超级军网请教一个问题，光帆推进的航天器达到1.5g的持续加速度有 ...
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/05 20:32:03
RT，有关电影阿凡达的星际航行器设定。飞船拥有一个直径16公里的可折叠光帆，由设在太阳系内的大功率激光器持续照射来提供1.5g的加速度，末端速度可达0.7C。光帆用于离程加速及归程时的减速。以下是相关网址：http://james-camerons-avatar.wik ... ehicle_Venture_Star
RT，有关电影阿凡达的星际航行器设定。飞船拥有一个直径16公里的可折叠光帆，由设在太阳系内的大功率激光器持续照射来提供1.5g的加速度，末端速度可达0.7C。光帆用于离程加速及归程时的减速。以下是相关网址：http://james-camerons-avatar.wik ... ehicle_Venture_Star
假设飞船连同帆（含支撑结构）总重为十万吨级别（别嫌大，要支持数百人几年的航程呢，帆面及其支撑结构还占大头）
帆面反射率为100%，圆形
要达到1.5g的加速度，帆及其支撑结构承受的力约为15万吨
简单计算一下面积，每平方米的帆面受力约为7.5N
是通常情况下地面太阳光压的166万倍
支撑结构要撑起16公里直径的光帆，并承受15万吨以上的力
重量还要控制在万吨级别，不知道现在有什么材料能够做到，碳纤维应该勉强可以吧？
帆面每平方米须承受15N的力，能耐受166万倍于太阳光强度的激光长期照射
还不能太重
假设帆面重量一万吨，则每平方米重约50g(超市购物袋每平方米重约20g)
如果结构和帆面的材料能够达到上述要求，这样的飞船就可以实现
假设飞船连同帆（含支撑结构）总重为十万吨级别（别嫌大，要支持数百人几年的航程呢，帆面及其支撑结构还占大头）
帆面反射率为100%，圆形
要达到1.5g的加速度，帆及其支撑结构承受的力约为15万吨
简单计算一下面积，每平方米的帆面受力约为7.5N
是通常情况下地面太阳光压的166万倍
支撑结构要撑起16公里直径的光帆，并承受15万吨以上的力
重量还要控制在万吨级别，不知道现在有什么材料能够做到，碳纤维应该勉强可以吧？
帆面每平方米须承受15N的力，能耐受166万倍于太阳光强度的激光长期照射
还不能太重
假设帆面重量一万吨，则每平方米重约50g(超市购物袋每平方米重约20g)
如果结构和帆面的材料能够达到上述要求，这样的飞船就可以实现
狗屁的东西你也信？
可知道“多普勒相对论红移”？
可知道“多普勒相对论红移”？
1.5G持续加速度？飞行器离恒星是越来越远，与光束的差距是越来越小。。。。。
1.5g？你确定用的是光不是水？多强的光能有这能量
明明光源是人造激光，连贴也不看。另外据资料称那个光帆厚度是数个分子级别，没有支撑结构，依靠自旋稳定
明明光源是人造激光，连贴也不看。另外据资料称那个光帆厚度是数个分子级别，没有支撑结构，依靠自旋稳定
wanghuanchen 发表于 2010-5-12 15:58 
你个嘴真是张狗嘴，刚刚给人揍了？！就是不知现实性才发帖请教，却碰见个这样的货色
你个嘴真是张狗嘴，刚刚给人揍了？！就是不知现实性才发帖请教，却碰见个这样的货色
在论坛，有权说那个电影及相关设定是狗屁。。
但是无权说别人是狗嘴。。
但是无权说别人是狗嘴。。
我可没有对那个设定做出什么评价，正是因为不懂相关方面才来这里请教，更没有干涉别人的观点。问题在于此人粗口在先，态度令求知者不快
这个帆很快会烂，太空中的小石头不算多但是在这个尺度上还是能遇到不少的。
以0.7C的速度运行的话，那么帆面要撞到一个1克物体所承受的冲击是63000000000000焦（E=MCC公式可以计算出）
算了。逛论坛就是出于娱乐目的，学习的话还是要靠书本和学校，在这里情绪失控是不应该的，呵呵。另外回楼上，障碍物主要应该是尘埃级别的吧，大一点尺度的物体估计有主动防护系统对付。这个帆的材料按资料上说是可以应付的。另外关于3楼人士所说的多普勒红移，个人尚未理解，波长的红移会导致啥结果呢，求二炮版老大解说下可以不？
算了。逛论坛就是出于娱乐目的，学习的话还是要靠书本和学校，在这里情绪失控是不应该的，呵呵。另外回楼上，障碍物主要应该是尘埃级别的吧，大一点尺度的物体估计有主动防护系统对付。这个帆的材料按资料上说是可以应付的。另外关于3楼人士所说的多普勒红移，个人尚未理解，波长的红移会导致啥结果呢，求二炮版老大解说下可以不？
激光帆从原理上听起来不错，但是在工程上是不可能的。目前最精确的光束，扩散角大约也在1E-6的量级，也就是数千公里外光斑直径扩散到米级。百万公里的距离上，光斑直径就达到千米级了，这才刚离开地月系，离火星轨道还远着呢。要到太阳系边缘还能保持理想的加速度，基本不可能。
激光帆这个概念，靠的是投机取巧，把本来不大的功率集中到一个方向上，希望提供超过太阳光的光压。可惜激光帆的加速度，和与地球的距离的平方成反比；而太阳帆的加速度与和太阳距离的平方成反比。显然后者衰减的慢得多。太阳的辐射总功率，比起人类的一个区区激光器，那就是高出无数个数量级了。
激光帆这个概念，靠的是投机取巧，把本来不大的功率集中到一个方向上，希望提供超过太阳光的光压。可惜激光帆的加速度，和与地球的距离的平方成反比；而太阳帆的加速度与和太阳距离的平方成反比。显然后者衰减的慢得多。太阳的辐射总功率，比起人类的一个区区激光器，那就是高出无数个数量级了。
所以，还是来去都用核能或者反物质驱动的光压发动机比较合适，呵呵。
在地球轨道上，太阳辐射对一平方公里面积的压力大概是9牛顿吧。实在太小了。
换用激光的话，来源是个大问题，镜子的强度也是问题。
这种设想都是理论上没有毛病，工程上难度简直无法逾越。而且，真要有这么轻且坚固的材料，用化学火箭一样可以达到极高的速度。
换用激光的话，来源是个大问题，镜子的强度也是问题。
这种设想都是理论上没有毛病，工程上难度简直无法逾越。而且，真要有这么轻且坚固的材料，用化学火箭一样可以达到极高的速度。
Oceanian 发表于 2010-5-13 05:49
老大，你所说的太阳总功率大我有点无法理解。对于光帆而言，关键点在于能量密度而非总功率吧？毕竟帆的面积是有限的。另外，光压推进的航天器，是否意味着无需携带或者携带少量工质？
老大，你所说的太阳总功率大我有点无法理解。对于光帆而言，关键点在于能量密度而非总功率吧？毕竟帆的面积是有限的。另外，光压推进的航天器，是否意味着无需携带或者携带少量工质？
那，飞船自己产生激光照射自己是否可以？
laodutgt 发表于 2010-5-13 15:43
没什么不可以，这就等于是光子火箭了。
没什么不可以，这就等于是光子火箭了。
这个光子火箭是如何把喷射的光子定向的？
回复 6# boeing2707
人造激光也要受到红移的影响。
人造激光也要受到红移的影响。
回复 12# boeing2707
红移，光量子就相当于“变小”了:D
红移，光量子就相当于“变小”了:D
boeing2707 发表于 2010-5-12 21:59
几个分子级别的厚度，平均每平方米要承受几个牛顿的光压，没有支撑结构，要承受飞船总质量（kg)15倍的重力 (N)，能制造出这样的材料，我认为科技发展水平应该已经可以直接撕裂空间制造虫洞进行星际航行了。
几个分子级别的厚度，平均每平方米要承受几个牛顿的光压，没有支撑结构，要承受飞船总质量（kg)15倍的重力 (N)，能制造出这样的材料，我认为科技发展水平应该已经可以直接撕裂空间制造虫洞进行星际航行了。
还有帆的散热的问题
回复 boeing2707
红移，光量子就相当于“变小”了
猎杀m1a2 发表于 2010-5-14 11:34
老大，这个“变小”意思很含糊啊，没有理解。另外一直也不认为光帆航行在工程上有多大实用价值，不过在网上查到的英文设定资料让人异常惊讶
回复 boeing2707
红移，光量子就相当于“变小”了
猎杀m1a2 发表于 2010-5-14 11:34
老大，这个“变小”意思很含糊啊，没有理解。另外一直也不认为光帆航行在工程上有多大实用价值，不过在网上查到的英文设定资料让人异常惊讶
太空梯，太阳帆这种项目根本没有实现的可能性，因为这种东西尺度太大，重量要求又高，这就意味着脆弱和不稳定，不稳定的东西是没有工程价值的，任何一个小小的破坏都可以使整个系统崩溃。
散热极限
回复 24# boeing2707
光子被光帆反射，在光帆上产生推力，光帆产生加速度，速度增加，能量增加，而这部分能量就来自于光子，所以光子能量减小，产生红移。
当然，如果光帆是在减速，那就会产生蓝移了
光子被光帆反射，在光帆上产生推力，光帆产生加速度，速度增加，能量增加，而这部分能量就来自于光子，所以光子能量减小，产生红移。
当然，如果光帆是在减速，那就会产生蓝移了
回复 boeing2707
光子被光帆反射，在光帆上产生推力，光帆产生加速度，速度增加，能量增加，而这部分能量 ...
hall 发表于 2010-5-15 22:46
嗯，波长增加相当于能量衰减是吧？那么是否较短的波长可以缓解红移，例如x射线激光？
回复 boeing2707
光子被光帆反射，在光帆上产生推力，光帆产生加速度，速度增加，能量增加，而这部分能量 ...
hall 发表于 2010-5-15 22:46
嗯，波长增加相当于能量衰减是吧？那么是否较短的波长可以缓解红移，例如x射线激光？
考虑红移是没什么意义的，事实上光子的能量和动量都是和频率成正比的，对于质量速度都相同的光帆，忽略反射一个光子产生的质量速度变化，不同频率的光子反射后频率改变值和原频率之比是相同的。
采用人工光源的光帆在光源和光帆的速度不大的时候效率是极低的，而且很难获得大的推力；而相对速度够高的时候效率是上来了，不过光源和光帆的距离会变得非常大，怎么接收到光就是个大问题了
采用人工光源的光帆在光源和光帆的速度不大的时候效率是极低的，而且很难获得大的推力；而相对速度够高的时候效率是上来了，不过光源和光帆的距离会变得非常大，怎么接收到光就是个大问题了
大家去看刘慈欣的三体二啦，核聚变驱动的“无工质飞船”，靠的就是光辐射，不过不是用脆弱的帆来收集阳光，而是用强大的引擎产生强光反冲