Космические паруса и их отмена

98 posts in this topic

Posted


 

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 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

 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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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:happy:

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Ничего не понял.

Кто запрещает разворачивать парус под острым углом к Солнцу?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Кто запрещает разворачивать парус под острым углом к Солнцу?

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Проект 1992 го года так и не реализовали к слову

Вот и интересно, почему?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Предельно низкий КПД 

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

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

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.

Edited by Улай-Темир

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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

Экран какой нибудь установить...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

в зависимости от угла.

нарисуйте чертеж сил и посмотрите сами.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

нарисуйте чертеж сил

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

нарисуйте чертеж сил и посмотрите сами.

парус солнечныйй.JPG

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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

:big_boss:"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 :grin:), 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?:beach:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Можно не торопиться.

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

Edited by Улай-Темир

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

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.

Edited by Улай-Темир

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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

elon-musk-mentions-possible-manned-missi

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

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

Домашнюю работу сначала сделайте, уважаемый орбитолог.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Домашнюю работу сначала сделайте, уважаемый орбитолог.

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

Edited by Daniil

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

А зачем вообще в солнечном парусе солнце?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now