От Дмитрий Кропотов
К Pout
Дата 01.09.2016 10:47:32
Рубрики Современность; Космос;

Двойка по физике Мильнеру с Хокингом

Привет!

http://trv-science.ru/2016/04/19/dvojka-po-fizike/

"
Юрий Мильнер, российский мультимиллионер и меценат, в прошлом аспирант ФИАН, и Стивен Хокинг объявили (именно такая формулировка циркулирует в СМИ) о том, что выделяют 100 млн долл. на финансирование исследований по технологии перемещений в космосе при помощи лазерного паруса. Знаменем программы стал проект запуска наноробота к Альфе Центавра — перелет длиной четыре с лишним световых года за двадцать лет! Новость вызвала интерес и энтузиазм у широких масс во всем мире. Конечно, специалисты морщились и крутили пальцем у виска, но от комментариев, как правило, воздерживались.

Я решил ознакомиться с первоисточником, чтобы крутить пальцем у виска имея на то твердые основания. Первоисточник https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1604/1604.01356.pdf — электронный препринт Филипа Любина (Philip Lubin) из Университета Санта-Барбары. Взявшись за чтение, я обнаружил там не просто ужас, а ужас-ужас. Там довольно много формул. Все они простые и правильные, но не имеют никакого отношения к реальности.

Автор е-принта участвовал во вполне реалистичных разработках лазерных фазированных решеток, например, для испарения поверхности астероида с расстояния 10 км (чтобы снять спектр и посмотреть химсостав). Мощность — 10 кВт, расходимость — 0,1 с, всё нормально. Некоторые работы, по-видимому, связаны с оборонной программой DARPA, где используются подобные штуки. Филип Любин решил не мелочиться и предложил сделать решетку мощностью не 10 кВт, а 50–70 гигаватт (ГВт) (10–15 Саяно-Шушенских ГЭС). Эта решетка по замыслу должна ускорить зонд весом 1 г с тоненьким световым парусом до четверти скорости света за 10 минут. Ускорение — 20 000 g (g — ускорение свободного падения). Энергия посчитана примерно правильно, если предположить, что порядка половины от 50 ГВт падают на тоненький парус площадью 1 м2 и весом 1 г.

Автор е-принта пишет простые формулы, а я буду задавать простые вопросы.

Вопрос к читателям: что будет с парусом микронной толщины, когда на него упадет 50 ГВт лазерного излучения на квадратный метр площади?

Нет, возражает автор, мы возьмем пленку с отражающей способностью 99,999% — такие в принципе возможны, всё отразится. Хорошо, скинем пять порядков. Останется 500 кВт. Достаточно, чтобы от паруса остался пшик?

Теперь более серьезный вопрос к физикам: не наступают ли при такой плотности излучения (соответствует температуре 30 000 К, при том что длина волны — 1 мкм) всякие нелинейные эффекты, сводящие на нет все эти пять девяток отражения? В частности, как там насчет абляции? (Есть такой процесс: вырывание атомов с поверхности вещества интенсивным излучением.) Сдается, от нее не спасет никакой высокий коэффициент отражения. Тем более что меньшая интенсивность излучения, типа 1–10 ГВт/м2, — рабочий режим для технологической абляции. Ирония еще и в том, что в другом разделе того же препринта абляция рассматривается как один из вариантов разгона зондов.

Теперь еще одна задачка. Как сфокусировать всю мощность на метровый парус? По сценарию зонд ускоряется лазерным пучком 10 минут, за которые он улетает на тридцать с чем-то миллионов километров. Требуемая точность фокусировки лучей — 0,3 10-10 радиана (формально требуемый размер решетки — 30 км). Встает вопрос: где находится излучатель? В препринте четких заявлений по этому поводу нет, хотя более мелкие предполагается размещать в космосе. Если в космосе, то его вес должен быть порядка миллиона тонн — оценки веса на киловатт излученной мощности приводятся в препринте. Если на Земле, то астрономы хорошо знают, что в атмосфере луч дрожит на 10-5 радиана, и лишь с помощью дорогущей адаптивной оптики удается унять эту дрожь в лучшем случае до 0,3 10-6 радиана. Это на телескопе стоимостью сотни миллионов. Остались пустяки — четыре порядка.

Проигнорировав вопросы прочности и устойчивости зонда, разгоняемого с ускорением 20 000 g лазерным пучком, едем дальше. По дороге электроника зонда хватает примерно 1018 штук 30-МэВных протонов на квадратный сантиметр (это просто атомы межзвездной среды). Вопрос к радиационным материаловедам: что при этом произойдет с электроникой зонда? Можно, конечно, добавить пассивную защиту, но это уже будет не один грамм.

Наконец, допустим, что, победив законы физики, зонд прилетел и сфотографировал гипотетические миры своей миниатюрной камерой. Как передать это на Землю? Допустим, что граммовый нанозонд имеет механизм ориентации с точностью 10-5 и 10-сантиметровое параболическое зеркало, выверенное с точностью до долей микрона и весом менее грамма (оптики, ау!). И маленький светодиод отправит точно в направлении Земли одноваттный сигнал. На приемную решетку от светодиода придет один фотон на каждые 20 гектаров в секунду. Но у нас этих гектаров 10 тыс. (так в препринте). И огромный приемник — та же сфазированная решетка примет этот сигнал с эффективностью один фотон — один бит (так в препринте!). И темп передачи 500 бит в секунду у нас в кармане!

(Специалисты по космической связи, ау!) Правда, рядом в одной или нескольких секундах дуги от светодиода — несфокусированный источник 1026 Вт. Но это уже мелочи. Кстати, у нас уже есть такая чудо-решетка с угловым разрешением 10-10, а значит, нет никакого смысла посылать зонд — она сама прекрасно увидит миры у Альфы Центавра, снимет спектры и даже сможет разрешить их.

Конечно, я далек от мысли, что Мильнер и тем более Хокинг ничего не понимают в физике (Филипа Любина трогать не будем — он не публичная фигура). Вполне возможно, что они осознают, что проект зонда к Альфе Центавра — бред, а вышеупомянутый препринт, скорее всего, никто из них внимательно не читал. Возможно, данное знамя было поднято исключительно в рекламных целях, а на самом деле деньги будут использованы на вполне реалистичные и более скромные проекты. Но такое знамя как прилипнет, так и останется пятном на репутации вплоть до некролога и далее. И никакие прошлые заслуги не сотрут эту двойку по физике, полученную в весьма зрелом возрасте. Возможно, Хокинг здесь ни при чем — он действительно выдающийся физик, но ему очень трудно контролировать всё, что происходит вокруг его имени. У меня есть подозрение, что его не в первый раз используют как реликвию для освящения завиральных идей и плохих сериалов. Что касается Мильнера, то его репутации жаль, ведь в принципе человек делает очень хорошее дело, и я сам в свое время хвалил Мильнера за его премии.

Может быть, подобные бредовые сенсации полезны тем, что привлекают внимание людей к науке? Вот и я написал злобную статью, из которой читатели узнают что-то новое, позитивное. Да, это можно рассматривать как полезную провокацию. Но беда в том, что подобные провокации лишают людей ориентиров, где правда, где чушь, и в конечном счете низвергают науку на один уровень с дешевой пропагандой — этакое торжество постмодернизма. Вред от этого гораздо больше пользы.

Кстати, а реально ли вообще послать зонд к Альфе Центавра и в другие интересные места? Вполне реально, но при одном условии: авторы проекта отказываются от возможности увидеть результат и работают для потомков. Когда-то люди были способны на подобные проекты. Пример — собор Святого Петра, который строили больше 200 лет. Вот как раз за такое время нормальный зонд с ядерным топливом и может долететь (если не тормозить) и всё прекрасно передать через нормальную антенну по радио.
"

Дмитрий Кропотов
От И.Пыхалов
К Дмитрий Кропотов (01.09.2016 10:47:32)
Дата 01.09.2016 15:47:44

Бессмысленно, от слова «совсем»

>Кстати, а реально ли вообще послать зонд к Альфе Центавра и в другие интересные места? Вполне реально, но при одном условии: авторы проекта отказываются от возможности увидеть результат и работают для потомков. Когда-то люди были способны на подобные проекты. Пример — собор Святого Петра, который строили больше 200 лет. Вот как раз за такое время нормальный зонд с ядерным топливом и может долететь (если не тормозить) и всё прекрасно передать через нормальную антенну по радио.

Допустим, вышлем сейчас зонд с расчётным временем достижения Проксимы за 200 лет. А через 100 лет после его запуска развитие космических технологий даст возможность запустить зонд, способный туда долететь за 10 лет.

Тов. Чубайс является смелым, волевым и решительным комиссаром
От Александр Солдаткичев
К И.Пыхалов (01.09.2016 15:47:44)
Дата 01.09.2016 17:11:01

Чересчур категорично.

Здравствуйте

>>Кстати, а реально ли вообще послать зонд к Альфе Центавра и в другие интересные места? Вполне реально, но при одном условии: авторы проекта отказываются от возможности увидеть результат и работают для потомков. Когда-то люди были способны на подобные проекты. Пример — собор Святого Петра, который строили больше 200 лет. Вот как раз за такое время нормальный зонд с ядерным топливом и может долететь (если не тормозить) и всё прекрасно передать через нормальную антенну по радио.

>Допустим, вышлем сейчас зонд с расчётным временем достижения Проксимы за 200 лет. А через 100 лет после его запуска развитие космических технологий даст возможность запустить зонд, способный туда долететь за 10 лет.

Если сегодня не развивать космические технологии для полета за 200 лет, то через 100 лет никаких технологий не будет.
Даже если технологии развивать, нет никакой гарантии, что можно будет долететь за 10 лет.
Как выше написали - рекорд скорости был установлен 40 лет назад, с тех пор ничего нового не сделали.

С уважением, Александр Солдаткичев
От И.Пыхалов
К Александр Солдаткичев (01.09.2016 17:11:01)
Дата 01.09.2016 17:20:59

Технологии вполне можно развивать внутри Солнечной системы

>Если сегодня не развивать космические технологии для полета за 200 лет, то через 100 лет никаких технологий не будет.
>Даже если технологии развивать, нет никакой гарантии, что можно будет долететь за 10 лет.
>Как выше написали - рекорд скорости был установлен 40 лет назад, с тех пор ничего нового не сделали.

Слетать к тому же Плутону не за 9, а, скажем, за 5 лет.

>С уважением, Александр Солдаткичев

Взаимно

Тов. Чубайс является смелым, волевым и решительным комиссаром
От john1973
К И.Пыхалов (01.09.2016 17:20:59)
Дата 02.09.2016 02:56:32

Re: Технологии вполне...

>>Если сегодня не развивать космические технологии для полета за 200 лет, то через 100 лет никаких технологий не будет.
>>Даже если технологии развивать, нет никакой гарантии, что можно будет долететь за 10 лет.
Напомню, что практически вся современная космонавтика вышла из острейшей потребности ведущих стран в космической фоторазведке и радиоразведке, бо самолеты уже не могли летать "куда надо". В 50-х тоже были смелейшие идеи и очень скромные результаты, но делали.
>>Как выше написали - рекорд скорости был установлен 40 лет назад, с тех пор ничего нового не сделали.
Кмк стратегическая ошибка и СССР и США. Замыкание космических программ Луной и гипотетически Марсом.
>Слетать к тому же Плутону не за 9, а, скажем, за 5 лет.
Вероятно уже могли бы...
От Iva
К john1973 (02.09.2016 02:56:32)
Дата 03.09.2016 14:55:34

Re: Технологии вполне...

Привет!

>Кмк стратегическая ошибка и СССР и США. Замыкание космических программ Луной и гипотетически Марсом.

как уже давно отмечалось ( я читал в начале 80-х), что главная проблема организации полета на Марс - отсутствие смысла.
Т.е. если бы на Марсе была какая-нибудь развитая цивилизация и с ней была бы возможность каких то торговых отношений - на Марс давно бы летали.

А полеты только ради научного интереса - слишком дорогое удовольствие.


Владимир
От Skvortsov
К Iva (03.09.2016 14:55:34)
Дата 03.09.2016 15:42:22

А какие торговые отношения с развитой цивилизацией установил Колумб в 1492? (-)
От Iva
К Skvortsov (03.09.2016 15:42:22)
Дата 03.09.2016 16:35:11

Это не его вина, что он приплыл не туда, куда хотел :)

Привет!

плюс там нашлись территории для колонизации.

На Марсе до этого далеко.

Владимир
От Skvortsov
К Iva (03.09.2016 16:35:11)
Дата 03.09.2016 16:40:30

То есть важнее найти ресурсы, оправдывающие затраты на добычу и доставку. (-)
От марат
К Skvortsov (03.09.2016 16:40:30)
Дата 03.09.2016 16:53:08

Re: То есть...

Здравствуйте!
Вы не правы. Никто не даст денег на поиск не пойми чего. Колумбу дали денег на поиск другого пути в Индию. Не его вина, что вместо Индии попал в Америку.
При этом если бы в Америке вообще ничего не было(как на Марсе) туда бы и дорогу лет через 30 забыли.
С уважением, Марат
От Skvortsov
К марат (03.09.2016 16:53:08)
Дата 03.09.2016 19:52:19

Экспедиция Кука чего искала? (-)
От Николай Поникаров
К Skvortsov (03.09.2016 19:52:19)
Дата 05.09.2016 09:48:30

Re: Экспедиция Кука...

День добрый.

Первая экспедиция: новые земли (колонии) в Южном океане и прохождение Венеры через солнечный диск.
Вторая: южный материк и новые земли.
Третья: Северо-Западный проход.

С уважением, К.О.
От марат
К Skvortsov (03.09.2016 19:52:19)
Дата 03.09.2016 20:30:50

Re: Экспедиция Кука...

Здравствуйте!
Новые земли. Марс, я надеюсь, вы понимаете, искать не надо?
Англия нуждалась в новых рынках и новых колониях.
Француз Бугенвиль отправился в южные моря на поиски новых земель и англичанам следовало отправить свою экспедицию, чтобы опередить французов в поисках южного материка.
С уважением, Марат
От Skvortsov
К марат (03.09.2016 20:30:50)
Дата 03.09.2016 22:07:57

Вы уже забыли свое первое утверждение


>Новые земли.

Ранее Вы утверждали:

>Никто не даст денег на поиск не пойми чего. Колумбу дали денег на поиск другого пути в Индию.

От марат
К Skvortsov (03.09.2016 22:07:57)
Дата 04.09.2016 17:52:53

Re: Вы уже...

Здравствуйте!
>>Новые земли.
>
>Ранее Вы утверждали:

>>Никто не даст денег на поиск не пойми чего. Колумбу дали денег на поиск другого пути в Индию.
Почему это я забыл? Полет на Марс- деньги на не пойми что. Поиск НОВЫХ колоний после того как Колумб нашел Америку - это совсем не полет на Марс. Вот высадится кто-то на Марсе и создаст колонию - тогда и начнут выделять деньги на колонии на Марсе, Луне, Венере.

С уважением, Марат
От john1973
К марат (04.09.2016 17:52:53)
Дата 05.09.2016 06:49:12

Re: Вы уже...

>Вот высадится кто-то на Марсе и создаст колонию - тогда и начнут выделять деньги на колонии на Марсе, Луне, Венере.
Кто колонизирует Марс - тот первым полетит к звездам. Хотя бы потому, что там полно легко добываемого водяного и углекислотного льда, потребного для использования в качестве рабочего тела практически достижимых ядерных двигателей. Низкие космические скорости для Марса неимоверно помогут снизить массу и стоимость звездолетов, пусть даже формируемых модульно из построенных на Земле и собираемых на околомарсианской орбите.
От Anvar
К Skvortsov (03.09.2016 19:52:19)
Дата 03.09.2016 20:00:32

Re: Экспедиция Кука...

Там совершенно конкретные цели были уже, ИМХО.
От tarasv
К Skvortsov (03.09.2016 15:42:22)
Дата 03.09.2016 15:52:57

Re: Колумб плыл за пряностями в Индию (-)
От Skvortsov
К tarasv (03.09.2016 15:52:57)
Дата 03.09.2016 16:35:11

На результаты экспедиции это как повлияло? (-)
От марат
К Skvortsov (03.09.2016 16:35:11)
Дата 03.09.2016 16:56:21

Re: На результаты...

Здравствуйте!
Это повлияло на саму организцию экспедиции. Вы ведь спорите что на Марс стоит лететь, хотя там ни пряностей, ничего другого необходимого на Земле(и при этом отсутствующего на Земле) нет. Так вот на просто полет денег не дадут.
Надо либо престиж, либо кого-то туда срочно переселять, либо чего редкое, но позарез нужное, найдут.
С уважением, Марат
От Вельф
К И.Пыхалов (01.09.2016 15:47:44)
Дата 01.09.2016 16:13:13

Re: Бессмысленно, от...


>Допустим, вышлем сейчас зонд с расчётным временем достижения Проксимы за 200 лет. А через 100 лет после его запуска развитие космических технологий даст возможность запустить зонд, способный туда долететь за 10 лет.
У Хайнлайна было нечто подобное во "Времени для звезд", только связь с кораблями поддерживалась телепатически. А когда они таки-долетели до места назначения, то их догнал прыжковый корабль
С уважением,
Вельф
От certero
К Вельф (01.09.2016 16:13:13)
Дата 02.09.2016 15:14:32

Re: Бессмысленно, от...


>>Допустим, вышлем сейчас зонд с расчётным временем достижения Проксимы за 200 лет. А через 100 лет после его запуска развитие космических технологий даст возможность запустить зонд, способный туда долететь за 10 лет.
>У Хайнлайна было нечто подобное во "Времени для звезд", только связь с кораблями поддерживалась телепатически. А когда они таки-долетели до места назначения, то их догнал прыжковый корабль
>С уважением,
>Вельф
 прыжковый корабль потому и догнал экспедицию, что они обладали исследованиями связи близнецов. Что и позволило в дальнейшем создать прыжковый корабль. Если никуда не лететь и ничего не делать, то никаких новых технологий не появится.
От pamir70
К Дмитрий Кропотов (01.09.2016 10:47:32)
Дата 01.09.2016 11:35:45

Особенно Хокингу )))

"Один из наиболее влиятельных и известных широкой общественности физиков-теоретиков нашего времени."
От SadStar3
К pamir70 (01.09.2016 11:35:45)
Дата 02.09.2016 03:27:24

сами сказали - теоретик. С практикой не дружит (-)
От pamir70
К SadStar3 (02.09.2016 03:27:24)
Дата 02.09.2016 11:46:08

Re: сами сказали...

Как и Эйнштейн? )))))))))
От Anvar
К pamir70 (02.09.2016 11:46:08)
Дата 03.09.2016 02:27:57

>Как и Эйнштейн? ))))))))) Это как????? (-)
От pamir70
К Anvar (03.09.2016 02:27:57)
Дата 03.09.2016 12:17:37

физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, (-)
От Паршев
К pamir70 (03.09.2016 12:17:37)
Дата 04.09.2016 14:25:26

Может хоть Вы знаете

что такое "теоретическая физика" и чем она отличается от просто физики?
От Pout
К Паршев (04.09.2016 14:25:26)
Дата 04.09.2016 17:52:52

Re: Может хоть...

>что такое "теоретическая физика" и чем она отличается от просто физики?

физик-теоретик - редкий штучный тип, в России завелся с 1870х
Первый российский
http://ufn.ru/ufn47/ufn47_1/Russian/r471f_max.pdf

Скоро наверно эти эндемики исчезнут, бо нэ трэба. Чай не при Сталине проклятом живем.

- Господи, они синтезировали еще один трансурановый элемент.Как будем реагировать?
- Добавим еще один нелинейный член в Истинное Уравнение Единого Поля

http://situation.ru/
От Паршев
К Pout (04.09.2016 17:52:52)
Дата 05.09.2016 10:31:54

Кстати, отлично совпадает

"все науки подразделяются на математику и коллекционирование бабочек"
От SadStar3
К Pout (04.09.2016 17:52:52)
Дата 05.09.2016 03:55:55

вектор Умова-Пойтинга - это он? (-)
От Pout
К SadStar3 (05.09.2016 03:55:55)
Дата 05.09.2016 07:37:16

Re: вектор Умова-Пойтинга...

да
http://museum.guru.ru/personalii/articles/352/article.htm
От bedal
К pamir70 (01.09.2016 11:35:45)
Дата 01.09.2016 13:16:59

это правда, хотя есть ощущение "осени патриарха"

когда держаться на прежнем уровне человек не может, а - привык. И пускается во все тяжкие.
От Pout
К bedal (01.09.2016 13:16:59)
Дата 03.09.2016 14:20:11

Re: ощущение местами другое

>когда держаться на прежнем уровне человек не может, а - привык. И пускается во все тяжкие.

это самая крупная голова на Земле. Может, последняя такая

Безотносительно к личным пристрастиям (мне он и как чел и как "мыслитель типо философ" малосимпатичен) и к мнениям в великом русском Интернете(ВРИ), да

Его теория ("излучение Хокинга")вот-вот получит подтверждение, но это ВРИ пофиг абсолютно
К бомбам и войнам это не имеет уже совсем никакого отношения, а к черным дырам - самое прямое.
Найдут - влепят Нобеля как пить дать
http://elementy.ru/novosti_nauki/432819/Nakonets_to_obnaruzhen_analog_izlucheniya_Khokinga_v_kholodnom_kvantovom_gaze
обнаружен аналог излучения Хокинга в холодном квантовом газе

Не имея возможности создавать реальные черные дыры, физики научились воспроизводить их основные черты в других системах, доступных лабораторному изучению. Не так давно они создали аналог горизонта событий в сверххолодном облачке газа — квантовой среде, которая удобна для работы и теоретикам, и экспериментаторам. Сейчас, после нескольких лет усилий, одному из лидеров этого направления исследований удалось-таки зарегистрировать аналог ключевого квантового эффекта черных дыр — излучения Хокинга. Регистрация была довольно опосредованная, но она позволяет надеяться, что скоро различные сугубо теоретические вопросы на пересечении квантовой механики и сильной гравитации могут быть изучены в лаборатории

http://situation.ru/
От pamir70
К bedal (01.09.2016 13:16:59)
Дата 01.09.2016 13:46:27

"Человек который продал Луну"

Хайнлайн )))