Смотрим на солнечный парус

[Stepa]

Что интересно - плотность энергии солнечного света падает обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Но и сила тяготения - тоже! Значит ускорении получаемое от паруса, не будет от него зависеть! (От расстояния до Солнца). Или же я не прав?

Ускорение свободного падения на Солнце и ускорение, создаваемое давлением света, никак не связаны.
a = (2*W / (4 Pi * R^2) * D(паруса)^2 / c ) / M(аппарата)

W - мощность Солнца, c - скорость света.
R - расстояние.
Как известно, ускорение тел в свободном падении не зависит от массы. Ускорение, сообщаемое аппарату солнечным парусом, зависит от массы.

Статический заряд, если появится, будет скорей всего одного знака.

Солнечный ветер практически нейтрален - это плазма такая тихая. Вот если парус покрыть полонием, например, чтобы его тяга не зависела от расстояния от Солнца, то он будет потихоньку заряжаться.

[Quest]

Что интересно - плотность энергии солнечного света падает обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Но и сила тяготения - тоже! Значит ускорении получаемое от паруса, не будет от него зависеть! (От расстояния до Солнца). Или же я не прав?

Ускорение свободного падения на Солнце и ускорение, создаваемое давлением света, никак не связаны.
a = (2*W / (4 Pi * R^2) * D(паруса)^2 / c ) / M(аппарата)

W - мощность Солнца, c - скорость света.
R - расстояние.
Как известно, ускорение тел в свободном падении не зависит от массы. Ускорение, сообщаемое аппарату солнечным парусом, зависит от массы.

Да, точно. Он же у нас и так вокруг Солнца летает.

Статический заряд, если появится, будет скорей всего одного знака.

Солнечный ветер практически нейтрален - это плазма такая тихая. Вот если парус покрыть полонием, например, чтобы его тяга не зависела от расстояния от Солнца, то он будет потихоньку заряжаться.

А можно про полоний пояснить? Это чтобы за счёт радиоактивного распада двигаться?

[Stepa]

А можно про полоний пояснить? Это чтобы за счёт радиоактивного распада двигаться?

За счет кинетической энергии альфа-частиц, излучаемых полонием. Так как половина их поглощается парусом, получается двигатель.

Скорость истечения паруса - около 100 000 км/с. Импульс одиночной альфа-частицы - 3e-19 кг * м /с.
Возьмем америций Am-241 с временем полураспада около 432 лет. У него получится, что на 1 моль (241 г) - 1e13 распадов / сек.
Из-за того, что половина поглощается, а само излучение равновероятно уходит в другую полусферу, еще половина набегает.
Итого: 2.5e12 распадов / сек * 3e-19 = 7.5e-7 кг * м / сек^2 - тяга нашего чуда.
Но зато не зависит ни от чего - при условии, что нейтрализатор работает.
При плотности в 19 г/см^3, потребная площадь паруса окажется около 12 см^3 / 0.001 см = 12000 см^2 - это совсем немного.
Можно взять немного поактивнее альфа-источник, хотя и америций ничего, и парус развернуть в километр в поперечнике.
И еще одна забавная идея - можно сделать сменный парус - один с источником "быстрым " с временем распада несколько лет(торий Th-228) - чтобы тяга была больше, и Солнечную систему, например, он пролетел быстро. А потом переходим на "маршевый" - на америции.

Для нейтрализации можно подобрать бета-источник с похожим временем полураспада. Получаем уникальный двигатель - свернутый в трубку парус почти неопасен с точки зрения радиоактивности, а развернутый - он работает без участия человека и вообще без ничего. Природе мы уже заплатили за это уникальные свойства его медлительностью.

[Diletant]

Stepa, если можно, чуть подробней. Радиоактивный источник на грузе или распределен по парусу?

[Stepa]

На парусе. Альфа-частицы поглощаются самим излучающим веществом, поэтому оно должно быть распределено тонким слоем.

[Diletant]

Странно, идея вроде рабочая.
Stepa, не очень понятны единицы тяги. Сколько Ньютонов можно будет "снять" с кв. метра и какая будет масса кв. метра паруса?

[Pluto]

Странно, идея вроде рабочая.

Радиационный парус - тоже старая идея, описанная во многих учебниках. Один из главных недостатков - диффузный характер излучения, т.е. эффективная тяга снижается.
Может быть полезен вдалеке от Солнца, когда солнечный парус совсем неэффективен.

[Stepa]

Сколько Ньютонов можно будет "снять" с кв. метра и какая будет масса кв. метра паруса?

7.5e-7 кг * м / сек^2 = 7.5e-7 Н на 12000 см^2 или 1.2 м^2. Получается 6.25e-7 Н / м^2.

Масса кв. метра - 200 г.

. Один из главных недостатков - диффузный характер излучения

Да - это самая главная проблема. И применение пассивных коллимационных устройств не дает выигрыша вообще, так как резко утяжеляет "двигательную" часть.

[Al]

Идея с радиоактивным парусом красивая, но не выгодная по эффективности...
Что бы получить грамм тяги нужно 10,5 тонн радиоактивного паруса, реактор и ионный реактивный двигатель лучше с этим справятся...
Солнечный парус то же не очень эффективен при полетах прочь от солнца, разве что к солнцу хорош, и защита и двигатель!

А вот такой вопрос - может кто слышал как можно использовать магнитные поля планет и солнца для полетов?   

[Stepa]

Магнитное поле не совершает работы.

[Diletant]

Дифузный характер излучения, это вероятно то, что лишь небольшая доля излучения "застревает" в парусе. Альфа частицы заряжены положительно. Интересно, не возникала ли идея, нанести на внешнюю поверхность паруса покрытие заряженное положительным эл. потенциалом?

[Pluto]

Дифузный характер излучения, это вероятно то, что лишь небольшая доля излучения "застревает" в парусе.

Диффузный характер излучения, это когда частицы летят не в одном направлении, а практически в полусфере (180 град), т.е. равнодействующая сила в направлении, перпендикулярном парусу, существенно меньше, чем, например, в случае зеркального отражения солнечного света.

[Diletant]

Pluto, спасибо за пояснение. Мне все же кажется, что главная проблема, это малое к-во. поглощаемых частиц в тонкой пленке. 200 г. на метр кв. это "танковая броня". Реально 0,2 г. не больше.

[Stepa]

Пленка нормально альфа-частицы поглощает - она от них еще и стареть будет.
Проблема именно  в диффузном излучении.

[Diletant]

"Денечек покумекаем и выправим дефект". Возьмем нашу (мою) каплеобразную оболочку. По краю купола рисуем сверхпроводящим веществом круг. И еще сотню таких кругов на боковой поверхности. Если в этих кольцах навести ток, он при подходящей температуре будет протекать вечно. Магнитное поле отклонит заряженные частицы.