|
V jakemsi tematu se zde rozebiraly problemy s chlazenim ve vesmiru. Mam nasledujici dotaz nebo myslenku:
Kdyz vypustim do volneho prostoru dejme tomu 20 l vody teple treba 80 stupnu, tak predpokladam, ze okamzite zmrzne.
Paklize bych tento led opet vzal zpet na palubu, kolik budu potrebovat energie na jeji opetovne ohrati na tech 80 stupnu ?
Kde je v teto myslence zakopany pes, ze zrejme nefunguje, nebot by to byla jen otazka mnozstvi vody a uchladim vcelku cokoliv.
Napadá mě jako naprosté embryo na fyziku jedna vec proc to asi nemuze fungovat:
1. Voda sice zmrzne diky vakuu, ale vlastne zadnou energii neztrati, tedy jakmile ji vezmu zpet do lodi, okamzite se opret zahreje a bude mit onech 80 stupnu (nebo o malinko mene).
Je to tak, nebo je to genialni zpusob chlazeni na ktery jeste nikdo neprisel  |
|
A jeste tedy k tomu cestovani. Z jakesi z minulych diskusi v ktere se cestovani po blizkem i vzdalenem vesmiru rozebiralo, me prislo, ze pokud se neprijde na nejak warp ci jinou zkratku tak se stejne nikdy nikdo nikam nedohrabe.
Kolik by tedy bylo potreba vlastne energie (hmoty) k prekonani vzdalenosti dejme tomu k nejblizsi hvezde, tedy 5 svetelnych let, pokud bychom pominuli vsechny stavajici problemy s chlazenim, ucinnosti apod. Tedy jakysi idealni pripad.
Pulku cesty budeme neustale zrychlovat 1G (nebude se muset resit problem s gravitaci) pak lod otocime a budeme druhou pulku 1G brzdit.
Kdyz vezmu ze lod bude vazit treba 100 tis. tun a budu tedy disponovat treba jakymsi Antihmotovym motorem se 100% ucinnosti premeny hmoty (nizsi ucinost uz si vcelku jednoduse odvodime).
A jak dlouho by nam to vlastne trvalo.
Jde me vlastne o jakysi hypoteticky priklad, je-li tam vůbec mozno za soucasnych znalosti, ktere mame o fyzice cestovat, tedy jesli nahodou nemusime vezt vice hmoty na premenu, nez kterou jsme vůbec schopni odvezt.
Preji hezky den
Jarda |
|
Zjednodušeně: je to tak.
Voda se na původní teplotu zahřeje stlačováním na původní tlak. (K tomu je nutné přičíst teplo, které vydá stroj, co tu vodu bude stlačovat.) |
|
podle me se voda ve vakuu (pri libovolne teplote) bude odparovat a tim odparovanim zaroven ochlazovat, dokud se neochladi natolik, ze zmrzne.
problem je s tou odparenou vodou: po nekolika cyklech nam jaksi dojde, ze.
proto se ve vesmiru chladi pomoci radiatoru, ktere jsou v zasade pevne cerne latky s dobrou tepelnou vodivosti, a az uvnitr proudi nejake chladici medium. |
|
Co se tyka te lodi a letu: Strucna odpoved zni, ze potebujes nekonecne mnoho energie. Pri zrychlovani 1G bys dosahl rychlosti svetla mnohem driv, nez by lod uletela polovinu vzdalenosti, tj. 2.5ly. Jenomze zapracuje relativita a narust hmotnosti. Atd., atd. znas to.
Dovolil jsem si odvodit rovnici pomoci zakladnich vzorecku STR. Ale je to v rychlosti, takze muze byt uplne blbe (nekamenujte me )) :
W=m.a.s.odmocnina(c^2/(c^2-2sa))
kde
W...prace (heh, znaci se tak prace??)
m...pocatecni hmotnost
a...zrychleni (1G~10m/s)
s...draha, na ktere pusobi zrychleni
c...rychlost svetla
Pokud (!!) je rovnice spravne, pak mi vychazi, ze zrychlovat muzes na draze max. 4.5e15m ~ 0.5ly. Dal uz rovnice nedava smysl. |
|
| No, uprimne receno, dobre to asi nebude, protoze tam chybi nejaky integral. Tak jednoduchy ten vypocet snad byt nemuze. |
|
Kdysi jsem to pocital, zhruba se da rict, ze zrychlovani na ~c trva asi rok (rok=3.1E7 sec * 1g =~ 3e8 = 1c) takze cesta ku hvezde potrva neco pres dva roky lodniho casu. Pokud leitme dal, staci jen setrvat o neco dele "na otacce" - relativita tam dela sve, zalezi jak moc se k rychosti svetla priblizite. Paradoxne tak cesta k cili vzdalenemu o rad muze byt delsi jen o nekolik procent casu.
Kdyby tak omezeni lidskou ochotou snaset gravitaci bylo jedinne! Spotreba energie i pracovni latky je ukrutna a i kdyby se palila cista antihmota (ale kde ji vzit a nekrast, ze), porad by uzitecne zatizeni cinilo jen par procent startovni hmotnosti. A to neuvazujeme o navratu. |
|
Počítal jsem si teoretickou sondu pro let ke hvězdám na antihmotový pohon, a vyšla mi celkem reálná konstrukce jak pro průletovou sondu, tak i pro přistávací modul. Samozřejmě ne pro let rychlostí světla, ale pro 0,3-0,4 c, při účinnosti výroby kolem 50%, a změně energie na pohon taky 50%. Antihmota se dá na zemi vyrobit, zatím ne v potřebném množství, ale za 20-30 let už by to mohlo být lepší.
1. problémem je délka letu, u 0,3 c na 5 sv. let 17 let, do 10 sv. let 34 roků, dalších 5 a 10 let trvá, než na zem přijdou výsledky.
2.problém: Na výrobu množství AH pro přistání 800 kg sondy vyšla potřeba 100 reaktorů Temelínského typu používaných jen pro výrobu antihmoty. AH by byla k dispozici 25 let po postavení reaktorů, druhá sonda by mohla startovat až za dalších 25 let. Závěr: trpělivost není silná lidská stránka. Jakékoliv zvyšování rychlosti vede ke geometrickému nárůstu nákladů. |
|
Takže, jestli platí teorie relativity a jestli to chápu správně, tak by pro cestovatele v lodi, dosahující téměř rychlosti světla, trvala cesta do libovolného místa ve vesmíru cca 2 roky (rok na zrychlování, rok na zpomalování, relativistický let světelnou rychlostí by se zdál krátký). Ovšem pro pozorovatele ze Země by cesta (té lodi) vždy trvala nejméně tolik, kolik je vzdálenost ve světelných letech, plus jeden rok (zrychlování/zpomalování), plus ještě jednou vzdálenost ve světelných letech (aby mohl dorazit jakýkoliv signál od cílového místa)?
Dále to vypadá tak, že při nerelativistických rychlostech je spotřeba energie alespoň představitelná (ovšem neuplatňují se výše zmíněné efekty zdánlivě zkracující let), zatímco při snaze o dosažení rychlosti světla roste spotřeba energie nade všechny meze. Chápu to dobře?
Je to tedy zatím velmi těžký oříšek k rozlousknutí, ale věřím, že budoucí lidstvo si s tím nějak poradí :-) |
|
K nadhození výše uvedeného téma mě vedla některá z minulých diskuzí a zde se opět jen potvrzuje, že buď získáme možnosti cestování Warpem nebo jinými zkratkami neboť v opačném případě zůstaneme sedět hezky na zadku tady ve sluneční soustavě dokud nás nesestřelí nějaký asteroid nebo se nezničíme my sami.
Brrr, to je ale nepříjemná vize, a já se tak těši na dovolené někdy u Alfa Centauri ;-)) |
|
Psal jsem to tady uz pred casem - reseni se jmenuje "stelarni motor", a predpoklada vyuziti casti zarive energie hvezdy (napr. Slunce) - tedy energii nemusime tahat s sebou, ale posilame ji lodi ve forme "uzkeho svazku". Preci jen energie E vazi E/c^2, a to uz pri relativistickych rychlostech je sakra znat, ze ji musime vlect s sebou, urychlovat ji, a pak zase brzdit  Pokud zdroj energie neurychlujeme, ziskame logicky nekonecny specificky impuls - nejjednodussi priklad je solarni plachetnice.
Nejjednodussi predstavitelnou variantou stelarniho laseru je kombinace slusne velke slunecni plachetnice (predem napr. otestovane na standartni draze kolem Slunce), a nekolikanasobne vetsi konstrukce tvorene radialne usporadanymi prstencoi zrcadel - veprostred zadne zrcadlo, posleze zrcadla temer kolma na slunecni zareni, v dostatecne vzdalenosti od stredu jiz zrcadle budou znatelne sklonena. Takova konstrukce bude sama stabilizovana na obezne draze kolem Slunce pomoci dalsi soustavy slunecnich plachet, a bude neuveritelne rozsahla.
Pomoci takoveto "lupy" se vytvori temer rovnobezny proud fotonu, ktery bude solarni plachetnici neustale konstantne urychlovat i daleko za hranicemi slunecni soustavy.
Alternativ je cela rada - napr. iontovy pohon, prenos energie mikrovlnami, laserem, apod. zakladnim princip ale zustava: je pokud zdroj energie nebudeme urychlovat zaroven lodi, tak muzeme uvazovat o
dosazeni energii nezbytnych pro mezihvezdne lety.
Jisty zadrhel - s tim, jak se bude rychlost lodi vuci zdroji energie zvetsovat, s tim bude narustat i rudy posuv vlnoveho delky tohoto zdroje energie pozorovano z lodi, a tim padem bude tuto energii cim dal tezsi vyuzit (?) - napr. z mikrovln budou obycejne radiove vlny, apod. K relativistickym rychlostem se touto fintou tedy take moc nepriblizime. Je to reseni vhodne pro dosazeni nejblizsich hvezd v radu stovek let (palubniho jen o malo mene), ale porad je to to zatim to nejrealnejsi, co mame dneska pro podobne ucely k dispozici.
|
|
citace:
Brrr, to je ale nepříjemná vize, a já se tak těši na dovolené někdy u Alfa Centauri ;-))
Typicky pripad vesmirne klaustrofobie :-) - proste je cloveku v tom konecnem vesmiru proklate tezko. |
|
| Plachta pro stelární pohon je nemyslitelná pro větší rychlosti než 0,3-0,4c, srážky s mikrozrnky prachu by ji roztrhaly, při této rychlosti mají energii dělostřeleckého granátu. |
|
citace:
Plachta pro stelární pohon je nemyslitelná pro větší rychlosti než 0,3-0,4c, srážky s mikrozrnky prachu by ji roztrhaly, při této rychlosti mají energii dělostřeleckého granátu.
Tohle je zajímavá úvaha, ale troufám si říct, že to platí pro cokoliv, co letí touhle rychlostí, nejen pro plachtu. V podatatě naopak mikrzrnka nemusí být problém, protože se prostě nevyskytují s dostatečnou pravděpodobostí, při téhle rychlosti by pravděpodobně plachtou prošly zcela hladce jako máslem, plachta navíc může být segmentovaná a lehce naddimenzovaná (aby byla konzistentní i s dírami..)...
Jako problém vidím spíš jakékoliv srážky užitečného zatížení s něčím. Manévrovatelnost bude malá, možnost monitorovat prostor před lodí mizivá... tyhle problémy se objeví asi ještě dříve, než se začnou řešit jiné aspekty relativistických rychlosti... |
|
| Moznost srazky s malymi telesy (i mikroskopickymi) je velice zavazna. Mimo jine temer vylucuje urychlovani lode jeste ve Slunecni soustave, protoze koncentrace telisek je zde mnohoradove vyssi nez v mezihvezdnem prostoru. I tam ale srazky hrozi, proto se uvazuje o ruznych systemech, jak srazkam zabranit nebo je prezit (magneticky stit, pancerovani, atd.). |
|
K tomu u stelárního pohonu vidím ještě jeden ne zrovna drobný problém a to kdo mě u cíle (resp. čím) zabrzdí :-(
Pominu-li, že by se v podstatě kvůli jedné lodi muselo postavit nepředstavitelně obrovské zařízení u slunce. To by možná mohlo být funkční pro jedinou výpravu na kterou by se lidstvo zmohlo. |
|
Jde to! Cilova 'plachta' muze byt dvoudilna. Pro brzdeni se jedna cast posune smerem dozadu a pak jde o nejaky trik s odrazem svetla na jejich plochach.
Mnohem vestsi problem je samozrejme stavba toho vysilace-reflektoru, ktery musi byt giganticky. |
|
Nějak si to brzdění u cíle neumím představit ani s dvoudílnou plachtou :-)
Naopak si myslím, že nemá moc smysl zvyšovat hustotu slunečního záření v "paprsku" více než 100x, maximálně 1000x [no, možná by to šlo i 10000x] (pak už by to vydržely jen nějaké supermateriály), takže celý "vysílač" (reflektor) nemusí být plošně větší, než příslušný násobek plochy plachty samotné sondy.
Umím si představit sondu o hmotnosti cca 1 tunu s plachtou 1 x 1 km a "vysílač" (opět plachtu) o rozměrech 10 x 10 km (až 30 x 30 km, max. 100 x 100 km) a hmotnosti v řádu stovek (max. tisíců) tun. To není zas tak úplně nedosažitelné ani s dnešní technologií, natož později v budoucnosti :-) |
|
citace:
Psal jsem to tady uz pred casem - reseni se jmenuje "stelarni motor",
A já jsem psal už před časem, že dle mého je na velké vzdálenosti tento princip absolutně nevyužitelný jen z důvodu neřiditelnosti. Jak můžete zajistit, že fakt budete ty dva roky přesně svítit kam máte, když nemáte zpětnou vazbu? Resp. když ji máte tak nesnesitelně zpožděnou?
A za další. Rozptyl světla ... A na vzdálenosti v řádech desetin světelných roků to už bude sakra rozptyl a s tím i související a klesající výkon ....
A na posled brždění u druhé hvězdy .... (i když to by šlo, jak jsem psal, odhozením plachty a bržděním odraženým světlem ...) Ale předcházející problémy jsou významnější ...
Véna |
|
