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[原创文章] 激光太阳帆恒星际飞船的设想

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索理客 发表于 2011-3-24 11:06 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–江苏–南京 电信

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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。


                               
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 11:12 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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浪淘沙 发表于 2011-3-24 11:46 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–杭州 华数宽带
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。
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 11:51 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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。
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浪淘沙 发表于 2011-3-24 11:52 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–杭州 华数宽带
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。
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 11:53 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 11:53 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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。
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 11:55 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 11:55 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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。
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 11:56 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 11:57 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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?
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浪淘沙 发表于 2011-3-24 11:59 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–杭州 华数宽带
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



    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?
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浪淘沙 发表于 2011-3-24 12:03 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–杭州 华数宽带
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



    累积效应嘛。
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。
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 12:04 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 12:10 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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。
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 12:15 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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浪淘沙 发表于 2011-3-24 12:26 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–杭州 华数宽带
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?
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 12:26 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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。
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gohomeman1 发表于 2011-3-24 12:29 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–宁波 联通/鄞州畅联信息技术有限公司
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?
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 楼主| 索理客 发表于 2011-3-24 12:43 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
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。
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