激光太阳帆恒星际飞船的设想
本帖最后由 sonic5188 于 2011-10-16 11:14 编辑对于太阳帆飞船的概念我想大家已经了解，不了解的去查。
为了改进太阳帆飞船的局限性，我加入了未来可能拥有的科技，使得恒星际太阳帆旅行成为可能。
未来人类完全可以在水星轨道内建立太空站用于收集太阳能，并将能量转化为激光，而且可以随意改变发射方向。
激光使得单位面积的光压比单纯的太阳光增大10000倍，甚至更多，这个理论上不难，应为普通放大镜就能将太阳光集中上万倍。
光压增强，使得太阳帆的面积可以大幅减少，这样既减少了技术难度又减少了无效质量。
太阳帆飞船接收到激光辐射，可以较快加速，可以在较短时间(几个月的时间)内达到亚光速(10%光速)。
至于减速过程，我们可以在主飞船前面发射一个先导飞船，尾部除了有太阳帆外还装有大反射镜，用于接受来源于太阳系的激光。
可以这样设想，两艘飞船被同时加速，快要到达目标恒星时，先导飞船打开大反射镜，主飞船打开前部太阳帆。
先导飞船接收到太阳系发来的激光反射到主飞船的太阳帆上面，使得达到主飞船减速目的，一段时间后主飞船的速度可以减慢到入轨水平。
先导飞船无法减速，可能还会因为动量守恒被加速到原先速度的两倍，当然它无需减速直接掠过目标恒星后进入深空。
先导飞船先于主飞船几个月到达目标恒星，也可用于先期飞掠探测，对于主飞船如何入轨等信息有个掌握。
个人认为这个设想解决了2大难题
1.飞船的动力完全由太阳能提供，人类无需消耗其他形式的能源，飞船也极大的提高了有效载荷。
2.亚光速飞船减速的问题和加速一样头疼，如果激光技术能达到如此水平，就能够解决飞船的减速。
但是，这个设想里面的2大技术难点是关键
1.还是量子纠缠通信，瞬时的通信，这样有助于探测任务时突发事件和临时姿态调整的需要，这个在未来实现的概率为20%。
2.超远距离激光传输，需要在光年级别的路径做到激光不发散、不衰减。这个可以由激光阵列实现，在未来实现的概率为80%。
如果超远距离激光传输效果达不到，也可考虑在飞行路径上布置中继器来解决。中继器的作用就是将逐渐发散的激光重新汇聚发射。
http://www.astronomy.com.cn/bbs/data/attachment/forum/month_1105/1105071911876b7e3d43c5c6ae.png
即便是上述的美好远景实现，飞船的恒星际旅行仍需要数十年以上的时间。
但最关键的技术量子纠缠技术，如果没有这个技术，我想我们也没有必要搞恒星际旅行。 如果“先导飞船”上没有主动的激光发射装置，仅仅只是“反光镜”，那么你先想一下，先导飞船也是亚光速飞行的。
它反射出来的光，会发生红移（因为它是远离我们的），即它反射回来的光的能量密度大大降低了。
也即它反射回来的激光，刹车效果不好。到时候能否把后续的飞船刹住，实在难说。
具体的红移有多大，请定量计算一下吧。
其实你应当在先导飞船上安装一台大功率激光器，到了目标恒星附近，采集目标恒星的能量。这样就可以主动发射激光了。这样，或许可以让后继飞船能够在短时间内停下来。
关键还是先导飞船本身的减速问题。由于它没有好办法进行减速。那么就让它多飞几十年吧。也就是我们现在就发射先导飞船。
100年后，它差不多可以在目标恒星附近稳定下来。
然后再发射后续的载人飞船。
唉，当年发射先导飞船的人，都已经不在人世了。
做科学试验，还真的要不讲名利才好。前人做实验，让后人拿成果。 回复 1# sonic5188
中继器如果使用凹面反射镜，必然会被光压推走。如果使用折射透镜，你算过要多大吗？同样的问题也会在先导飞船中产生。
其实现在太阳帆技术都只在实验中，我想你先说明一下，怎么利用太阳光在太阳系中加速和减速为好。飞到木星去的太阳帆很好理解，那么怎么飞到金星、水星上去呢？手工画个图上传一下嘛！
我是一贯认为，先务实的考虑现有应用，然后再推到遥远的恒星际旅行才靠谱。
本帖最后由 浪淘沙 于 2011-3-24 11:53 编辑
另外一个问题就是：
先导飞船到了目标恒星后，如果没有着陆点，即它只能在目标恒星附近转。
那么如果用它来反射激光，虽然可以让后续飞船减速。
但先导飞船自身却在不停地加速的。最终它的速度也越来越快，最终它还是会离开目标恒星的（它的引力不够强）。
那么就要计算一下，先导飞船能够在目标恒星附近绕多久？
在这一段时间内，能够让后续飞船刹住车？
这个应当也可以定量计算的。 回复 3# 浪淘沙
你的想法是错误的，先导飞船要给主飞船减速的时候，至少要与目标恒星之间有0.5光年左右的距离，如何收集恒星光，需要多大的收集器？ 还有我设想的亚光速是在10%光速，这个速度和普通速度的物理环境差不多，几乎不需要考虑相对论的影响。 话说我认为，比较靠谱的是你以前提出的：发射大批纳米级机器人去远方恒星组装新基地，有了新基地自然有一切。 回复 4# gohomeman1
设个只是设想，一个方向性的东西，你应该看它可以有那些好处，不要在细节上唧唧歪歪的。 如果这些技术都具备了，也不需要我们在这里讨论了。
还有太阳帆飞船是可以向太阳方向螺线运动的，这个你可以自己去网上查。 回复 3# 浪淘沙
红移开始可以忽略，其实不过10%的亚光速到顶了。后期也许不能忽略了，先导飞船后期会很快，与主飞船间的距离其实会拉得极远，能否瞄准都是问题，楼主的设想很快就无价值了。 本帖最后由 sonic5188 于 2011-3-24 12:00 编辑
回复 7# gohomeman1
这个帖子是发射纳米级机器人的方法。 先导飞船后期的速度加一倍，20%的光速，红移也不会多大的。 回复 8# sonic5188
这非但不是务实的态度，倒像是民科的一贯说法了。我可以提出更多的宏伟设想，但这些都是意淫。
允许你意淫，不许我唧唧歪歪，你认为你说得在理吗？ 回复浪淘沙
你的想法是错误的，先导飞船要给主飞船减速的时候，至少要与目标恒星之间有0.5光年左 ...
sonic5188 发表于 2011-3-24 11:53 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
请参考一下3楼G版的回复吧。
先导飞船在反射激光时，也同样把自己推动了。
就算你说的0.1C，红移值也不小了。激光的能量密度也是下降了。刹车效应也同样变弱了。
建议请你用具体的数据（数据自己合理编制就行了。）
以比邻星（简单点用4光年吧）为目标恒星。
看看先导恒星在反射激光时，能起到多大的作用？ 回复浪淘沙
红移开始可以忽略，其实不过10%的亚光速到顶了。后期也许不能忽略了，先导飞船后期会很快， ...
gohomeman1 发表于 2011-3-24 11:55 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
累积效应嘛。::06::
我对着汽车发一掌，汽车虽然会减慢，但我自己也会加速。
至于具体的定量计算，我也是建议他用数据说话。 还有中继器如果产生位移或者消耗部分能量的话，可以加大发射激光源的强度。
所以我说你看到的都是细节上的毛病，我提出的这个想法毕竟是建立在未有之技术上的。
我只是提供一个可行的方法。 回复 14# sonic5188
恰相反，我认为这个方法属于空想，在技术和工程上都是不太可行的。
你可能不知道，真正可行的方法是要靠大量的计算做后盾的，而不是有一个宏大却极为空洞的设想就可行的。 本帖最后由 sonic5188 于 2011-3-24 12:20 编辑
回复 15# gohomeman1
我早就说过了，受限于人类寿命，如果没有量子纠缠通信技术，所有恒星际飞行的技术都是空想，没有任何意义。 最初望远镜的发明也是因为一个空想，伽利略绝对想不到400年后人类会有哈勃太空望远镜，但是古今望远镜的基本原理是相同的。 空想时，喜欢撇开技术细节。
遇到难题，都会说“后人”会有办法解决的。
就说这个激光，不知将来能把它的发散角控制在多少？
据说目前的最好的激光也就是1毫角秒的水平。这样的激光打到月亮上就是近2公里大的光斑了。在星际飞行时，它是没有什么用的。
以后技术高了，能否将发散角控制在1微角秒之内？
就算达到1微角秒，激光打到1光年远，光斑也有45公里。
而离我们最近的恒星也有4光年。
从地球（就算是金星吧）发过去激光到了那边，光斑就有180公里的了。
再将它反射回来，半路上的后续飞船，光帆至少要做到200公里以上的大小吧。
这在未来是否就很容易做到？ 回复 16# sonic5188
那是你的想法。其实科学家早就想出了在整个银河系通讯的方法，完全不需要超光速、超距技术。不要以为科学家都是笨蛋，他们的想象力不比普通民众差，许多想法更是一般人想不到的。
当然这种方法的通讯不可能是即时的。我在本版中发过相关回复的。
说实话，现在没有一个严肃实验可以证明，量子纠缠能实现超距和超光速通讯。不过这事情我们可以拭目以待，现在远没有到就说它不行的地步。 另外要说明一点，不要因为人类寿命问题就以为恒星际旅行不可行。只不过现在还存在大量的技术障碍和经济上很不可行罢了。
你倒是想想，细菌的生命只有20分钟，大部分植物只能固定在一个地方，它们为何能布满整个地球呢？ 回复 19# gohomeman1
你拿来反驳我的这些东西都是我在以前帖子里面我讨论过的东西。 我越来越发现你向我的这些想法靠拢了， 说不定我哪天再想出个其他点子，你又要拿我今天的观点来反驳我了。