Насколько большими могут быть солнечные паруса?

Если вам действительно не нужно быстро перемещаться из одного места в космосе, солнечный парус может быть хорошим вариантом. Солнечный парус легкий (без каламбура) и не требует бортового топлива. На первый взгляд это звучит как мечта аэрокосмического инженера. Однако большая проблема заключается в том, что для разгона до значимых скоростей требуется много времени. Проблему можно немного решить, увеличив размер солнечного паруса, но это означает, что он может стать громоздким (и, следовательно, его будет труднее развернуть), и его будет трудно запихнуть в ракету. Итак, еще раз, здесь я иду с вопросом «размера»:

Насколько большими могут быть солнечные паруса ( при ограниченных ресурсах)? Каковы самые большие из них в настоящее время на чертежной доске?

Наконец, как указали в call2voyage, можно сделать очень большой солнечный парус с помощью «астероида и 3D-принтера». Является ли космическое производство разумным вариантом?

Что, если я скажу вам, что вам не нужно запихивать его в ракету? Дайте мне астероид и 3D-принтер, и я сделаю вам настолько большой парус, насколько позволят ресурсы и проектирование конструкций.
@ Called2voyage Ха-ха. Я полагал, что кто-то собирается поднять космическое производство, хотя, возможно, используя другие методы. Я отредактирую вопрос, чтобы посмотреть, смогу ли я вырезать эту лазейку.
Космическое производство не является разумным вариантом... пока.
@briligg Вы имеете в виду выводы недавно опубликованного исследования Национального исследовательского совета ? Потому что его широко критиковали за отсутствие видения и предложение создать еще больше досок, панелей, форумов и тому подобного для «поддержки» усилий НАСА в космическом аддитивном производстве. Похоже, они предпочитают, чтобы НАСА печатало в космосе только больше бюрократических проволочек. И все мы знаем, что бюрократическая волокита не особенно хороша для солнечного паруса. Нельзя достичь космоса, бросив якорь в Вашингтоне.
Этот вопрос имеет близкое голосование как «в первую очередь основанный на мнении», т.е. трудно найти факты. Мог ли избиратель это оправдать? В принципе похоже на space.stackexchange.com/questions/819/…
@ HDE226868 HDE226868 Может случиться так, что у даунвотера есть проблемы со словом «разумно». Я не уверен, почему, хотя, что касается основного вопроса. Совершенно ясно, что вы говорите о пределах того, что можно запускать. Однако вопрос о том, разумно ли космическое производство, несколько более субъективен, как это сформулировано.
Что касается моего комментария, я просто склонен с любовью думать о далеком будущем, прошедшем переломный момент, когда космос становится чистым экономическим убытком. Плевок о том, почему вопрос может получить близкое голосование и остаться без ответа - разве это не во многом зависит от того, насколько тонким вы можете сделать свой материал? Таким образом, не зависит ли это в значительной степени от вашей технологии производства и вашего бюджета? А сборка секций в космосе? Может быть, этот вопрос страдает от того, что он настолько ориентирован на будущее, что его трудно ограничить (как и мои вопросы).
Хотя я не знаю ограничений, я вижу, что они будут. Чем больше ваш парус, тем длиннее должны быть шнуры, соединяющие парус с космическим кораблем. Эти шнуры имеют вес. Таким образом, чем больше ваш парус, тем меньше отношение площади паруса к общему весу.
@LorenPechtel, но это теоретический предел, который сам по себе зависит от того, где будет использоваться парус - если он направляется к Венере, он может выдержать более низкое соотношение, чем если он направляется к Юпитеру.
Для очень больших солнечных парусов их нужно было бы раскручивать, чтобы поддерживать форму, и вы в любом случае можете преобразовать их сопротивление в изменение импульса. Так что я бы сказал, что предельный размер будет определяться прочностью ткани на растяжение, при этом ее внешние края постоянно радиально ускоряются относительно ее центра, т.е. создают так называемую центробежную силу. Хотя его можно усилить опорными конструкциями, это не может продолжаться бесконечно, и в какой-то момент вы достигнете пределов материала или массы. Тогда возникает вопрос, о каких материалах идет речь, где они будут развернуты и должны ли они куда-то идти?

Ответы (1)

Это не полный ответ (на самом деле его нет, поскольку то, что считается «разумным», зависит от того, кто отвечает), но:

С современными технологиями, предполагая, что мы не занимаемся изготовлением в космосе (что позволило бы создавать гораздо более тонкие паруса, которые не нужно складывать и упаковывать в ракету), и не полагаясь ни на что, что еще не было разработано, солнечные паруса могут из майлара толщиной 2 мкм, который имеет плотность 1,39 г/см 3 , не считая чрезвычайно тонкого слоя алюминия, нанесенного на него. Это составляет примерно 360 м ^ 2 на килограмм. Если предположить, что ракетой-носителем с самой большой грузоподъемностью в 2015 году будет Falcon Heavy (53 000 кг на НОО), его высота составит 19 км^2, или, если хотите, круговой солнечный парус диаметром около 4,9 км.

Обратите внимание, что сюда не входит вес оснастки, систем управления и т. д., которые потребуются, я просто хотел дать приблизительное руководство.

Однако лучшим вариантом для солнечного паруса ближайшего будущего было бы космическое производство. Согласно Википедии , инженер по имени Эрик Дрекслер создал алюминиевую пленку толщиной 0,1 мкм с помощью осаждения из паровой фазы. Космическое производство (предположительно с использованием астероида в качестве исходного сырья) позволило бы строить солнечные паруса сколь угодно больших размеров.

Насколько большими могут быть солнечные паруса?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v