спутник Дайсона — Харропа

[Дмитрий Владимирович Байков]

И так, есть такой зверь - спутник Дайсона — Харропа
Собственно, даже в русской википедии написано то что и в оригинальной статье - ни больше ни меньше. Никаких формул или промежуточных расчетов я не нашел.

Вот принципиальная схема:




Условно, проводник 300 метров, шар-накопитель - 2 метра и парус - 10 метров(я так до конца не понял - парус нужен для выработки электричества или только для поддержания спутника в заданной точке(вроде бы еще для чего-то нужен)) - 1,7 мегаватт вырабатывает. Есть другой вариант(гигантсткий, в названии-то сам Дайсон присутствует) - но там цифры фантастические, причем проводник всего 1 км, а вот парус почему-то 8400 километров в диаметр. ПОчему так - я так и не понял. Видимо он тоже нужен для выработки электричества.

Вот статья за 2010 год о детектировании таких спутников(там есть пояснения к рисунку) - http://www.lpi.usra.edu/meetings/abscicon2010/pdf/5469.pdf

Все статьи что я нашел(что на русском, что на английском) - один в один как в википедии написано. Ни больше ни меньше. И все упирает на передачу энергии.

Так вот, вопрос: кто-нибудь знает как эту штуку масштабировать? То есть 1,7 мегаватт в таком виде, мне кажется неплохо. Интуитивно кажется, что в живом весе это меньше, чем спутник с солнечными панелями.

Если кто-нибудь понимает по каким критериям эту штуку можно масштабировать, скажем до десятков, сотен мегаватт или даже гигаватта - подскажите, пожалуйста.

UPD: оригинал статьи - http://adsabs.harvard.edu/full/2010IJAsB...9...89H
UPD2: вот риал-тайм монитор солнечного ветра - http://www.swpc.noaa.gov/products/ace-real-time-solar-wind

[Дмитрий Владимирович Байков]

Есть мысли?

Просто интуитивно кажется, что это неплохой вариант извлечения электричества для перелетных кораблей.

[Дмитрий Владимирович Байков]

Господа! Ну это же прорыв в области питания АМС и всяких пилотируемых КК! Делаем корабль с такой банудрой на пару десятков мегаватт - ставим плазменный движок - и вперед, покорять солнечную систему! Поиграться с тягой плазменных движков - так на малые тела, вплоть до Луны, можно будет садится и взлетать на них - питая их от корабля-матки по лучу.

Ну же, светлое будущее!

[thunder26]

Посмотреть бы соотношение тока захваченных электронов на сферическом приемнике и тока фотоэлектронной и термоэлектронной эмиссии с него же.

[pkl]

А как у этой штуки обстоят дела с генерацией электричества по мере удаления от Солнца?

[Дмитрий Владимирович Байков]

pkl пишет:
А как у этой штуки обстоят дела с генерацией электричества по мере удаления от Солнца?

Ну по этой штуке вообще формул никаких нет(в смысле от авторов), только общеизвестные.

А так - в принципе легко - чем дальше - тем меньше плотность солнечного ветра. Понимаю, что формула есть - там вроде как насложно - там же по сути площадь сферы - чем дальше от сферы - тем меньше плотность.

Да, у такого "генератора" есть еще некий минус - до гелиопаузы долететь может, а вот дальше - там уже звездный ветер, подозреваю с очень маленькой плотностью. Но в пределах СС - вроде как неплохо.

Надо только понять как масштабировать, по каким формулам. Потому как масса сего агрегата кажется крайне низкой, по сравнению с другими источниками энергии.

[opinion]

Непонятно, почему это они решили, что если сложить провод гармошкой, то он не будет создавать магнитного поля. В той конфигурации, которая нарисована, заметное поле может быть лишь на расстоянии порядка размаха гармошки, а дальше - увы. Можно предположить, что удастся создать хитрую, неоднородную по азимуту, конфигурацию поля, собирающую хотя бы часть электронов. Но даже в этом случае ток на сферу будет ограничен объемным зарядом.

[pkl]

Дмитрий Байков пишет:

pkl пишет:
А как у этой штуки обстоят дела с генерацией электричества по мере удаления от Солнца?

Ну по этой штуке вообще формул никаких нет(в смысле от авторов), только общеизвестные...

У меня к солнечному ветру очень настороженное отношение. Например, давление солнечного ветра как бы не на порядок меньше такового для света. Подозреваю, что и с энергией так же - проиграет он солнечным батареям всухую.

[Дмитрий Владимирович Байков]

opinion пишет:
Непонятно, почему это они решили, что если сложить провод гармошкой, то он не будет создавать магнитного поля.

Почему вы решили, что они решили? Я думаю эта некая условность, про провод. Хотя с другой стороны - вытянутый проводник, а не гармошкой - увеличивает пробег электрона в магнитном поле - соответственно, больше электронов захватятся. Имхо.

opinion пишет:
В той конфигурации, которая нарисована, заметное поле может быть лишь на расстоянии порядка размаха гармошки, а дальше - увы. Можно предположить, что удастся создать хитрую, неоднородную по азимуту, конфигурацию поля, собирающую хотя бы часть электронов. Но даже в этом случае ток на сферу будет ограничен объемным зарядом.

Вот-вот, формулы бы. Чтобы подсчитать.

pkl пишет:
У меня к солнечному ветру очень настороженное отношение. Например, давление солнечного ветра как бы не на порядок меньше такового для света. Подозреваю, что и с энергией так же - проиграет он солнечным батареям всухую.

Ну тут все-таки немного другое - на одинаковой площади, вырабатываемое электричество будет меньше от солнечного ветра. Но "хитрость" с магнитным полем - выигрывает по массе солнечные батареи. Чисто эмпирически.

Вот здесь - немного информации по солнечному ветру - http://vvkuz.ru/books/lectures_1/04.pdf

UPD: вот риал-тайм монитор солнечного ветра - http://www.swpc.noaa.gov/products/ace-real-time-solar-wind

[Клон Антипода]

Оценить мощность сверху можно, если представить себе, что все электроны ветра превращаются неким чудесным образом в электрический ток. Тогда девайс можно представить как конденсатор в форме одиночного диска, ёмкость которого С = 8еD и он получает заряд, соответствующий числу электронов проходящих через сечение площадью S = пD^2/4, где D - диаметр паруса. Энергия такого конденсатора будет расти как q^2/C, где q - суммарный заряд электронов, проходящих через S в единицу времени. Самому считать лень.

А так-то мутная история. Некий Манкинс нудно нудно клянчил на кикстартере денег на издание книжицы по этой теме, стоя возле прикольного плакатика и ни слова не сказав о принципе действия девайса. Ну, кроме того, что оно решает все проблемы. Текста единственной исходной статьи в Journal of Astrobiology я так и не нашёл, только аннотация есть. Всё остальное - журноламерская копипаста из статьи New Scientist, которая вероятно является журноламерской копипастой из JA. 

[opinion]

Дмитрий Байков пишет:

opinion пишет:
Непонятно, почему это они решили, что если сложить провод гармошкой, то он не будет создавать магнитного поля.

Почему вы решили, что они решили? Я думаю эта некая условность, про провод. Хотя с другой стороны - вытянутый проводник, а не гармошкой - увеличивает пробег электрона в магнитном поле - соответственно, больше электронов захватятся. Имхо.

Потому что это написано в той статье, на которую вы дали ссылку: "The large positive potential on the Sail drives an electron current through the 'Pre-Wire' (E), which is a long, folded wire designed to cancel out the magnetic fields of the current towards the Sun." Так вот, чудес не бывает, как не фолдай провод, а магнитное поле будет, причем, точно такое же, как от главного проводника, но противоположное по знаку.

[Клон Антипода]

Это точно. Если бы можно было так зафолдить магнитное поле, то мы бы все уже катались на тачках с вечными движками, черпающими энергию из китайских неодимовых магнитов.

Но дело не в этом. Раз солнечный ветер состоит из протонов и электронов, то разделить их магнитным полем всё-таки можно. Пусть и иным способом. Хотя бы при помощи китайских неодимовых магнитов. И получить таким образом разность потенциалов.

[Дмитрий Владимирович Байков]

opinion пишет:

Дмитрий Байков пишет:

opinion пишет:
Непонятно, почему это они решили, что если сложить провод гармошкой, то он не будет создавать магнитного поля.

Почему вы решили, что они решили? Я думаю эта некая условность, про провод. Хотя с другой стороны - вытянутый проводник, а не гармошкой - увеличивает пробег электрона в магнитном поле - соответственно, больше электронов захватятся. Имхо.

Потому что это написано в той статье, на которую вы дали ссылку: "The large positive potential on the Sail drives an electron current through the 'Pre-Wire' (E), which is a long, folded wire designed to cancel out the magnetic fields of the current towards the Sun." Так вот, чудес не бывает, как не фолдай провод, а магнитное поле будет, причем, точно такое же, как от главного проводника, но противоположное по знаку.

А да, точно. Это я вас неправильно понял(

[Дмитрий Владимирович Байков]

Да, есть, нашел! http://adsabs.harvard.edu/full/2010IJAsB...9...89H

Еще не все читал - но, кажется, это тот самый оригинал.

[Дмитрий Владимирович Байков]

Дочитал.

Да, эта та самая, оригинальная статья. Все дельно и много формул.

Прочитал, и вообщем-то - впечатлился. Дешево, сердито - и много энергии. И по массе - мало очень. И КПД большое.

Да, есть и минусы - немного не стабильная выработка энергии - в годы минимума будет чуть поменьше, при вспышках - побольше. Ну и от наклонения тоже зависит. В магнитных полях планет - видимо будет меньше энергии. Но в среднем - все очень круто. Автор прикидывал минимальный спутник в 3,7 тонны - у него теоретический выход энергии - 3 с чем-то мегаватт, реальный выход - около 1,7 мегаватт. Очень неплохо по массе, мне кажется. И масштабируется вполне приятно.

Остается один вопрос - что ж никто раньше не попробовал или посчитать по детальнее или запустить спутник для проверки? Ну да, деньги, знаю+)

Но вот скажите мне, разве это не лучше(проще\дешевле\надежнее), чем ядреный реактор? По крайней мере для полетов до четвертой планеты.

[Клон Антипода]

Спасибо. Блин, на первой картинке просто фигня была нарисована. Из нормальной картинки сразу всё ясно.

[Andrey]

 Но плотность энергии солнечного ветра мала.
Поискал в интернете: средняя энергия 0.3-0.46 эрг*см^-2*сек^-1 (по разным источникам).
В более привычных единицах 3~4.6*10^-4 ватт/кв.метр.
300-400 микроватт на квадратный метр!
Сравните с солнечным светом 1367 Вт/м^2.
Разница в 6 с лишним порядков.
Солнечные батареи намного эффективней.
 Еще один момент: а чего это авторы возятся с электронами?
Энергия солнечного ветра в основном в протонах.
Соотношение масс протона и электрона 1836 а скорости одинаковы.
Ловить надо в первую очередь протоны.   

[opinion]

Дмитрий Байков пишет:
Дочитал.

Да, эта та самая, оригинальная статья. Все дельно и много формул.

Прочитал, и вообщем-то - впечатлился. Дешево, сердито - и много энергии. И по массе - мало очень. И КПД большое.

Да, есть и минусы - немного не стабильная выработка энергии - в годы минимума будет чуть поменьше, при вспышках - побольше. Ну и от наклонения тоже зависит. В магнитных полях планет - видимо будет меньше энергии. Но в среднем - все очень круто. Автор прикидывал минимальный спутник в 3,7 тонны - у него теоретический выход энергии - 3 с чем-то мегаватт, реальный выход - около 1,7 мегаватт. Очень неплохо по массе, мне кажется. И масштабируется вполне приятно.

Ну да, 3 мегаватта из области диаметром 10 метров. То есть плотность потока энергии, по их расчетам, около 10 кВт/кв.м.

Астробиологи где-то нашли отличную траву, а всем говорят, что жизни на других планетах нет...

[opinion]

Andrey пишет:
Но плотность энергии солнечного ветра мала.
Поискал в интернете: средняя энергия 0.3-0.46 эрг*см^-2*сек^-1 (по разным источникам).
В более привычных единицах 3~4.6*10^-4 ватт/кв.метр.
300-400 микроватт на квадратный метр!
Сравните с солнечным светом 1367 Вт/м^2.
Разница в 6 с лишним порядков.
Солнечные батареи намного эффективней.
 Еще один момент: а чего это авторы возятся с электронами?
Энергия солнечного ветра в основном в протонах.
Соотношение масс протона и электрона 1836 а скорости одинаковы.
Ловить надо в первую очередь протоны.

300 микроватт на кв.м., умножаем на 300 кв.м = 90 мВт. Как раз хватит, чтобы запитать инфракрасный светодиод.

Они возятся с электронами, потому что думают, что могут на один маленький шарик притянуть электроны чуть ли не из всего солнечного ветра. А протоны - тяжелые. Током в 0.444 А их с пути не сбить.

[opinion]

Поискал информацию в Scopus. Статья, оказывается, опубликована в 2010, на неё, естественно, никто не ссылается. У Харропа, кроме неё ещё 2 публикации в 2009 про бактерии в опавших листьях.

Шульце-Макуч (или как его там) оказался известным человеком. Пишет научно-популярные и фантастические книги о жизни на других планетах!