В начале лета известный меценат науки Юрий Мильнер и автор этого сообщения договорились о том, что «Троицкий вариант – Наука» станет одной из площадок общей дискуссии вокруг проекта «Звездный парус» (в оригинале «Starshot», но «звездный выстрел» по-русски звучит плохо).
Технически это организовано как дискуссионный форум на английском языке, так что участие людей, не умеющих читать по-английски, практически невозможно. Зато, если участник читает, но плохо пишет по-английски, он может писать по-русски. Все более-менее значимые вопросы и высказывания будут переведены. Дискуссии будут проходить здесь: http://starshot.trv-science.ru/. Форум уже действует. В преамбуле форума дана ссылка на описание концепции проекта.
В свое время на страницах ТрВ-Наука прошла горячая дискуссия по поводу этого проекта [1–2] . Сейчас тема немного «остыла», но не перестала быть интересной. Напомню, суть проекта — разгон многогигаваттной системой лазеров зонда весом порядка грамма до около 20% скорости света. Зонд запускается в направлении системы Альфа Центавра; прилетев туда через 20 лет, делает снимки и передает на Землю.
Авторы проекта утверждают, что они не нашли принципиальных препятствий к осуществлению проекта. Хорошо ли они искали — другой вопрос. В любом случае дискуссия по поводу проекта полезна вне зависимости от его реалистичности. Здесь завязано много интереснейших вопросов — от адаптивной оптики до физики взаимодействия излучения с веществом, от проблем передачи сигналов до стратегии исследования других звездных систем.
Думаю, что дискуссия может оказаться крайне интересной. ТрВ-Наука обещает приз в виде бессрочной подписки и нескольких хороших книжек тому, кто найдет-таки принципиальное препятствие, делающее проект неосуществимым.
1. Штерн Б. Двойка по физике Мильнеру с Хокингом. ТрВ-Наука. №202 от 19 апреля 2016 года. С. 5.
2. Штерн Б. Под «Звездным парусом» к Альфа Центавра. ТрВ-Наука. № 204 от 17 мая 2016 года. С.1–2.
ТрВ-Наука обещает приз в виде бессрочной подписки и нескольких хороших книжек тому, кто найдет-таки принципиальное препятствие, делающее проект неосуществимым.
И какие доказательства требуются для подтверждения, что это «принципиальное препятствие»?
Я много таких указал ранее http://trv-science.ru/2016/05/17/pod-zvezdnym-parusom-k-alpha-centauri/
Чтобы они не смогли вывернуться. Пока выворачиваются с помощью смелых допущений.
Тогда нет никаких критериев «невозможности», равно как и для упрощенного аналога Вашего проекта, только снабдить надо корабль не ядерной энергией, а тонной (хотя и 1 кг хватит) антивещества, его делать умеем, чуть только доработать что бы больше делать, и разогнать посильнее можно будет, за 20 лет обернется, и главное — полноценный корабль, с кучей научного оборудования, средств связи!
Я попробую скомпоновать ответ им, короткий и по существу, по каждому пункту, сможете красиво перевести? Я могу на английском, но поскольку мне не с кем на нем говорить, он у меня «кривой».
Эффективность генерации антивещества типа 10^-5 — это предел. Даже если научатся хранить — на 1 кг уйдет 10^22 джоулей или 300 тераватт-лет. Это сильно превосходит возможности земной энергетики
Ну так это я про их способность «выкручиваться», данные из этой и смежных областей, а так же интенсивность развития науки, позволяют ожидать, что, в течении ближайших лет, будет изобретет способ быстрого производства и простого и безопасного хранения антиматерии.
И откуда такой предел? Вселенная не отдаст? или это на той единственной горемычной установке? У нас есть Солнце и Меркурий рядом с ним, было бы желание получать много антивещества, был бы и проект его фабрики. Пока дорого и непонятно и есть атомная энергия и будет термоядерный синтез.
Посмотрите http://www.icarusinterstellar.org/projects проект Tin-Tin — отправка наноспутников к Альфе.
Про VARIES я им задал вопрос, интересно куда его дели? (Предполагали из вакуума дергать антиматерию), странно что проект фактически «потерли» и сам Dr. Richard K. Obousy (Ph.D (Physics) Baylor University 2008) тоже эту свою публикацию похоже съел http://richardobousyconsulting.com/varies.pdf (JBIS 64 No.11/12 pp 378-386 (2011)) Взято отсюда http://icarusinterstellar.org/team/dr-richard-obousy .
Есть классная наука — история, ой тут кажется мало кто ее наукой считает. Но вобщем я к тому что главным условием реализации такого проекта будет не техническая реализуемость, а социально-экономическая.
Я так и не понял позиции Штерна — готов ли он размышлять о чистой фантастике, или о реалистичном проекте. Ибо для реалистичного проекта надо проектировать новый социум для начала.
Не очень понятно, зачем газета занимает чисто негативную позицию. Мне кажется, лучше ориентировать читателей не на поиск недостатков в одном конкретном проекте, а на выдвижение новых (в том числе более реалистичных) идей.
Такие идеи уже выдвинуты, но тут вопрос в финансировании, как бы это не звучало.
Ребята вот загорелись этим проектом, деньги у них есть. На все остальные проекты денег нет. Задача, показать, что конкретный проект не реализуем, и предложить потратить деньги на более реализуемый.
Понятно что борьба не за деньги, а за идею и ее реализацию, но так уж устроен наш мир ;)
На этот момент данный проект имеет такую-же научную ценность как вечный двигатель ( то есть нулевую lol). Доводы из » Штерн Б. Двойка по физике Мильнеру с Хокингом. ТрВ-Наука. №202 от 19 апреля 2016 года. С. 5.» в данное время неопровержимы. И что-же научная газета по-Вашему должна поддерживать всякую анти-научную чушь?
Как и обещал, коротко самое важное.
Обобщенная версия ответа:
Все, что касается блока питания, системы управления питанием, 4 лазеров, 4 камер, 4 процессоров, модулей памяти!, и других электронных систем обработки данных и управления, то следует иметь в виду:
1. Сперва, надо оценить необходимую мощность процессоров и чипов, их производительность, то, что требуется делать в течении полета непрерывно – оценивать положение и курс, рассчитывать корректировки, включать двигатели для корректировок, возможно получать данные с Земли и отправлять их на Землю. Все что касается блоков не ответственных за получение и обработку изображений и других данных высокой плотности, не требует высокой мощности, однако, такие системы, скорее всего, должны будут работать постоянно.
2. используется весьма неоднозначная предпосылка по прогрессу техпроцесса который должен происходить «в течении некоторого времени», эта расплывчатая формулировка, не говорит ни о чем, а следовало бы оценить реальные возможности и перспективы, сейчас уже есть техпроцесс по кремнию 7 нм, оценочный предел технологии 5 нм, это не дает возможности делать микрочипы достаточной мощности, энергопотребления, и при этом надежности для длительной работы в космосе, ведь все космические микрочипы делаются по несколько иным технологиям, с учетом воздействия на них космической радиации (Электроны, гамма, рентгеновское излучение, тяжелые заряженные частицы — протоны, альфа-частицы и ионы больших энергий), и соответственно их габариты и компоновка значительно отличаются от гражданских версий.
3. Механизмы отвода тепла. При микро-масштабах аппарата, площадь для отвода тепла минимальна, задача сохранения аппарата от столкновений с пылью и задача эффективного охлаждения противостоят друг другу. Хотя авторы считают, что аппарат придется обогревать, что возможно да, что бы могли работать приборы, но, как мне кажется, при работе систем управления, датчиков, системы управления питанием, и хотя бы одного работающего лазера для корректировки курса, этот крошечный аппарат будет постоянно генерировать около 4 ватт избыточной тепловой энергии.
Касаемо паруса:
1. В проекте, парус является парусом, линзой Френеля, линзой для фотоаппарата, сворачивается, разворачивается, выдерживает столкновение с космической пылью, огромные температуры и нагрузки, легкий и тонкий при этом 16 квадратных метров площадью. На него уже столько скинуто всевозможных задач, что он должен еще и желания исполнять как волшебная палочка.
2. Функции отражателя для работы в качестве двигателя и линза Френеля, вероятно мало совместимы. Конечно же, можно использовать материалы с эффектом памяти, который будет изменять конфигурацию под давлением несущего лазера, но что от этого останется, после 10 минутной прожарки под давлением?.
3. в случае, если будет придуман механизм «сворачивания паруса», то с учетом вакуума, времени, скорости, столкновения с частицами, излучением, и эффекта срастания (сварки), он уже не развернется обратно.
4. При разгоне, с учетом огромного ускорения, текущей скорости до 0,2 СС, и плотности космической пыли в СС, любое столкновение, с любой частицей (что будет сопровождаться взрывом, с превращением частицы в плазму и уничтожения части паруса), приведет к провалу миссии. При любом нарушении целостности паруса, его либо разорвет несущим лазером, либо с учетом сдвига в балансе распределения нагрузки, он сойдет с траектории разгона. Вот пример столкновения солнечной батареи спутника который двигается со скоростью всего 7,5 км в секунду, и крупной пылинки (до 5 мм) https://nplus1.ru/news/2016/08/31/sentinel-hit итог — 40 см кратер. Для того, что бы повредить парус для гарантированного срыва миссии, хватит пылинки и в 0,1 микрон и даже менее, достаточно гарантированного пробития паруса или изменения его отражающей способности.
Точность наведения несущего лазерного луча на парус:
Нет способа для быстрой и точной корректировки наведения луча и корректировки, по причине того, что аппарат будет стремительно удаляться и его максимальное удаление за 10 минут разгона, составит около 60 световых секунд, что составит до 1 минуты разрыв между актуальным состоянием и получением данных о нем, и соответственно, до 1 минуты до применения рассчитанной корректировки. При такой огромной скорости, ускорении, и множества факторов влияющих на состояние паруса, все корректировки станут бесполезными уже через 5 минут после начала разгона.
Фотографирование:
1. Парус как линза/зеркало, если он будет сворачиваться и разворачиваться, (если развернется вообще) какие есть шансы, что он примет форму идеального зеркала? Я полагаю, что дополнительным лазером малой мощности, можно было бы провести частичную калибровку, сняв карту уровней отражения, но с учетом погрешностей, это не даст хорошего результата. Вспомните хотя бы микроскопическую ошибку в форме зеркала Хаббла, а тут будет достаточно сильно поврежденный, смятый парус.
2. Если делать фото без паруса, то, даже если удастся точно определить положение планеты, точно определить момент сближения с планетой до момента достижения необходимой позиции для начала съемки, точно позиционировать камеру в движении, то, с учетом того, что планета движется по кругу вокруг солнца, возможно, вращается вокруг своей оси, StarChip тоже не стоит на месте, то придется не просто сделать один кадр с большой выдержкой, а делать примерно 60000 кадров в секунду в течении пролета на оптимальном расстоянии от планеты, но не менее 10 секунд на 1 итоговый кадр (скорее всего метакадр, многослойный, в котором будет содержаться служебная информация об обработке и иные промежуточные данные, для возможности более детальной обработки на Земле). Остается несколько вопросов: Какой чувствительностью должна обладать матрица? И, Какую производительность должен иметь процессор, что бы обрабатывать изображения со скоростью 60000 кадров в секунду (или более) для получения одного единственного, более четкого кадра? Какой нужен объем памяти для хранения и обработки такого объема данных? Сколько потребуется энергии для этого?, и конечно же, как, в идеале передать весь массив данных обратно на Землю.
Безопасность для планеты, куда летит корабль:
Для планеты опасности, полагаю, что нет, но нельзя забывать, что возможно, там есть жизнь, пусть вероятность и мала, и если она развита хотябы так же как мы, то на орбите могут быть спутники и другие космические аппараты, попадание в любой из них приведет к полному уничтожению. И намного хуже будет, если они развиты лучше нас, засекут направленный луч, получат «пулю» и воспримут это как акт агрессии.
Безопасность и объекты в луче:
1. «Птицы будут эффективно прожарены и уже готовыми к употреблению падать на землю.»
100 кВт/м2, это минимальная мощность, поскольку излучение будет нацелено на объект 4*4 метра, то плотность излучения будет расти с удалением от излучателя.
2. Однако, в этом разделе явно упущены значительно более важные вопросы: какое воздействие на окружающую среду, климат, атмосферу, карту ветров, состояние озонового слоя и так далее, ожидается от такого массированного и длительного выделения энергии на конкретной площади? Какова вероятность возникновения, например мощнейшего урагана или тайфуна?
3. Забытая безопасность самого аппарата, поскольку он дут постоянно находиться в луче, мало того, еще и в отраженном, сфокусированном луче, он должен быть полностью и плотно быть закрыт материалом паруса. Такая заливка должна быть плотной и однородной. Каким образом, Вы собираетесь снять этот скафандр с аппарата, что бы можно было воспользоваться лазерами, камерами и остальным? Какой, неизбежной, температурной перегрузке подвергнутся электронные компоненты StarChip за 10 минут разгона? Он расплавится или просто раскалится до бела?
Политика и социология:
Этого будет недостаточно, основной проблемой будет то, что Вы создаете наиболее мощное оружие чем все, которые были созданы ранее. Я считаю, что Вам в первую очередь надо заручиться согласием как минимум всех ядерных держав. Например, как Вы объясните Ким Чен Ыну, что этот ужасающий лазер, который за 10 минут может испепелить все военные объекты в Северной Корее создается только лишь для экспериментальной отправки маленького космического аппарата, и что поэтому начинать превентивную ядерную войну не надо? И где гарантии, что данным лазером не воспользуются в военных целях, правительство, маньяки или террористы?, или что он не спалит что-либо по причине ошибок в ПО управления орбитальным зеркалом? И все это при том, что есть намного более реальные и безопасные способы посмотреть на планету Альфы поближе, кроме того, можно будет наблюдать за ней постоянно.
Человеческое общество, пока еще не консолидировалось в единое целое, поэтому, пока существуют страны с тоталитарным правлением, все подобные проекты, будут не реализуемы уже исходя из возможных конфликтов.
Хоть бы кто свое мнение сказал, неужели все так плохо?
К вопросу о термояде, еще один шаг навстречу http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.025001
о том же https://nplus1.ru/news/2016/09/07/fusion-record
Project Blue http://hi-news.ru/space/ochen-skoro-my-uvidim-bledno-golubuyu-tochku-vozle-chuzhogo-solnca.html
Если все сделают как запланированно, то в 2018 году на орбите будет телескоп, который сможет увидеть планету около Альфы, не рассмотреть, но увидеть, тоже не так уж и мало, и самое главное — что это реально, достижимо, относительно не дорого, и если получится, то технология позволит в дальнейшем получать значительно больше данных о планете.
А кто-нибудь определил какая должна быть плащадь этого паруса?