ForumAstronautico.it

PROPULSIONE FOTONICA

0 Utenti e 1 Visitatore stanno visualizzando questo topic.

PROPULSIONE FOTONICA
« il: Dom 28/02/2016, 23:35 »
In un Video NASA 360 dell'Università della California in Santa Barbara, il professore Filippo Lubin descrive la "propulsione fotonica". La sostanza é quella di spingere astronavi con un grande e potentissimo laser.

Lubin spiega che il sistema proposto richiederebbe circa la stessa quantità di energia dell'imminente Space Launch System, per arrivare a "velocità relativistiche." Il che vale a dire costi corrispondenti ma per raggiungere una percentuale significativa della velocità della luce, in questo caso, il 30 per cento, in circa 10 minuti.

Sembra troppo bello per essere vero. Allora, qual è il trucco? Secondo Lubin, nessuno. "Non c'è alcuna ragione sul perché non lo stiamo già facendo", dice il professore.

Lubin ha una tabella di marcia molto più dettagliata, che prende anche in considerazione il raggiungimento degli esopianeti abitabili distanti anni luce dalla Terra.

<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Offline pilgrim1

  • *
  • 5.278
"Please, dear God, don't let me fuck up." A. Shepard

ISAA member
BIS member

Stratogene

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #2 il: Lun 29/02/2016, 11:34 »
Lubin spiega che il sistema proposto richiederebbe circa la stessa quantità di energia dell'imminente Space Launch System, per arrivare a "velocità relativistiche." Il che vale a dire costi corrispondenti ma per raggiungere una percentuale significativa della velocità della luce, in questo caso, il 30 per cento, in circa 10 minuti.
Uno può anche usare paroloni molto belli come "propulsione fotonica", ma questo non fará scomparire la legge di conservazione dell'energia.
Anche supponendo che la produzione di energia fotoooonica (mi sembrano termini alla Giacobbo...) abbia rendimento pari a 1, per far raggiungere a un corpo una velocità pari a 0.3c, bisogna applicarvi un'energia pari a 1/2 m x (0.3c)^2. Che massa ha l'astronave che il professor Lubin vuole accelerare?

Anche supponendo che l'energia che viene fuori dal calcolo sopra risulti essere simile a quella nell'SLS, per dare potenza ad un laser ci vuole energia elettrica, non chimica. Come produci nello spazio una quantità di energia elettrica pari a quella di tutto il propellente di SLS?
Rispondo io : con un reattore nucleare. Solo che il reattore nucleare pesa tanto, il che fa sí che la "m" nella formula sopra aumenti all'aumentare della potenza, il che significa che serve ancora più energia per accelerare il tutto. E così via..

Insomma: mi sembra una cavolata... :nerd:
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #3 il: Lun 29/02/2016, 11:38 »
Anche supponendo che l'energia che viene fuori dal calcolo sopra risulti essere simile a quella nell'SLS, per dare potenza ad un laser ci vuole energia elettrica, non chimica. Come produci nello spazio una quantità di energia elettrica pari a quella di tutto il propellente di SLS?
Rispondo io : con un reattore nucleare. Solo che il reattore nucleare pesa tanto, il che fa sí che la "m" nella formula sopra aumenti all'aumentare della potenza, il che significa che serve ancora più energia per accelerare il tutto. E così via..
Insomma: mi sembra una cavolata... :nerd:

Il laser é sulla terra, praticamente danno una spinta alla navicella. Ecco la novità
<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #4 il: Lun 29/02/2016, 11:53 »
Il laser é sulla terra, praticamente danno una spinta alla navicella. Ecco la novità
Ah ecco...
Ma siamo in grado di costruire un LASER con una potenza di qualche chilotone? Perché questo è l'ordine di grandezza.
E se nella base di terra c'è nuvoloso o piove? Il LASER risente terribilmente del'atmosfera e dell'umidità, credo che il rendimento sarebbe terribilmente basso.
E poi la terra gira, e girano anche le astronavi in orbita. Significa che bisogna avere tanti LASER sparsi per il pianeta?

Abbiamo parlato da qualche parte dell'idea di usare il LASER per deorbitare i detriti. Questo forse è fattibile non troppo in là nel futuro, ma da qui a fornire abbastanza energia per arrivare a 100mila km/s mi sembra un po' eccessivo...
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #5 il: Lun 29/02/2016, 14:55 »
Buzz qui trovi gli ordini di grandezza richiesti:
https://youtu.be/VRpl1KQCr6M?t=409
Guardandolo dall'inizio spiega un pò tutto...
<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #6 il: Lun 29/02/2016, 15:40 »
E una volta che arriviamo a quella velocità, come facciamo a frenare? C'è un LASER simile sull'esopianeta che andiamo a visitare?
E quanto pesa lo specchio da mettere dietro all'astronave, per riflettere migliaia di GW di potenza? Quanti di quei GW vengono assorbiti in forma di calore e quanto pesano i radiatori per dissipare tutta quella potenza?

A me sembra un ottimo sistema per deorbitare qualcosa che si vuole distruggere o spostare da un'orbita "fastidiosa", ma mi sembra tanto difficile per propellere un'astronave
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #7 il: Lun 29/02/2016, 15:45 »
Ecco, frenare, a velocità 1/3C può essere un problemino... e poi pure ritornare, se si mandano degli astronauti
<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Offline blitzed

  • *
  • 1.724
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #8 il: Lun 29/02/2016, 19:51 »
Ecco, frenare, a velocità 1/3C può essere un problemino... e poi pure ritornare, se si mandano degli astronauti

Chi ha parlato di frenare?? VERSO L'INFINITO E OLTREEEE :mrgreen:

Quindi dovremmo solo costruire un laser enorme sulla Terra rendendo il nostro pianeta a tutti gli effetti simile alla Morte Nera per poter sparare attraverso l'atmosfera contro una astronave e spingerla fino al 30% della velocità della luce sperando che prima o poi trovi il modo di tornare indietro...mi sembra un buon piano.

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #9 il: Lun 29/02/2016, 20:21 »
Poi chi ci vuole salire su un astronave che va a quella velocità?

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #10 il: Lun 29/02/2016, 21:10 »
Premetto che io non ho neppure capito come fa un laser a propellere una navicella, avendo il fotone massa zero; secondo i calcoli di questo professor Lubin, per andare fino a Marte in 20 giorni sarebbe sufficiente un'energia pari a quella sviluppata da un vettore come il Falcon 9, che però applicata solo al payload e non a tutta la nave risulterebbe sufficiente. Perché l'idea di non portarsi dietro il peso dei motori e del carburante non é mica male.

La propulsione tramite laser abbiamo visto essere realistica nei piani NASA relativi agli asteroidi; se i calcoli di questo Lubin sono giusti, se su Marte fosse possibile installare un laser ad alta potenza con relativa centrale a fusione tramite una missione spaziale standard (e non mi pare che ciò sia realizzabile al momento attuale), allora si potrebbe aprire una sorta di strada laser spaziale.

Con questo spero di non essere finito a TRL0... scusate, all'inizio la fonte mi pareva sufficientemente autorevole.  :mrgreen:





<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Offline IK1ODO

  • *
  • 5.714
  • S = -k log (W)
    • https://www.facebook.com/marco.bruno.927980
    • https://plus.google.com/113260597352108277456/posts
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #11 il: Lun 29/02/2016, 21:47 »
wait-wait... non ci ho capito nulla.
Mi vengono in mente tre modi per spingere un veicolo con un fascio laser (o anche di microonde, cambia poco).
Il primo è la pressione di radiazione; l'onda elettromagnetica che viene riflessa cede un pò di energia, e produce una spinta. Metodo sicuro ed eterno, ma inefficente. E' quello suggerito per le vele solari, la pressione di radiazione è responsabile dell'effetto Pioneer, dell'effetto YORP, e così via.
Poi si può vaporizzare una parte del target, e per reazione quello va dall'altra parte o comunque acquista energia. Sarebbe il modo giusto per deorbitare satelliti, o per un'arma ad energia diretta (e infatti ci sono). ma ci va della materia da vaporizzare, e il controllo della spinta e della rotta mi pare difficile
Oppure si può inviare energia che poi viene convertita (elettrica? termica?) a bordo; con questa energia accelero del propellente. Con l'ovvio limite che devo comunque portarmi del propellente.
Allora, quale dei tre?
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein

Offline sinucep

  • IZ3VJQ
  • *
  • 1.180
  • IZ3VJQ
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #12 il: Lun 29/02/2016, 22:17 »
Credo si parli del primo. Si avrebbe di fatto una "vela" sulla sonda da spingere.

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #13 il: Lun 29/02/2016, 22:32 »
Credo si parli del primo. Si avrebbe di fatto una "vela" sulla sonda da spingere.
Sí credo anche io. Sarebbe una vela solare con un laser molto potente che avrebbe qualche GW per metro quadro, invece del misero flusso solare che ha solo 1 kW.
Con la differenza che secondo me con un laser del genera la vela solare la buchi :D
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Offline IK1ODO

  • *
  • 5.714
  • S = -k log (W)
    • https://www.facebook.com/marco.bruno.927980
    • https://plus.google.com/113260597352108277456/posts
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #14 il: Mar 01/03/2016, 08:14 »
Ammesso e non concesso che la vela possa dissipare 1 kW/m2, se le spari contro 1 GW/m2 hai bisogno di una riflettività di 99,9999% per non mandarla in fumo e atomi sparsi.
Se non sbaglio gli specchi "più migliori" dei telescopi più fighi hanno "solo" 99,99% in bande molto strette, e questo appena fabbricati, senza micrometeoriti, ossigeno atmosferico, protoni solari, ecc ecc. e con un sofisticatissimo rivestimento multistrato applicato su vetro ottico. Fate voi.

Già che ci siamo, un bel documento sugli specchi di JWST: http://jwst.nasa.gov/resources/SPIE20128442-89RKeski-Kuha.pptx
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #15 il: Mar 01/03/2016, 09:44 »
Ammesso e non concesso che la vela possa dissipare 1 kW/m2, se le spari contro 1 GW/m2 hai bisogno di una riflettività di 99,9999% per non mandarla in fumo e atomi sparsi.
Se non sbaglio gli specchi "più migliori" dei telescopi più fighi hanno "solo" 99,99% in bande molto strette, e questo appena fabbricati, senza micrometeoriti, ossigeno atmosferico, protoni solari, ecc ecc. e con un sofisticatissimo rivestimento multistrato applicato su vetro ottico. Fate voi.
Nella presentazione nel video linkato da Livio, Lubing parla appunto di specchi con 99.9999% di riflettività, costruiti con qualche progetto DARPA. Ovviamente questi esistono oggi solo in laboratorio e di piccole dimensioni, da lì a produrre qualcosa di grande e resistente all'ambiente spaziale ne passa un po', ma IMHo una volta che c'è la tecnologia per costruire qualcosa, renderla più stabile e più abbordabile è solo questione di tempo e di investimenti.
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #16 il: Mar 01/03/2016, 12:02 »
Ma il 30% della velocità della luce in 10 min, non siamo nell'ordine dei 16000 g?! Sbaglio qualcosa? Tanto vale farsi scoppiare una atomica dietro l' astronave che costa meno....

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #17 il: Mar 01/03/2016, 13:23 »
Ma il 30% della velocità della luce in 10 min, non siamo nell'ordine dei 16000 g?! Sbaglio qualcosa?
No, non sbagli...  :crazy:
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Offline paolo_a

  • *
  • 793
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #18 il: Mar 01/03/2016, 14:59 »
Ma il 30% della velocità della luce in 10 min, non siamo nell'ordine dei 16000 g?! Sbaglio qualcosa?
No, non sbagli...  :crazy:

Gente con gli occhi più grandi della pancia! neanche in kerbal si vedono questi numeri

In aeronautica già da tempo sono limitati dal carico di G che può reggere il pilota, in formula1 ci fanno adesso i conti, mentre in California hanno già sviluppato piloti in diamante e ce lo tengono nascosto (ammesso e non concesso che un diamante resti tale a 16k G).

Ecco la spiegazione: in California è periodo di raccolto (e non mi riferisco all'uva) :D
Holy shit
man walks on fucking moon!!

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #19 il: Mar 01/03/2016, 22:11 »
Avranno tirato fuori qualcosa dall'AREA 51...

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #20 il: Mer 02/03/2016, 16:22 »
Ma il 30% della velocità della luce in 10 min, non siamo nell'ordine dei 16000 g?! Sbaglio qualcosa?
No, non sbagli...  :crazy:

Gente con gli occhi più grandi della pancia! neanche in kerbal si vedono questi numeri

In aeronautica già da tempo sono limitati dal carico di G che può reggere il pilota, in formula1 ci fanno adesso i conti, mentre in California hanno già sviluppato piloti in diamante e ce lo tengono nascosto (ammesso e non concesso che un diamante resti tale a 16k G).

Ecco la spiegazione: in California è periodo di raccolto (e non mi riferisco all'uva) :D

Non esageriamo, un diamante neanche se ne accorge. Ho fatto un paio di conti ed è inferiore all'accelerazione di un proiettile quindi basta un pilota d' acciaio :D

Offline sinucep

  • IZ3VJQ
  • *
  • 1.180
  • IZ3VJQ
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #21 il: Mer 02/03/2016, 23:40 »
Giusto per fare l'avvocato del :evil: diavolo:
non ho fatto conti però si può immaginare che quella potenza laser serva quando la sonda si trova a grandi distanze per contrastare l'assorbimento dei fotoni che avviene lungo il tragitto. Finché la sonda è vicina alla terra, per non incenerire lo specchio, si può pensare di usare altri tipi di propulsione per allontanarsi, di diminuire la potenza dei laser o usarne un numero minore visto che si tratterà di schiere di cannoni disseminati in punti strategici del globo.

Non so se è fattibile in questo caso diluire il laser su una superficie maggiore finché la sonda è troppo vicina, in ogni caso si potrebbe puntare diversi laser in punti diversi dello specchio.

Se la sonda impiega 20 anni per arrivare al suo obiettivo si può anche pensare di sviluppare il "laser grosso" dopo il lancio in modo che sia pronto quando ci sarà bisogno di più potenza/collimazione.
« Ultima modifica: Mer 02/03/2016, 23:43 da sinucep »

Offline IK1ODO

  • *
  • 5.714
  • S = -k log (W)
    • https://www.facebook.com/marco.bruno.927980
    • https://plus.google.com/113260597352108277456/posts
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #22 il: Gio 03/03/2016, 09:18 »
sinucep, basterebbe sfuocare il fascio. Ma sfuocare mica tanto, una vela di 100 m di diametro a 1000 km sottende 20" d'arco. Il problema è comunque e sempre mettere a fuoco, non sfuocare.
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #23 il: Gio 03/03/2016, 10:05 »
Ma davvero pensate che con un raggio laser il problema possa essere la "spinta" eccessiva?!  :-o
« Ultima modifica: Gio 03/03/2016, 10:13 da orione3000 »

Offline Buzz

  • Beam me down, EDRS!
  • *
  • 7.487
    • EDRS Space Data Highway
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #24 il: Gio 03/03/2016, 10:09 »
Ma davvero pensate che il problema possa essere la "spinta" eccessiva?!  :-o
Stavo pensando la stessa cosa :mrgreen:
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)

Offline sinucep

  • IZ3VJQ
  • *
  • 1.180
  • IZ3VJQ
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #25 il: Gio 03/03/2016, 11:57 »
Ma davvero pensate che con un raggio laser il problema possa essere la "spinta" eccessiva?!  :-o

No, ho scritto questo in risposta a chi diceva che si sarebbero inceneriti gli specchi e che forse non sarebbe stato possibile oggigiorno costruire un laser così potente. Poi l'ho scritto che facevo l'avvocato del diavolo!
« Ultima modifica: Gio 03/03/2016, 11:59 da sinucep »

Offline IK1ODO

  • *
  • 5.714
  • S = -k log (W)
    • https://www.facebook.com/marco.bruno.927980
    • https://plus.google.com/113260597352108277456/posts
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #26 il: Gio 03/03/2016, 14:21 »
E comunque se fai un laser da millemila milioni di terawatt ( =1 UW, un Urcawatt) conviene fare la potenza variabile :grin:
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #27 il: Gio 03/03/2016, 17:43 »
E comunque se fai un laser da millemila milioni di terawatt ( =1 UW, un Urcawatt) conviene fare la potenza variabile :grin:

Il passo successivo comunque è una Death Star da battaglia  :stica:

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #28 il: Mar 12/04/2016, 19:22 »
Stephen Hakwing ed alcuni altri scienziati stanno annunciando in questi minuti il progetto " Breakthrough Starshot", con cui vogliono costruire una micronavetta di pochi grammi da inviare verso Alpha Centauri fra una quindicina di anni, alla velocità di 60.000 km al secondo (quindi con un viaggio di ca. 20 anni).

 :surprise: :surprise: :surprise: :surprise:
I sognatori non sapevano che la cosa fosse impossibile, per cui la fecero.

Offline IK1ODO

  • *
  • 5.714
  • S = -k log (W)
    • https://www.facebook.com/marco.bruno.927980
    • https://plus.google.com/113260597352108277456/posts
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #29 il: Mar 12/04/2016, 20:39 »
Già. Aspetto che esca qualche documento serio prima di commentare la sparata stellare (starshot)
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein

Offline sinucep

  • IZ3VJQ
  • *
  • 1.180
  • IZ3VJQ
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #30 il: Mar 12/04/2016, 21:37 »
Una bella fetta di fantascienza cesserebbe di essere tale

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #31 il: Dom 17/04/2016, 22:39 »
Stephen Hakwing ed alcuni altri scienziati stanno annunciando in questi minuti il progetto " Breakthrough Starshot", con cui vogliono costruire una micronavetta di pochi grammi da inviare verso Alpha Centauri fra una quindicina di anni, alla velocità di 60.000 km al secondo (quindi con un viaggio di ca. 20 anni).

 :surprise: :surprise: :surprise: :surprise:

È quello che ho sempre immaginato per l'esplorazione spaziale oltre il sistema solare. Il modo più logico e conveniente di raggiungere alte velocità è quello di ridurre la massa...  ;)

Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #32 il: Dom 17/04/2016, 22:45 »
Però non é una sola, sono diecine contemporaneamente
<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Offline Andrew

  • *
  • 503
Re:PROPULSIONE FOTONICA
« Risposta #33 il: Gio 07/07/2016, 19:11 »
Questo tipo di propulsione (uguale uguale!) era già stato ipotizzato nel romanzo "La Strada delle Stelle" di Niven e Pournelle. Parliamo del 1973 o giù di lì...