
Но, разумеется, их невозможно испытывать в наземных лабораториях. Вот была бы лаборатория ядерного реактивного движения где-нибудь на Луне…
0
Пытаются применить кумулятивный взрыв(истечение струи 10ки км/с) в ракетных двигателях?

Насколько атмосфера 3. затрудняет разгон ракеты до 1й космической?

Благодарю за статьи.
0
Кумулятивный взрыв — это как вариант вырабатывать электричество сжиганием топлива, а потом электричеством разгонять какую-то долю продуктов горения до высоких скоростей. Т.е. эффективность только падает из-за лишних преобразований.
0
Каких лишних преобразований? Химтопливо тоже ведь производить надо, чем вв не химтопливо, вспомните пороховые р.
0
Преобразование энергии взрыва из движения всей массы газа с «малой скоростью» в движение только небольшой доли газа, но с большой.
При чём тут вообще производство топлива, когда речь о создании ракеты, в которой затраты на производство топлива не имеют значения?
0
Вы описываете велосипед «пульсирующий детонационный двигатель».

Описывалось же в прошлых частях — взрыв это просто быстрое горение, горение ограничено энергией химических связей, а значит мы снова упираемся в Предел Пружин.

По сути взлет ракеты сейчас уже и есть взрыв, просто немного растянутый во времени…
0
Если подумать, какие факторы могут помочь космической цивилизации с выходом в системное пространство:

1 — Планета с высокой скоростью вращения. Большая центробежная сила на экваторе даст существенную прибавку к орбитальной скорости.
2 — Крупный спутник на элиптической орбите, в идеале двойная система. Мощная приливная сила, при запуске в момент прохода перигея проще достигается точка либрации и остается лишь набирать скорость, не преодолевая гравитацию.
3 — Цивилизация зарождается под поверхностью планеты с разряженой атмосферой. Экспансия таким образом, развивается за два этапа — выход на поверхность (развитие техники для работы в вакууме) и выход на орбиту (нет атмосферы — проще ракеты, всяческие рельсы и прочие ускорители).
4 — Межвидовая конкуренция пошедшая по корпоративному (а не военному) пути. Один вид помогает другому покинуть планету и заселить систему, к своей прямой выгоде.
5 — Маленький размер особи. Закон квадрата-куба, может помочь. Условно говоря, муравьям выйти на орбиту должно быть попроще, чем тиранозаврам. К примеру, в катастрофе шаттла «Колумбия» уцелели плоские черви.
6 — Вид с высокой радиационной стойкостью, мир насыщенный радиоактивными материалами. Даст раннее освоение атома и его широкое использование (по сути, вместо угольной эры могла быть и атомная, даже на Земле, вроде как, работали природные атомные реакторы).

Что бы могло помочь в экспансии вида во вселенную? Тут как то все грустно, но попробуем:

1 — Возможно есть некое, удобное, расположение массивных планет без атмосферы. С тем, чтобы провести ну очень эффективный гравитационный маневр.
2 — Вид не слишком ограниченный в сроке жизни (но как тогда эволюционировать до разумных), либо не завязаный на личностные характеристики (улей?).
3 — Объективная угроза, (скажем ожидаемое столкновение систем) либо нарушение стабильности светила. Сработает лишь при уже достигнутом достаточном техническом уровне, КМК человечество вроде как его уже достигло, чтобы успеть за пару столетий покинуть систему.
4 — Прилетят инопланетяне и все за нас (них) сделают.
0
3. Цивилизация под поверхностью не будет иметь глаз, а потому выйдя на поверхность просто не увидит, что есть ещё целая Вселенная. Их сонары, например, покажут только бесконечную пустоту.
5. муравью проще выйти на орбиту, если ему ракету человек построит… Самостоятельно же он ракету построить не сможет. Скорее всего и цивилизацию-то не построит! Вы можете выплавить бронзу в количестве нескольких килограмм на обычном костре, но даже миллиграмм на огне спички не выплавишь… Множество других процессов также требует определённого минимального масштаба (вот, например, для нас проблемой является освоение термоядерного синтеза из-за необходимости в огромных установках, а цивилизация десятиметровых гигантов не понимает, какие тут вообще проблемы, у них термоядерная электростанция в гостиной помещается), который является вполне приемлемым для нас, но с точки зрения муравьёв — просто ненаучная фантастика.
Кстати, сейчас есть огромная проблема со сверхлёгкими ракетами-носителями: ракета с грузоподъёмностью в 20 кг нам очень нужна из-за бума наноспутников, но она оказывается лишь в пару десятков раз дешевле, чем ракета грузоподъёмностью в 20 т… Соответственно, такие ракеты оказываются абсолютно невыгодными: за вывод на орбиту нескольких CybeSat на своей собственной ракете нужно заплатить миллионы, в то время как прицепив их в дополнение к большому спутнику на большую ракету можно сделать вывод почти что бесплатным (ракете нет особой разницы, 2000 кг у неё груза или 2020 кг).
0
А огонь так обязателен? Есть экзотермические процессы идущие в воде, есть подводные вулканы.

Цивилизация под поверхностью может иметь биолюминисценцию и соответствующие органы зрения. Они могут наблюдать свет звезд, как мы наблюдаем пульсары, то есть с помощью приборов «о боже, там полно звезд» (с) Кларк.

Выплавить миллиграмм можно на электрической искре. Я не вижу проблемы для муравьев, разумеется они скорее всего не запустят одного муравья, а функциональную единицу. Да, им для ракеты понадобится чуть больше итераций (сделать механизм, который сделает механизм, который сделает ракету).

Проблема термоядерного синтеза не в огромных установках, а в не до конца понятной физике процесса и инженерных сложностях… В плане размеров, созданы и куда больше объекты.

Бум наноспутников начался как раз по причине низкой цены. Некий такой «блабласпутник», платим только за топливо. Если бы космонавтика шла не от пятитонных боеголовок, а от килограммов наноспутников, массовые ракеты были бы немного другими.
+1

Огонь был освоен не потому что надо было плавить, а потому что надо было ​греться/готовить жрачку. А когда пришло время плавить, воспользовались уже имеющимся инструментом.
Дельфины умные, но огонь им не нужен, значит бронзы у них не будет никогда.

+1

Мелкие существа не могут иметь крупный мозг, а значит вряд ли придумают ракету.
Тут тогда нужна какая-то​ экзотика типа особых существ с большим мозгом, управляющих остальными, либо сильно прокачанный коллективный разум.

0
Либо «уволить брокера», развивая неядерную физику высоких энергий. Мне этот путь нравится, но я понимаю, что он вполне может быть лишь моей личной иллюзией.


А можете рассказать своё видение и ваши иллюзии? Просто интересно, какие идеи вы считаете перспективными.
Мне тоже видится что человечество не сможет выжать многого ни из каких-то суперматериалов, ни из засорения атмосферы отходами ядерных двигателей.

А если цель — массовое освоение хотя бы солнечной системы, то какая-нибудь условная антигравитация могла бы дать возможность преодоления гравитационного колодца и прямым путём в космос.
0
Спасибо — очень интересная серия. Даже удивительно что никогда не слышал про хим. методы управления ядерными силами.Но очень хочется верить что есть такой хитрый но маленький молоточек и конечно нужная точка в атоме — и вся мощь ядерных сил на пользу человечества
Пишите обязательно — пусть даже вариации на уже написанное. Особенно понравилось про вершину цивилизации МКС и мизерная кинетическая энергия в несколько сот тонн солярки которая она обладает. Про термояд который вот-вот на походе… (я понял сарказм) Академик Велихов с 1975 (!) года главный по термояду в государстве. И если он заявил что 21 век — век нефти то понятно что-то с термоядом не так.
0
Большое спасибо за интересный цикл статей!

Да, если мы действительно ничего глобального не пропустили, изучив законы природы в доступном нам энергетическом диапазоне, то даже освоение родной солнечной системы будет идти настолько медленно и экстенсивно, что мы рискуем успеть уничтожить себя или «выгореть» и уйти в виртуальный мир, где можно будет получить все что угодно и сразу…
0

заинтересовал мюонный катализ — считается не выгодным, т.к. искусственные мюоны слишком дорогие, а нельзя ли использовать бесплатные мюоны, которые порождаются космическим излучением? Пирамиды ими просвечивали, по-моему, с хорошим разрешением, значит поток достаточно плотный, если нет, может его можно уплотнить как-нибудь магнитным полем?

0
Поток безумно слабый, всего один мюон на квадратный сантиметр в минуту.
Собирать их нереально. Чтобы получить 1 Вт термоядерной мощности нужно порядка 3*10^8 мюонов в секунду, т.е. такое их количество, которое приходится на 2 км^2!
Более того, это поток ультрарелятивистских мюонов (никакие другие просто не способны долететь до земли из-за малого времени жизни), а необходимы холодные.
0
Я только сейчас задумался, а что если в обозримой вселенной именно мы самая развитая цивилизация? Что если именно мы станем теми самыми «инопланетянами» для кого-то? Прям как у Стругацких в «Трудно быть богом»
0
Автор не упомянул возможность аккумуляции энергии в антиматерии. Я не знаю, сколько весят магнитные ловушки, но сама по себе антиматерия обладает просто отличной энергоёмкостью, куда там урану и тритию.
Останавливает то, что антиматерию очень дорого и неэффективно производить. Есть ли какие-то перспективы в этом направлении?
Кроме того, неочевидно, как гамма-кванты от взыва антиматерии преобразовывать в кинетическую энергию. Есть ли вещество, которое достаточно эффективно поглощает гамма-лучи, чтобы антиматериальный взрыв в толще этого вещества эффективно генерировал плазменную струю?
0
У антиматерии — проблемы с долговременным надёжным безопасным удержанием.
Помимо удержания нужен ещё и надёжный стопроцентный вакуум: достаточно одного атома, чтобы произошёл микровзрыв.
А ещё для двигателя (или просто реактора) нужно будет как-нибудь эту антиматерию надёжно дозировать (неисправность дозатора вызовет взрыв) — что не меньшая проблема, чем просто удержание.
0
Думаю, абсолютный вакуум необязателен. Ну да, антивещество будет немного протекать. Стенки от этого будут немного деградировать. Но по-моему, такая ситуация актуальна для любого топлива. Плутоний вот стабильно тёплый, потому что там внутри идёт ядерный распад.
Дозатор — это да, должна быть сложная конструкция. Но вообще, в обычной ракете с этим не сильно проще — песчинка в топливном насосе приводит или к отказу, или ко взрыву двигателя.
0
Ну вот планируют тут года через 3 покатать миллиард антипротонов на грузовике nplus1.ru/blog/2018/03/02/antimatter-truck
Из этого видно, что размеры ловушки для надежного хранения пока весьма велики и не совсем понятен энергетический баланс — возможно на удержание тратится больше энергии чем там запасено. Вот если придумают вещество с позитронами вместо электронов и антипротонами, такое что оно не будет моментально аннигилировать с некоторым другим веществом, из которого будет сделана оболочка — вот тогда дело пойдет быстрее. Как вариант можно это вещество слегка ионизировать, но не так сильно как предлагается с криптоном. Это сразу даст возможность уменьшить ловушку или сгустить «горючее». В принципе в этом случае «горючим» наверное можно сделать например антигелий.
Но вы же понимаете сколько это все стоит в нынешней системе счисления и при нынешних технологиях получения антиматерии? Не говоря уж об ее конденсации в антигелий и потом каким то образом его надо слегка ионизировать… Никакой Илон Маск это не сделает в одиночку. Вот потому видимо автор темы антиматерии и не касается — банально, но на данный момент не доступно.
0

Да там энергии mc² хранится, при чем половина массы обычная материя. Примерно 50% аннигиляции в нейтрино уходят судя по вики. Их мы пока не знаем как использовать для тяги. Т.е. на полкило антиматерии и полкило материи получим примерно 4,5 * 10^16 Дж в основном в гамма- квантах. Т.е. в миллиард раз больше чем пружинный предел.

+1
Спасибо. Под интуитивно-практические соображения подвели физическую и математическую… ну, скажем так, «базу».
Тогда получается что Ефремов и его единомышленники правы, для межзвездной экспансии нужна исключительно ядерная энергия, а с ее помошью ядерную бомбу можно собрать на коленке из старого пистолета. Кто этот предел перепрыгнул и не разобрался с агрессивностью своих индивидуумов — самовыпиливаются, и «Марс атакует!» в нашей вселенной очень-очень маловероятен.
0
Для межзвездной экспансии нам не помогут (по крайней мере сейчас) источники энергии, даже если они безлимитны. При существующих технологиях туда нас не пустит само пространство-время (если верить теории относительности).
Даже при путешествиях к самым близлежащим звездам на скоростях, близких к световым, отправка экспедиций, получение результатов будет невозможна за разумное время. Не говоря уж о каком-то экономическом эффекте. А быстрее скорости света (так сказать, по пространственноподобным кривым) мы пока что путешествовать не умеем, безотносительно от того, есть у нас энергия, или нет.
0
Запуск автоматических межзвездных исследовательских станций более чем возможен. Ну а насколько получится колонизация… зависит от результатов этих исследований. В пределах сотни световых — корабли поколений, анабиоз и тп — вполне реально. Проблема в другом. Если мы можем жить на каком-нибудь шарике без скафандров — значит там уже наверняка кто-нибудь местный живет. Как минимум мелкий и вредный.

Колонизация это даже не преодоление каких-то глубин галактики, а терраформирование планет/постройка искусственных космических станций в первую очередь. А тут ядерная энергия очень даже кстати, а в радиусе всего-то 15 световых лет от нас — как минимум 57 звездных систем. Пожалуй, хоть в одной да найдется пригодный для терраформирования шарик. 30 лет на межзвездную экспедицию — разумный срок по вашему?
0
Подсчет времени полета (из за релятивистских эффектов) чуть сложнее, чем дистанция в световых годах, умноженная на 2, но, в любом случае, не меньше этого. Вот тут (вроде вменяемо) расписаны нюансы (в разделе «Кинематика»). Это если отправлять людей (лимит на ускорение).

Автоматы, конечно, долетят быстрее, но на текущем уровне развития технологий они там ничего не сделают без людей, а задержка на удаленное управление — те же две дистанции в световых годах.

Что означает, что потребуется несколько автоматических экспедиций (долет до места + ожидание результатов + дополнительное управление + ожидание результатов и т.д.), потом, может быть, получится отправить людей (которые будут лететь дольше автоматов, чтобы выдержать ускорение/торможение). А есть еще ряд нюансов нахождения людей вне защиты магнитных полей Земли и Солнца, которые пока, насколько я знаю, нерешаемы. Есть еще отказы техники (даже до Марса долетели не все автоматы), «отказы» людей (не сойдет ли с ума экипаж за время полета? Анабиоз, напомню, на текущем технологическом уровне, нам недоступен.)
В результате, получится не 30 лет, а все 100-300, до практического прибытия человека в соседнюю звездную систему. Что
— сравнимо с возрастом «сознательного» человечества, интересующегося звездами, вообще;
— превышает длину эры космических полетов;
— больше, чем средний интервал между мировыми войнами, очередная из которых, вероятно будет последней;
— находится за пределами любого разумного инвестиционного горизонта.
И главное, даже если удастся колонизация людьми, то из за того, что связь с метрополией будет происходить с большой задержкой, получится, фактически, независимая цивилизация. От которой , говоря циничным языком капиталиста, не получится получить выгоды инвесторам программы тут, на земле.
Поэтому, полагаю, что в означенных краевых условиях (текущий техноуровень + безлимитный источник энергии в любой извлекаемой нами сейчас форме) возможны только ограниченные автоматические межзвездные экспедиции с длительным сроком ожидания результатов, а вот межзвездной колонизации, в разумное время, не получится.
ИМХО, каких-то прорывных результатов критичных для этого прикладных исследований (анабиоз, гиперсветовые путешествия, радиационная и силовая защита, пищевой синтез приемлемой еды) вроде как тоже пока не ожидается.
И да, про «население принимающей стороны» я вполне согласен. Сама биосфера может быть не просто физически агрессивна, но даже банально ядовита. Кто знает, что там у них за белки.

А вот в родной системе развернуться было бы очень даже можно.
0
*Автоматы, конечно, долетят быстрее, но на текущем уровне развития технологий они там ничего не сделают без людей*
Автоматы посмотрят вблизи и передадут информацию — стоит ли к данной звезде вообще лететь людям. Это если что самое главное.

*отправить людей (которые будут лететь дольше автоматов, чтобы выдержать ускорение/торможение*
А в чем проблема с ускорением/торможением? Вы чего-то не того начитались. С постоянным ускорением в 1g разгон до 200 000 км/с занимает линейно 5 часов, с учетом релятивности всякой — ну 6-7.

*— сравнимо с возрастом «сознательного» человечества, интересующегося звездами, вообще;
— превышает длину эры космических полетов;
— больше, чем средний интервал между мировыми войнами, очередная из которых, вероятно будет последней;
— находится за пределами любого разумного инвестиционного горизонта.*
Это все из пальца насосано. Начиная с того что никаких мировых войн на этой стадии быть уже не может — см выше. А если может — все закончится очень быстро и куда раньше чем до межзвездных кораблей дойдет.
Как и «инвестиционного горизонта». Капитализм в рамках единого планетарного государства в одной одной отдельно взятой солнечной системе обречен — расширятся некуда, расти некуда.
Сроки к тому моенту явно будут больше, да и значения они сами по себе не имеют. А срок «сознательного интереса к звездам» даже сейчас за 2000 лет уже точно переваливает — птолемеевы системы знаете ли не из головы взялись.

Радиационная защита, производство пищи, искусственная гравитация, приемлимый уровень жизни и психосостояния экипажа на достаточно большом корабле с условно неограниченным источником энергии на борту решаются даже сейчас без всяких проблем.

30 св.лет — это условный МАКСИМУМ, вы похоже неверно меня поняли. Скорее всего еще меньше. И это не столько колонизация, сколько поначалу терраформирование из чего-то безжизненного, типа Марса/Венеры. Едва ли на 57 систем найдется хоть одна вот прямо готовая землеподобная планета.

«Разворачиваемость» в Солнечной системе будет зависеть от от того, насколько сложно окажется терраформировать Марс/Венеру. Если сложнее чем планеты в ближайших звездных системах (а это вполне возможно, Венере надо ускорять вращение вокруг оси многократно, Марсу добавлять гравитацию чуть ли не вдвое) — то возьмутся за них.
0
А в чем проблема с ускорением/торможением? Вы чего-то не того начитались. С постоянным ускорением в 1g разгон до 200 000 км/с занимает линейно 5 часов, с учетом релятивности всякой — ну 6-7.


Как говорилось в анекдоте про Красную шапочку «я, конечно, не специалист...» (в смысле, по физике), но, по-моему, в обычной механике время разгона t = w/a, где а — ускорение, w — конечная скорость, а именно:
t = (300 000 000 м/с) / (10 м/с2) = 30 000 000 сек, это 347 суток, или почти год. Ссылку на релятивитскую поправку я дал, там время полета не сильно увеличивается, но все равно это 6 лет пути в земной системе отсчета на дистанции 4,3 св. года. Правда, для космонавтов, вроде как, пройдет всего 3.5 года.

А того, как решаются вопросы радиационной защиты, производства пищи и психосостояния экипажа сейчас хотя бы в условиях «На земле, с кабелем от подстанции», я бы с удовольствием прочитал. Дайте, пожалуйста, ссылку, если есть где.
0
Ааа, конечно. Километры же в сеунду. Ну тогда вот вам, собственно, на коротких дистанциях и решение вопроса искусственной гравитации даже на современном уровне.

Радиационная защита решается искусственным магнитным полем и достаточной массой обшивки корабля. Берете астероид нужного размера, высверливаете середину, устанавливаете оборудование — и вперед. Если экипаж размера не 3-5 «специально отобранных», и заперт не в клетке где на каждого по 20-30 кубов пространства — никаких описанных вами проблем нет. Очень большой «корабль поколений» (условно, потому что для настоящей смены поколений маловато времени), с масштабными оранжереями и тп, с экипажем в сотни/тысячи людей — не подразумевает ни одной из перечисленных проблем. Подразумевает правда другую — дороговизну строительства. Но тут, как я уж сказал, что окажется проще — тут терраформировать или куда-то лететь. Опять же, после завершения корабль можно вернуть обратно и использоваться повторно… Можно обойтись всего несколькими такими для освоения ближайшей звездной окрестности.
0
для межзвездной экспансии нужна исключительно ядерная энергия
Нет. Еще подходят принципы, отличные от «храним запас энергии на боту, используем его для разгона ракеты». Например, ионные двигатели с питанием от солнечных батарей — они гораздо эффективнее. Сюда же всякие варианты магнитных/солнечных/лазерных парусов, передача энергии с Земли лазером и тд.
Собственно, единственный хоть сколько-нибудь реалистичный предлагавшийся проект межзвездного зонда именно этот подход исопльзовал — миниатюризация + парус + лазер
0
Ну а чем питать этот ионный двигатель? Если мощность — мегаватты, то и масса батарей/парусов уже тысячи (а может и сотни тысяч, если корабль, а не зонд) тонн — а собственно корабль мы еще и строить-то не начинали. Космос конечно пустоват, но такая махина даже в межгалактическом вакууме будет серьезное сопротивление создавать. И вы очень быстро (на суточных/недельных расстояниях полета на 2 космической) столкнетесь с тем, что мощность вашего уберлазера падает пропорционально квадрату расстояния до корабля, а сопротивление парусов/батарей никуда не девается.

Ну и если бы передача энергии лидаром была бы хоть сколько-нибудь эффективна, у нас бы давно хотя бы часть ЛЭП были бы… ОПТИЧЕСКИМИ. А пока увы, на оптике — только связь, и даже там, на какие-то сотни/десятки км всего, в специально предназначенной среде, просто запитать удаленное устройство (десятки, ну сотни ватт мощности) — извините, но будьте любезны за эти 100км киловаттные лазеры со всеми их проблемами и ценником. Даже за это связисты всего мира на сегодняшний день душу бы продали — если бы просто по лишней дополнительной оптической жиле можно было бы всего-то навсего удаленный роутер запитать, за более-менее скромный ценник. Вот так как-то пока.

А у вас по сути получается что где-то вовне корабля, в пустоте (в ПУСТОТЕ, сцука!) надо взять/получить нехилые такие энергию и мощность — извините, но законы сохранения в этой Вселенной резко против такого. Так что это не принципы у вас даже, а просто умственная абстракция.
0
Ну а чем питать этот ионный двигатель?
Ионные двигатели сейчас питаются от солнечных батарей. Есть мысль питать от ядерного реактора, но там есть сложности — как со стороны международных договоров о космосе, так и чисто технические, сделать маленький эффективный реактор не так-то просто.
Если мощность — мегаватты, то и масса батарей/парусов уже тысячи (а может и сотни тысяч, если корабль, а не зонд) тонн
Нет, не тысячи, и уж тем более не сотни тысяч. Десятки.
Берем зонд Dawn от NASA, увеличиваем его в 100 раз, чтобы получить мощность в 1 МВт — получаем сухую массу 74'710 кг и массу с топливом 121'770 кг. Причем эта система будет в состоянии разогнать десятки тонн полезной нагрузки до 11.49 км/с. Вы не сможете сделать ракету такой маленькой массы, которая в состоянии обеспечить такое большое изменение скорости для такой тяжелой полезной нагрузки, если будете использовать химические двигатели, ограниченные пружинным пределом. Никак вообще. Именно это я и имею в виду, говоря, что ионные двигатели этот предел преодолевают. Разумеется, они бы его не преодолели, если бы должны были нести все свое электричество с собой в виде батарей, но, к счастью, у нас есть Солнце.
Космос конечно пустоват, но такая махина даже в межгалактическом вакууме будет серьезное сопротивление создавать
Нет, не будет.
Количество частиц, которые сталкиваются с кораблем, пропорционально площади его поперечного сечения, поэтому сила сопротивления будет пропорциональна ей же. Энерговыделение и масса солнечной панели тоже пропорциональны ее площади. Значит, ускорение, создаваемое сопротивлением среды, не зависит от размеров солнечной панели. Собственно, это и интуиции соответствует — если одна солнечная панель замедляется с каким-то ускорением, то две таких, расположенных рядом, будут замедляться точно так же. А в лучшем случае — если они летят друг за другом — и вовсе вдвое меньше.
Можно попробовать это ускорение посчитать. Википедия говорит, что в окрестностях Земли плотность вакуума составляет около 5 частиц на 1 см³ — учитывая, что большинство из них — водород, получаем плотность около 8x10⁻²¹ кг/м³. Возьмем солнечную панель площадью 1 м² и массой 2 кг (Гугл говорит, что типичная спутниковая солнечная панель весит примерно столько, ±50%), летящуюю «плашмя» — худший случай, максимальное сопротивление. Предположим, что ее скорость относительно среды составляет 30 км/с (округленная орбитальная скорость Земли). Получается, что ежесекундно она будет сталкиваться с частицами из объема 30'000 м³ — это около 2.4х10⁻¹⁶ кг. Их суммарный импульс составит около 7.2х10⁻¹² кг*м/с. Вспомним, что это изменение импульса нашей солнечной панели за 1 секунду — значит, на нее действует сила в 7.2х10⁻¹² Н, а ускорение составит около 3.6 пм/с² (пикометр — одна тысячная доля нанометра). Чтобы скорость изменилась на 1 мм/с, придется прождать примерно 8802 года. А ведь это я еще предположил, что среда стоит на месте, а мы движемся через нее на межпланетной скорости — скорее всего, относительная скорость будет меньше. Да и в корабле есть более тяжелые детали меньшей площади сечения, которые будут тормозиться меньше.
И вы очень быстро (на суточных/недельных расстояниях полета на 2 космической) столкнетесь с тем, что мощность вашего уберлазера падает пропорционально квадрату расстояния до корабля
Парус, который сможет под действием лазерного луча разгоняться с ускорением в 1g, за неделю достигнет скорости в 6'000 км/с — примерно в 300 раз больше, чем лучшее, что нам сейчас доступно. Даже если взять вашу границу не по времени, а по расстоянию (вторая космическая скорость * 1 неделя), и ускоряться всего лишь несколько часов, все равно можно под 200 км/с выжать. С химическими двигателями такие скорости нам недоступны, даже если использовать маневр Оберта у Солнца (что само по себе уже выход за границы пружинного предела).
На самом деле, диффракционный предел заставит эту границу провести еще немного ближе, что будет означать, что наш парусник должен будет выдерживать очень высокие ускорения, но в принципе таким образом можно даже межзвездные нано-корабли отправлять. Разумеется, без людей, и только с простой и очень устойчивой к ускорениям электроникой. И настолько крошечные, что смысла в этом будет мало.
Ну и если бы передача энергии лидаром была бы хоть сколько-нибудь эффективна, у нас бы давно хотя бы часть ЛЭП были бы… ОПТИЧЕСКИМИ
Нет.
РИТЭГи не используются на АЭС, но используются в ракетах — как думаете, почему? Здесь так же. Да, есть немало инженерных сложностей. Да, возможно, в итоге окажется дешевле сделать иначе. Но это все же путь к преодолению пружинного предела.
А у вас по сути получается что где-то вовне корабля, в пустоте (в ПУСТОТЕ, сцука!) надо взять/получить нехилые такие энергию и мощность — извините, но законы сохранения в этой Вселенной резко против такого
Пожалуйста, приведите пример аппарата, который летает в пустоте. Мне почему-то казалось, что они все летают достаточно близко к Солнцу, чтобы его существованием нельзя было пренебречь. А значительная часть из них — достаточно близко к Земле, чтобы ее существованием нельзя было пренебречь. Ну а раз Солнце или Земля есть, то можно получать энергию из них. Законы сохранения этой вселенной оно не нарушает. Вот если у вас есть какая-то другая вселенная, где аппараты будут в пустоте — тогда да. Но мне как-то наша ближе и роднее.

Ну а если вернуться к изначальному тезису
для межзвездной экспансии нужна исключительно ядерная энергия
То можно, например, вспомнить про ЯЭДУ. Ионный двигатель, питаемый от ядерного реактора, дает больший удельный импульс, чем ядерный двигатель сам по себе
0
Причем эта система будет в состоянии разогнать десятки тонн полезной нагрузки до 11.49 км/с.

В текущей реальности — нет. Получить с ионников тягу в 100 раз больше чем она есть на «Рассвете» — уже НФ на сегодняшний день. Они очень плохо масштабируются. Потому что из «ионных» превращаются в плазменные реактивные двигатели (внезапно).

Количество частиц, которые сталкиваются с кораблем, пропорционально площади его поперечного сечения, поэтому сила сопротивления будет пропорциональна ей же. Энерговыделение и масса солнечной панели тоже пропорциональны ее площади. Значит, ускорение, создаваемое сопротивлением среды, не зависит от размеров солнечной панели.

Во-первых, если мы считаем космос не вакуумом, а сильно разреженным газом/плазмой — то сопротивление среды вообще-то ВСЕГДА И ВЕЗДЕ растет с ростом скорости, да еще со всякими разными нелинейными эффектами.
Во-вторых, если вы летите от Солнышка к другой звезде — то чем дальше вы от Солнца, тем в квадрат расстояния раз падает энергоотдача ваших панелей. Все АБСОЛЮТНО то же самое, что с лазером. Внезапно. Кто бы мог подумать… А, интуиция же. Конечно.
Дальнейший ваш рассчет я даже проверять не буду — просто это считается не так.

Парус, который сможет под действием лазерного луча разгоняться с ускорением в 1g, за неделю достигнет скорости в 6'000 км/с

Это все равно ни о чем. Полет к Проксиме Центавра (4+Е16 метров) займет всего-то… 212 лет. В одну сторону. ;) Если скорость меньше 0,1 абсолютной — за разумное время даже до звезд ближайшей окрестности вы НЕ ДОЛЕТИТЕ.

Пожалуйста, приведите пример аппарата, который летает в пустоте.

Пожалуйста. Вам по существу, или до буквы дое**ться? Космос сильно разрежен — ни ветра, ни течения, как на поверхности Земли, вам не помощники. Космос имеет крайне малые градиенты потенциала ЛЮБОЙ энергии — она выровнена по космосу на космических же масштабах (внезапно). Гравитация звезд, планет — убывает тоже пропорционально ТОМУ ЖЕ КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ от них.
Все, что не нарушает законы сохранения — НЕ ПОЗВОЛЯЕТ вам разогнаться до НУЖНОЙ скорости за РАЗУМНОЕ время. Теоретически тот же «Рассвет» через пару миллионов лет разгона (вокруг звезды, что характерно) может и наберет эту 0,1 абсолютной — только хто ж ему дастЪ то, столько зъисть-то.

Итого — вам нужно не просто получить КАКУЮ-ТО энергию и мощность, а получить по меркам нашей бедной массой и энергией окраины галактического рукава просто ГРАНДИОЗНЫЕ энергию и мощность, причем ДОВОЛЬНО БЫСТРО. Засим оставляю вас, пожалуй, получать все это. Не нарушая законов сохранения, и путешествуя по ближайшей звездной окрестности… не за исторические (или вообще геологические) периоды.
0
Получить с ионников тягу в 100 раз больше чем она есть на «Рассвете» — уже НФ на сегодняшний день. Они очень плохо масштабируются. Потому что из «ионных» превращаются в плазменные реактивные двигатели
Если взять 100 одинаковых ионных двигателей и рядом поставить, то с чего они вдруг превратятся в плазменные?
сопротивление среды вообще-то ВСЕГДА И ВЕЗДЕ растет с ростом скорости
У меня такое ощущение, что вы почему-то думаете, что я с этим не согласен.
Нет, единственное, что я в этой части утверждал — ускорение, вызванное сопротивлением среды, не зависит от площади солнечных панелей.
Во-вторых, если вы летите от Солнышка к другой звезде — то чем дальше вы от Солнца, тем в квадрат расстояния раз падает энергоотдача ваших панелей
Да пусть хоть до нуля падает. Мы не умеем сколько-нибудь долго ускоряться. Химические двигатели работают не больше нескольких часов, потом заканчивается топливо. Ионные могут работать несколько лет, но с таким ускорением, что за это время далеко не улетишь. Парус, опять же, вдали от лазера или звезды бесполезен. Нет, единственный вариант, доступный нам хотя бы в отдаленном будущем — это ускоряться в окрестностях Земли/Солнца, десятилетиями лететь по инерции, а потом — зависит от двигателя, но, скорее всего, пролет соседней системы без особого торможения.
А, интуиция же. Конечно
Ну как бы да, интуиция говорит мне, что если два одинаковых тела летят рядом на скорости сильно больше скорости звука, то если мы их соединим в одно, их ускорение от этого не изменится. Поспорите? У меня тут попкорн как раз завалялся.
Дальнейший ваш рассчет я даже проверять не буду — просто это считается не так.
У меня там всего лишь закон сохранения импульса и предположение, что частицы теряют всю свою скорость при столкновении. С первым вы вряд ли всерьез будете спорить, а второе означает, что моя оценка — это оценка сверху на ускорение. Оно считается по-другому? Да ну и что. Результат, полученный любым другим способом, противоречить закону сохранения импульса не может.
Пожалуйста. Вам по существу, или до буквы дое**ться?
Мне по существу. Что-то мне подсказывает, что любые запущенные людьми межзвездные корабли будут лететь не в пустоте, а от Земли или Солнца. Что позволяет получать энергию от них на начальном этапе полета.
Если скорость меньше 0,1 абсолютной — за разумное время даже до звезд ближайшей окрестности вы НЕ ДОЛЕТИТЕ
<...>
Все, что не нарушает законы сохранения — НЕ ПОЗВОЛЯЕТ вам разогнаться до НУЖНОЙ скорости за РАЗУМНОЕ время.
Прекрасно, что вы это поняли, потому что именно в этом я и пытаюсь вас всю дорогу убедить. Непонятно лишь, зачем вы пишете это капсом, как будто я с этим не согласен.

Какие у нас есть варианты добраться до соседней звездной системы?
1. Честно набрать вашу скорость 0.1с в пустоте. Пренебрежем релятивистскими эффектами — это лишь занизит оценку требуемого удельного импульса. Думаю, будет вполне разумно с запасом предположить, что отношение полной массы корабля к его сухой массе не будет превышать 10⁹:1 — то есть, для отправки человека в скафандре потребуется около 100 млн тонн топлива при невесомых баках и двигателях. Формула Циолковского дает требуемый удельный импульс около 300'000 секунд (с учетом торможения, без учета — вдвое меньше). Мне известно 5 подходов к созданию ракетных двигателей, в принципе способных достичь требуемого удельного импульса: каталитический термоядерный импульсный двигатель на антиматерии, прямоточный двигатель Бассарда, ядерно-осколочный двигатель, двигатель на антиматерии и ядерный фотонный двигатель. Ни один из них в настоящий момент не продвинулся дальше 2 уровня шкалы готовности технологии NASA, так что на текущий момент этот подход — удел не слишком научной фантастики.
2. Сделать так, чтобы лететь было ближе. Увы, двигатель Алькубьерре проработан не лучше, да еще и требует сотен килограммов материи с отрицательной массой — мы пока даже не уверены, что вакуум Казимира подойдет. Тоже не подходит.
3. Использование гравитационных маневров сегодня позволяет снизить требования по запасу изменения скорости для космических перелетов. Самое тяжелое тело рядом с нами — Солнце. Можно использовать маневр Оберта в очень низком перигелии сильно вытянутой орбиты. Если брать двигатели высокой тяговооруженности и не брать все те же, про которые кроме смутной идеи ничего пока не ясно, наилучшим вариантом по удельному импульсу оказывается ядерный ракетный двигатель, вроде NERVA или РД-0410. С теми же ограничениями по отношению полной массы к сухой массе использование этого принципа дает нам изменение скорости около 187 км/с. Насколько близко можно подлететь к Солнцу для использования маневра Оберта? Не знаю, но уж точно не ниже его поверхности, те высота периапсиса орбиты около 700'000 км. Взяв параболлическую траекторию за начальную, получаем скорость в перигелии около 616 км/с до маневра и около 813 — после. На бесконечности скорость будет около 515 км/с. 2'457 лет полета до Проксимы Центавра. Не подходит.
4. Использование энергии, подводящейся извне, для ускорения ракеты. Увы, это означает, что мы можем разгоняться/тормозить лишь в окрестностях Земли/Солнца, а большую часть полета должны лететь по инерции.
4а. Единственный известный мне двигатель, использующий подводящуюся извне энергию, способный, в принципе, достичь неплохой тяговооруженности, и как минимум протестированный в виде уменьшенной модели — это электромагнитная катапульта. Википедия говорит, что можно достичь скорости истечения в 30 км/с — оставим это число на ее совести. 622 км/с изменения скорости в перигелии — скорость в 1'074 км/с на бесконечности. 1'178 лет до Проксимы Центавра — все еще неприемлемо долго, но уже лучше, чем при использовании ядерных двигателей.
4b. Двигатели низкой тяги, работающие долго. Солнечные батареи успешно применялись вплоть до главного пояса астероидов, так что, пожалуй, можно предположить, что они могли бы применяться примерно до орбиты Юпитера. Половинка эллипса, соединяющего орбиты Земли и Юпитера, имеет длину около 1 млрд км — это несколько лет инерциального полета, что должно позволять использовать двигатели малой тяги. Мы уже применяли электростатические ионные двигатели в космосе, а в наземных лабораториях удавалось достичь скорости истечения до 210 км/с, что означает около 4'350 км/с изменения скорости, и около 291 года полета до Проксимы Центавра (эффект Оберта еще немного ускорит, но при такой скорости и на таком расстоянии от Солнца им можно пренебречь). Если потребуется ускорение на большем расстоянии от Солнца, можно использовать ядерный реактор как источник энергии.
4c. Получение энергии от Солнца. Магнитный парус не позволит двигаться быстрее солнечного ветра, что медленнее предыдущих двух пунктов. Солнечный парус успешно применялся для ориентации космических аппаратов, но его тяга слишком мала и слишком быстро убывает по мере увеличения расстояния от Солнца, чтобы при достижимой в обозримом будущем толщине двигаться сколько-нибудь быстро. Если парус станет легче, возможно, он позволит достичь более высоких скоростей.
4d. Получение энергии от Земли. Лазерный парус. Берем тот же самый солнечный парус (который уже работает), делаем его очень маленьким, цепляем к нему крошечную полезную нагрузку (единицы грамм) и подсвечиваем его лазером с Земли или с орбиты. Диффракционный предел ограничивает максимальное расстояние, на котором мы можем фокусироваться на парусе, что означает небольшое время разгона и огромные ускорения. При ускорении в 10'000g за 10 минут можно разогнаться до 0.15-0.2c, что даст приемлемое время на полет до ближайших звезд. Минусами этого подхода являются очень маленькая масса аппарата (непонятно, что полезное можно вложить в несколько грамм, даже если предположить, что в качестве антенны можно использовать парус), неготовность технологий зеркал с требуемым коэффициентом отражения (хотя для узких спектров длин волн мы уже к этому близки, а излучение лазера когерентно), необходимость аппарата выдерживать высокие перегрузки в течение длительного времени (хотя мы умеем переживать сравнимые перегрузки в течение короткого времени) и невозможность торможения — те только пролетные траектории.

Как видим, наиболее перспективными выглядят варианты 4b и 4d, а ядерные двигатели, если не учитывать совершенно фантастические концепты, дают слишком долгое время полета (вариант 3) или требуют слишком высокого отношения полной массы к сухой массе (вариант 1). Вот примерно это я и пытался вам с самого начала сказать.
0
Думаю, будет вполне разумно с запасом предположить, что отношение полной массы корабля к его сухой массе не будет превышать 10⁹:1

А я не думаю. Опять фикция и фиктивный рассчет. Если у вас скорость истечения реактивной струи 0,1с — то и отношение полной массы корабля к сухой будет 1:0,5. А вот чтобы такой скорости истечения добиться и нужно владеть ядерной энергией (на принципиально другом уровне, именно ядерной энергией мы на сегодня не владеем вообще). И у автора, и у меня посыл один — для межзвездной экспансии нужны принципиально новые источники энергии, а все что мы знаем и умеем сейчас — по сути переливание из пустого в порожнее, одни и те же варианты «пружин».

Ну а ваши, даже «наиболее перспективные» варианты — ерунда. Освоение нашей звездной системы максимум, да и то под вопросом — тормозиться-то потом в половине вариантов — как? Да и назад вернуться не помешает, вообще-то.
0
Думаю, будет вполне разумно с запасом предположить, что отношение полной массы корабля к его сухой массе не будет превышать 10⁹:1
А я не думаю. <...> отношение полной массы корабля к сухой будет 1:0,5
2:1 — это не превышает 10⁹:1.
А вот чтобы такой скорости истечения добиться и нужно владеть ядерной энергией (на принципиально другом уровне, именно ядерной энергией мы на сегодня не владеем вообще)
На уровне, лишь недавно появившемся в не слишком научной фантастике.
Ну а ваши, даже «наиболее перспективные» варианты — ерунда. Освоение нашей звездной системы максимум, да и то под вопросом — тормозиться-то потом в половине вариантов — как? Да и назад вернуться не помешает, вообще-то.
Если, например, в варианте 4b мы сможем увеличить скорость истечения хотя бы в 3-5 раз, то уже можно будет добираться до ближайших звездных систем в течение десятилетий. Питание от ядерного реактора, рабочее тело на обратную дорогу набирается в точке назначения. Что, по-вашему, более реалистично — это, или повышение скорости истечения в сотни-тысячи раз какими-то ненаучно-фантастическими технологиями?
0
eugeneb0, приветствую, благодарю за цикл статей, читал. Есть у меня задачка, над которой у меня пока нет времени хорошо подумать, может у вас получится лучше т.к. она близка к рассуждениям в этих постах.
Моя интуиция подсказывает, что можно доказать закон Мальтуса, пусть и немного в более общей формулировке, Мальтус утверждал, что прирост производства пищи (добычи энергии) может быть только в арифметической прогрессии, а прирост населения в геометрической.
Ну с населением вроде всё понятно, модель достаточно простая, а вот с приростом энергии сложней, понятно, что есть потолок — есть теоретический предел плотности энергии на единицу пространства, есть предел на скорость движения по этому пространству, а значит с какой бы скоростью ни росла добыча энергии в какой-то момент она остановится и Мальтус будет радостно потирать руки.
Но интересно оценить максимальную скорость, ну допустим предположить, что пространство разбито на одинаковые блоки, в каждом из которых можно добыть X единиц энергии, затратив на это X0 единиц энергии, чтобы переместиться в следующих блок (или самому или добыть и привезти себе оттуда энергию), нужно Y энергии, T времени. Хотя может время не нужно учитывать, размножаются тоже не мгновенно, можно взять дискретное время — за один шаг двигаться на один кубик во все стороны и размножать людей.
Пока писал, понял что это идея для имитиционного моделирования, надо при случае написать скриптец да погонять.
0
прирост производства пищи (добычи энергии) может быть только в арифметической прогрессии, а прирост населения в геометрической.
трудно сказать насчет энергии, но насчет еды — она же тоже растет в геометрической (семена-растения-семена, теленок-корова-теленок) прогресии и обычно у неё цикл роста значительно короче (10+ «урожаев еды» на 1 «урожай населения»).
0
Ну растёт она только когда есть соответствующие ресурсы т.е. вещество и энергия.
0
Мальтус не знал демографического перехода — замедления или вообще прекращения роста населения по мере улучшения контроля людей над своими репродуктивными способностями.
Если бы население продолжало расти в геометрической прогрессии, то оно опережало бы экспансию в пространстве (в арифметической прогрессии) без учета того, что само «население» (носители разума) может качественно меняться, осваивая более компактные небиологические носители, квантовые и фиг знает что еще по мере развития фундаментальной физики.
Но эту задачу мы практически уже решили даже для существующих людишек-обезьянок.
Для цивилизации в целом, т. е. общего объема запасаемой информации, практическим решением будет скорее всего освоение нелинейных способов перемещения в пространстве типа червоточин. Все опять же зависит от будущих фундаментальных открытий, которых мы сейчас не знаем в принципе.
Мальтуса можно понять — он жил в прошлом и не знал всего этого, но современных неомальтузианцев понять и оправдать нельзя — они продолжают заниматься умышленным вредительством. Вот, скажем, одиозный Эпштейн, несмотря на интерес к трансгуманизму и общение с передовыми учеными, считал, что спасать жителей развивающихся стран от голода и болезней «вредно», т. к. якобы от этого количество населения увеличивается и проблема становится хуже. Из-за этого он устроил бойкот Пинкеру и, возможно, приложился к беспочвенным атакам на этого ученого со стороны всякого реакционного сброда типа Талеба. Хотя на самом деле все наоборот — уменьшение смертности ведет к уменьшению рождаемости и долгосрочной стабилизации, а ее увеличение наоборот провоцирует взрывную краткосрочную компенсацию и отдаляет эту перспективу. Потому что в середине этого процесса находится человек, который со временем все же развивает способность к рациональному мышлению.
0
неомальтузианцев понять и оправдать нельзя — они продолжают заниматься умышленным вредительством.

считал, что спасать жителей развивающихся стран от голода и болезней «вредно»

это не имеет никакого отношения к Мальтусу, вы его видимо не читали и транслируете мифы
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии.  , пожалуйста.