Космические паруса и их отмена

[Владимир Станкович]

 

Про паруса на солнечном ветре написано достаточно -и в научно-популярном сегменте и в НФ(крайний пример - дилогия А.Рейнольдс).
Ученые худо бедно рассчитали необходимую площадь ("овердофига") характеристики наноткани  и т.д
Но забыли про элементарный момент - а именно - допустим на трассе Земля-Марс еще так сяк - ее обещали пройти за 500 дней.
Но как быть с обратным полетом?? Если обычный парус позволяет идти галсами -то с учетом мизерного светового давления - солнечный парус позволит летать только в один конец - в лучшем случае превратит обратный полет по сложной вытянутой орбите в многолетнее странствие
Одним словом - данный движитель отменяется... Ну разве что - отправка к Марсу грузовых контейнеров поднятых на орбиту космическим лифтом - опять таки в один конец 

[ALL]

Ученые худо бедно рассчитали необходимую площадь ("овердофига") характеристики наноткани

Когда же они сподобились?  Идее солнечного паруса много-много лет.  Постараться раньше было нельзя? 

[Владимир Станкович]

 Идее солнечного паруса много-много лет.  Постараться раньше было нельзя? 

Ну так вроде не завтра лететь... Проект 1992 го года так и не реализовали к слову

[А.К]

Но как быть с обратным полетом??

Элементаоно, Ватсон. Большое зеркало переотражает свет на меньшее и создает тягу в обратном направлении. Сами паруса выполнены в виде вложенных колец. 

[Владимир Станкович]

Элементаоно, Ватсон. Большое зеркало переотражает свет на меньшее и создает тягу в обратном направлении. Сами паруса выполнены в виде вложенных колец. 

Гм... Двигатель им. Мюнхаузена получается . Тем более что зеркало даже для полета на околомарсианской орбите должно быть в эндцать раз больше чем парус

 

[Улай-Темир]

Ничего не понял.

Кто запрещает разворачивать парус под острым углом к Солнцу?

[Владимир Станкович]

Кто запрещает разворачивать парус под острым углом к Солнцу?

Предельно низкий КПД  и законы небесной механики . Ваш путь удлиниться -даже не знаю насколько -фактически это будет аналог кометной орбиты. 

[maxab]

Кто запрещает разворачивать парус под острым углом к Солнцу?

при сколь угодно лстром угле, курс все равно будет более 90 градусов к направлению на Солнце, т.е. корабль будет всегда удаляться.

Отличие от моря в том, что у космического корабля нет опоры в в иде сопротивления воды

[ALL]

Проект 1992 го года так и не реализовали к слову

Вот и интересно, почему?

[ALL]

Двигатель им. Мюнхаузена получается

Почему "Имени Мюнхаузена"?  Отражение и встречный поток есть?  Есть. Вот как сделать, чтобы на малое кольцо сзади солнце не давило...   А вообще это предлагали для межзвёздных полётов, где Солнце по любому в спину не давит. 

[Какой-то новичок]

Предельно низкий КПД 

Что запрещает использовать парус для уменьшения скорости движения корабля по орбите?

 

[Улай-Темир]

при сколь угодно лстром угле, курс все равно будет более 90 градусов к направлению на Солнце, т.е. корабль будет всегда удаляться. Отличие от моря в том, что у космического корабля нет опоры в в иде сопротивления воды

Однако сила, действующая на парус, расположенный под острым углом, будет иметь не только составляющую "от солнца", но и составляющую "по ходу корабля" или "против хода корабля" в зависимости от угла.

Изменено 16 Jan 2022 пользователем Улай-Темир

[А.К]

Вот как сделать, чтобы на малое кольцо сзади солнце не давило...  

Экран какой нибудь установить...

[maxab]

в зависимости от угла.

нарисуйте чертеж сил и посмотрите сами.

[Какой-то новичок]

нарисуйте чертеж сил

Вспомните, как объекты движутся в космосе и не говорите глупостей.

[Закол Призабоев]

Отличие от моря в том, что у космического корабля нет опоры в в иде сопротивления воды

У корабля есть воздействие гравитации центрального светила, других масс, вектор движения в системе. Сложение различной величины вектора давления и гравитации Светила уже даёт 360 градусов в любом направлении.

[Улай-Темир]

нарисуйте чертеж сил и посмотрите сами.

[Daniil]

Про паруса на солнечном ветре написано достаточно -и в научно-популярном сегменте и в НФ(крайний пример - дилогия А.Рейнольдс). Ученые худо бедно рассчитали необходимую площадь ("овердофига") характеристики наноткани и т.д Но забыли про элементарный момент - а именно - допустим на трассе Земля-Марс еще так сяк - ее обещали пройти за 500 дней. Но как быть с обратным полетом?? Если обычный парус позволяет идти галсами -то с учетом мизерного светового давления - солнечный парус позволит летать только в один конец - в лучшем случае превратит обратный полет по сложной вытянутой орбите в многолетнее странствие Одним словом - данный движитель отменяется... Ну разве что - отправка к Марсу грузовых контейнеров поднятых на орбиту космическим лифтом - опять таки в один конец

"Космическая навигация это не речное судовождение!" (с) Парус вам тут нужен не для того чтобы ваша летающая шнява не остановилась, а для того чтобы без расхода массы увеличивать вектор своей орбитальной скорости, тем самым, меняя элементы орбиты. Развернуть парус и лететь "по солнечному ветру" "аки Стеньки Разина челны" тут не получится. Со статичным парусом ваш КА будет описывать специфическую тракеторию, чем-то напоминающую очень пологую эвольвенту с постоянно смещающимс центром - до тех пор пока не зароется в атмосферу планеты. Парус надо постоянно поворачивать, открывать и закрывать - так, чтобы он создавал тягу в нужном месте орбиты и не создавал в ненужном. Положение паруса при этом описывается специальным законом управления. Вообще, он пишется через гамильтониан, но мне сейчас лень. По смыслу, закон управления указывает, каким должен быть угол КА относительно касательной к эллипсу орбиты в данной точке прос(т)ранства-времени. Если мы вообще дофига математики, то хорошо бы ещё учесть управление тягой (то бишь насколько и когда парус должен раскрываться).

Оснащённый таким образом, КА постепенно раскручивает пологую спираль тракетории, набирая скорость выхода с исходной планеты. Далее, набрав нужную скорость (на это уйдёт МНОГО времени, если аппарат массивный... Но, раз мы построили КА с солнечным парусом, то мы же никуда не торопимся ), аппарат выходит на траекторию полёта, допустим, от Земли к Марсу.

Тут начинаются сложности. Дело в том, что, хотя с помощью паруса и можно оооооочень точно варьировать длину вектора скорости, но вот направление изменения можно делать только в направлении "от Солнца" +/- небольшой угол (на сколько хватит эффективности паруса). Это очень нехорошо, т.к., в процессе перелёта потребуются коррекции траектории (хотя бы для того чтобы компенсировать воздействие тяготения других, не учтённых при расчёте перелёта тел). Но, допустим, можно добиться того чтобы попасть в сферу влияния целевой планеты. Однако там желательно бы погасить скорость, чтобы встать на её орбиту. И вот это очень сложно, т.к., гасить скорость н-нада по касательной к траектории, у нас траектория ВОКРУГ Солнца, а вектор на Солнце у нас под большим углом к требуемому вектору скорости. Конечно, можно извернуться и в этом случае - накочегаривать гораздо больший эксцентриситет орбиты (так чтобы мы двигались по очень вытянутому эллипсу, пересекающемуся в одной точке со сферой влияния Земли, а в другой - со сферой влияния Марса. Приблизительно, такая орбита будет напоминать орбиту комет). Тогда мы будем спускаться к Марсу так чтобы Солнце светило нам возможно более в лоб... Стартовое окно при таком полёте будет подобрать трудновато, но с современными вычислительными средствами это не проблема. Но эффективность такого торможения будет посредственной, а время перелёта вырастет многократно (с 500 дней до нескольких веков). Ну, с другой стороны - а зачем торопиться?

[Улай-Темир]

Можно не торопиться.

А может, под "большим углом" к орбите Земли, окажется не под таким уж большим углом к орбите Луны..

Изменено 16 Jan 2022 пользователем Улай-Темир

[Daniil]

Можно не торопиться. А может, под "большим углом" к орбите Земли, окажется не под таким уж большим углом к орбите Луны..

У вас, коллега, всё не совсем корректно нарисовано. Длина вектора светового давления на парус пропорциональна косинусу угла между лучами, падающими на парус и его нормалью. Иными словами, чем больше вы повернёте парус к потоку лучей, тем хуже он будет работать. Это не крыло, а зеркало.

[Улай-Темир]

На линиях, показывающих падающий и отражённый свет, стрелочки я ставил от фонаря, только чтобы показать направление.

Величину силы я тоже нарисовал от фонаря, для меня главным было показать, что она направлена по нормали к парусу, и что действуя по нормали к парусу, она может действовать не только в направлении от Солнца, но и против направления движения корабля.

Изменено 16 Jan 2022 пользователем Улай-Темир

[vashu1]

Однако сила, действующая на парус, расположенный под острым углом, будет иметь не только составляющую "от солнца", но и составляющую "по ходу корабля" или "против хода корабля" в зависимости от угла.

 

Все верно.

 

Ученые ... забыли про элементарный момент

 

[vashu1]

а время перелёта вырастет многократно (с 500 дней до нескольких веков).

Домашнюю работу сначала сделайте, уважаемый орбитолог.

[Daniil]

Домашнюю работу сначала сделайте, уважаемый орбитолог.

А, вi, такi, знаток. Конкретнее укажите, что вам не нравится. А то пока это не разговор.

Изменено 16 Jan 2022 пользователем Daniil

[de_Trachant]

А зачем вообще в солнечном парусе солнце?