Rhett Allain
Ideea principală a proiectului Breakthrough Initiative Starshot este lansarea unei mici nave spațiale (nanosatellite) care să poată dezvolta o viteză superioară și să ajungă la cea mai apropiată stea (nu până la Soare) în 20 de ani. Iată câteva detalii importante pe care le știu (este posibil ca unele dintre ele să fie doar ipoteze).
- Nanosatelitul va fi foarte mic, având o masă de doar câteva grame. Dimensiunea contează - și îți spun de ce.
- Dispozitivul va fi condus de un laser de sol de 100 gigawatt și de o pânză solară de un metru pătrat (vă voi spune cum funcționează).
- Nanosatelitul poate transmite mesaje pe Pământ utilizând propriul laser (nu 100 gigawatți).
Acest lucru este suficient pentru a vorbi despre câteva idei din domeniul fizicii legate de proiectul Starshot.
Cum poți accelera o navă spațială cu ajutorul luminii?
Da, lumina are un efect de putere asupra obiectului. Din acest motiv, cometa are o coadă în direcția opusă soarelui. Și soarele navighează.
Lasă-mă să încep cu lumina. Cel mai important lucru este să înțelegem că lumina este un val electromagnetic. Aceasta înseamnă că constă dintr-un câmp electric pulsatoriu și un câmp magnetic pulsatoriu. Lumina în general este imposibilă fără un câmp electric și magnetic pulsatoriu. Astfel de câmpuri pulsante permit lumina să fie un val care nu are nevoie de un mediu pentru a face oscilații. Astfel, lumina poate călători printr-un gol (cum ar fi spațiul exterior). În cele din urmă, trebuie să știm că câmpurile electrice și magnetice în lumină sunt întotdeauna perpendiculare unele pe altele și perpendiculare pe direcția mișcării luminii.
Acum, la materie. Practic tot ceea ce vedem constă în sarcini pozitive și negative (de exemplu, protoni și electroni). Particulele încărcate au o forță care depinde de câmpurile electrice și magnetice. O numim forța lui Lorentz.
În această ecuație, avem următoarele variabile:
q este valoarea de încărcare
E este valoarea vectorului câmpului electric
B este valoarea vectorului câmpului magnetic
v este valoarea vectorului vitezei de încărcare.
Dacă avem lumina sarcină electrică pozitivă în poziția de repaus, forța va acționa pe ea în direcția câmpului electric (deoarece viteza este zero). Să presupunem că avem o undă electromagnetică cu un câmp electric în direcția y, și câmpul magnetic în direcția x, cu semnul minus, prin care lumina se deplasează în direcția z cu semnul plus. Apoi, această sarcină pozitivă se va deplasa în direcția y, cu semnul plus. Iată o imagine.
Dar acum avem o taxă pozitivă în mișcare. Direcția forței magnetice care acționează asupra unei astfel de particule încărcate pozitiv poate fi determinată cu ajutorul regulii mâinii drepte. Omit detaliile și spun numai că direcția acestei forțe magnetice este acum aceeași cu direcția mișcării luminii. Astfel, lumina împinge această sarcină pozitivă.
Acum, ia în considerare încărcarea negativă. Forța electrică care acționează asupra acestei încărcări negative merge în direcția y cu un semn negativ și, prin urmare, începe să se deplaseze în jos. Dar forța magnetică va continua în direcția propagării luminii, deoarece această forță magnetică depinde de valorile q și v (și ele sunt opuse față de valorile corespunzătoare ale încărcăturii pozitive). Astfel, lumina împinge ambele încărcături negative și pozitive în aceeași direcție.
Dar deplasarea acestor particule este neglijabilă, ca urmare, forța rezultantă este, de asemenea, destul de mică. Puterea din lumină este mică și, prin urmare, are nevoie de compensare a machiajului sub forma unei lumini puternice (acestea sunt valori mari ale câmpurilor electrice și magnetice). De aceea avem nevoie de un laser pentru 100 de gigawați.
De ce ar trebui o navă spațială să fie atât de mică?
Dimensiunea contează. În acest caz, un obiect mai mare va avea mai multe sarcini interacționând cu lumina și creând o forță mai mare. Este rezonabil, nu? Deoarece această intensitate a luminii depinde de suprafață, pot scrie magnitudinea acestei forțe după cum urmează:
Să presupunem că vrem să folosim o navă spațială sferică (pentru moment, să uităm de navigația solară). Putem calcula două caracteristici importante pentru acest dispozitiv - masa și suprafața cu care se confruntă laserul. Presupunând că densitatea navei este ρ, iar suprafața este un cerc obișnuit, obținem următoarele:
Ne amintim: accelerația este direct proporțională cu forța (care este direct proporțională cu aria) și invers proporțională cu masa. Este mai simplu să luați raportul dintre suprafață și masă, deoarece este direct proporțional cu accelerația.
Dacă forma și densitatea navei spațiale sunt constante, atunci accelerația va fi invers proporțională cu dimensiunea. Dublați dimensiunea dispozitivului, iar accelerația va fi de numai jumătate. Astfel, cu atât mai puțin, cu atât mai bine.
Ah, da, avem și o pânză solară. Acest lucru este adevărat, dar dacă dublem raza navei spațiale, va trebui să creștem suprafața pânzei de patru ori. Mai multe nave - mai multe navighează. Dar navigația crește mult mai repede.
Acum trebuie să răspundem la următoarea întrebare: este posibilă construirea unei nave atât de mici încât să-și îndeplinească încă sarcina? Nu va fi ușor. Dar acesta este proiectul interesant: totul este dificil aici și totul este pentru prima dată.
SirPersival,
și nu uitați de pauzele pentru timpul de zbor prin fasciculul tuturor sateliților, în valoare de miliarde!
Există probleme serioase pentru acest tip de nanosatelit. Electronica nanosatelitului nu va rezista radiațiilor care vor apărea la viteze atât de mari. Orice atom de hidrogen, și destul de mult în spațiu, va deveni o particulă cosmică de mare energie, capabilă să distrugă electronică, că nu va fi posibil să fie protejat de radiații într-un aparat atât de mic.
Accelerarea dispozitivului va fi de 51.000 de ori mai rapidă decât accelerația gravitației pământului, și aceasta este o încărcătură uriașă pe domeniul electronicii la care nu a funcționat niciodată.
Coliziunea cu pulbere la astfel de viteze va duce la o explozie de energie în 0,5 kg de TNT, ceea ce va distruge aparatul.
În loc de un laser mare, mii de lasere mai mici sunt planificate să fie dispuse într-o zonă de câțiva kilometri pătrați.
Transmiterea informațiilor de la Alpha Centauri către Pământ este planificată să fie efectuată folosind un laser mic.
În total, se planifică lansarea a sute sau mii de astfel de nanosateliți, în speranța că cel puțin unii dintre ei vor putea să zboare spre Alfa Centauri.
Extindeți întregul fir (2 posturi într-un fir)
AlfaCentavra111, "la o explozie de energie în 0,5 kg de TNT"
Aici cred, chiar nu voi verifica!
Crede-mă: nimic nu se va întâmpla, bunul simț câștigă!
Când am fost de acord cu tine.
AlfaCentavra111, ai dreptate, dar cu o diminuare a dimensiunii satelitului și probabilitatea de a ajunge în particulele de satelit, de asemenea, scade proporțional cu zona, astfel încât cu cât va fi mai mică, cu atât este mai mare probabilitatea de zbor. În plus, puteți crea sisteme duplicate.
Nu este clar cum un mic nanosatelit, în câteva grame de greutate, poate transmite informații la distanțe intersteliere. Probabil, vor transmite informații cu ajutorul laserelor de-a lungul lanțului de nanosateliți de pe Pământ în steaua lui Alpha Centauri. Se planifică lansarea a sute sau mii de astfel de nano-dispozitive.
Ei bine, 100 de milioane de dolari pentru un astfel de proiect sunt puțin probabil să fie suficiente. Numai laserele pe o suprafață de câțiva kilometri pătrați vor fi trase cu miliarde de dolari. Deși în China, pentru acești bani (unde tot timpul din 10 este mai ieftin), poate acest proiect ar putea fi implementat.
Nu știu toate subtilitățile fizicii. Dar cred că orice obiect emană un fel de val. Și dacă vă dați în ea și o întăriți ca un magnet. Iar cu cât ne apropiem mai aproape, viteza crește. Poate că așa au fost construite navele de străini. Și puteți să vă închideți.
Extindeți întregul fir (1 mesaj în fir)
netriv, care se poate spune despre acest subiect. Se știe că, pe măsură ce lungimea de undă scade, fotonul începe să arate mai clar proprietățile corpusculare. Prin urmare, putem presupune că corpusculii (electroni și alții) au o lungime de undă foarte scurtă, cu cea mai mare frecvență.
În orice caz, aceasta nu va fi o invenție americană.
În plus față de Ilan Mask, nici măcar nu cunosc un inginer american.
Extindeți întregul fir (1 mesaj în fir)
Laska, și mai mult compilator și dăunător. El a luat ideea de "Uniune", a tăiat tot ceea ce ridică fiabilitatea și ia prezentat-o ca o descoperire.
Există o frumoasă carte a lui Arthur Clark "Solar Wind" - despre cursa de iahturi spațiale. Poate această fantezie să fie realizată?
A apărut o eroare. Încercați din nou mai târziu.
Instrucțiuni pentru recuperarea parolei trimise la
Bine ai venit.
Bine ai venit.
Ștergeți profilul Sigur doriți să ștergeți profilul dvs.?
Faptul înregistrării utilizatorului pe site-urile RIA Novosti indică faptul că acesta este de acord cu aceste reguli.
Utilizatorul se obligă să nu încalce legislația actuală a Federației Ruse prin acțiunile sale.
Utilizatorul se angajează să vorbească respectuos cu alți participanți la discuții, cititori și persoane care apar în materiale.
Articole similare
-
Editori - reducerea zgomotului pe o fotografie cu cameră de lumină
-
IPS se pregătește pentru prima sa lansare - știri spațioase și
Trimiteți-le prietenilor: