Sende noe til nærmeste stjerne - hvordan?

[Simen1]

Hei, jeg så første episode av en BBC-dokumentar om romkappløpet i går. Da kom jeg til å tenke på muligheten for å sende noe helt ut til vår nærmeste nabostjerne nabostjerne. Det er så vidt jeg husker 4,2 lysår dit. Hvorfor sender vi ikke ut ett eller annet dit? Det tar kanskje 100 år å nå frem men så får man jo resultatet desto tidligere man sender noe og det når frem. Hadde man prøvd å sende noe til en annen stjerne for 50 år siden så hadde man hatt 50 år forsprang i forhold til å sende noe ut i dag. Skal det gå ennå 50 år før vi får sendt noe av gårde?

 

Er det vanskelig å skaffe penger til prosjekter som ikke kan vise resultater før om 100 år?

Hvilket fremdriftsystem er mest logisk å bruke?

Hvor mye vekt er fornuftig?

Hvordan kan denne oppdagelsesferden kommunisere tilbake bilder og andre måledata?

Hvilke andre utfordringer er vanskelige?

[InsertNumLock]

Er vel det å overleve i alle åra.

En måte er jo å få barn mens man er i rommet og videreføre informasjon til dem.

Men så er jo dette også et forskningstema da man har bevist at feks dyr som blir født i rommet ikke

utvikler balanse.

[Simen1]

Er vel det å overleve i alle åra.

Jeg tenkte på ubemannede ferder. Noe ala Voyager bare med mål for en nabostjerne og litt annen prioritering av last, motor, drivstoff osv.

 

(Men det betyr jo ikke at vi ikke må slite med å overleve her på jorda i mellomtida pga kriger osv.)

[Skagen]

Vel, selv om det er 4,2 lysår unna er det mer eller mindre utenfor menneskelig rekkevidde. Når det er sagt tror jeg at mange av 'rom-politikerne', dvs. de som tar beslutninger om aktiviteter som skjer i verdensrommet, enda anser vår romteknologi og mestring av 'space flight' som umoden for et romprogram som tar sikte på en stjerne 4,2 lysår unna. Jeg tipper ferder slik som til nærmeste stjerne er av lav eller ingen prioritet sammenlignet med generell forskning og utvikling av romteknologi. Mars er nok et større prioritert mål enn vår nabostjerne, ikke bare for forskning og vitenskap, men også som en arena for å drive utvikling og utprøving av romteknologi.

[SeaLion]

Jeg tror prosjektet er såpass dødfødt at det aldri vil bli gjennomført, med mindre man kan bevise at det finnes noe rundt denne nabostjernen (eller en annen relativt nær nabostjerne) som kan inneholde løsningen på et universelt problem på vår egen klode. Uansett framdriftsystem ville sondeferden ta hundrevis av år, kanskje tusener, og hvem kan vel sannsynliggjøre at menneskene ikke løser dette universielle problemet før sonden når fram til målet?

 

Sonden må uansett ha en kraftig sender for å sende observasjoner og måleresultater tilbake til oss, og noen på Jorda må ha tatt vare på teknologi som kan kommunisere med den typen kommunikasjon som blir sendt (for vi må regne med at våre dagers datasystemer er fullstendig avleggs om hundrevis av år). Energien for senderen tar vi selvsagt fra nabostjernen ved hjelp av medbrakte solpaneler.

 

Framdriftsystemet må nok være basert på ionemotorer (tilsvarende som i solsystemsonden Dawn). Disse gir forholdsvis lav akselerasjonskraft (i Dawns tilfelle 90 mN, millinewton), men fordi drivstofforbruket er meget lavt så kan motorene stå på i månedsvis av gangen, og maksfarten kan derfor bli betydelig høyere enn med den typen kjemiske raketter vi har brukt hittil. Når nabostjernen er innen rekkevidde blir sonden snudd og man bruker samme ionemotor til å bremse ned farten igjen slik at sonden ikke farer gjennom nabosolsytemet som et prosjektil.

 

Hvis sonden bygges ferdig i en romstasjon og sendes ut på sin ferd derfra, så behøver den egenlig ikke å kunne brette inn solpanelene sine, for i verdensrommet er det jo ingen luftmotstand man må ta hensyn til. Men fordi det kan finnes mengder med interstellart støv underveis på ferden kunne tenkes at det hadde vært en fordel om de kunne brettes sammen for å være bedre beskyttet mens sonden farer gjennom rommet i toppfart.

 

Antagelig vil sonden være både fullstedig avleggs og fullstendig glemt innen den når fram, så kanskje burde det aller første budskapet tilbake til Jorda være en ferdiginnspilt byggebeskrivelse for den nødvendige mottaksteknologien og kildekode for de nødvendige dataprogrammene for å kunne tolke de etterfølgende måleresultatene.

[Kahuna]

Ligger nok en del år fram i tid ja men å kalle det dødfødt vil jeg ikke gå med på. Når man først har løst de praktiske problemene med å bygge en sonde som faktisk er i stand til å overleve ferden så tror jeg vel heller det blir sendt fler enn en. Så lenge man opererer med et hundreårsperspektiv på å få resultater så kan man jo like gjerne sende avgårde sonder mot *alle* stjerner i rimelig nærhet.

 

Sjekk forøvrig denne http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Daedalus

Om en gammel britisk studie.

[Simen1]

SeaLion: Jeg tror ikke vi skal kalle det dødfødt fordi man neppe kommer til å bruke en Core 2 Duo-prosessor og Windows Vista i PCer om 100 år. Signalene som sendes tilbake kan nok tolkes og være viktig kunnskap selv om 100 år også. Og ikke glemt.

 

Ionemotor kombinert med lav nyttevekt har jeg også sett for meg men jeg vet ikke hvor realistisk det er.

 

Linken til Project Daedlus var interessant men tok utgangspunkt i noe usannsnlige tall: 54.000 tonn startvekt, derav 50.000 tonn drivstoff i form av helium3, et stoff det finnes ekstremt lite av og er ekstremt energikrevende å produsere. Det sies at det er så enormt gunstig for fusjonskraft at det vil være det eneste stoffet det er lønnsomt å reise til månen for å utvinne og sende tilbake. Hastighetene på 7,3 og 12% av c er heller ikke så imponerende. At fusjonsmotorer ikke er funnet opp ennå er også et problem.

 

Vil ikke ionemotorer gi mer kraft per kg drivstoff? Hvor lett går det an å bygge en slik motor? Vil f.eks en motor på 1kg være tilstrekkelig? Kombinert med kanskje et tonn drivstoff, 1kg drivstofftank og 10 kg nyttelast vil det kanskje være nok?

[MrLee]

Spørsmål, når ble vekt viktig i rommet? Så lenge vi klarer å skyte det opp, gjør vel masse/vekt ikkeno?

[Fritz0r]

det kan være greit med en hybrid løsning?

 

feks Solseil innen våres solsystem (og bruke det sålangt det har nytte for seg) som har muligheten og bli foldet inn i skipet, og kombinere det med feks en IONe motor når det har kommet opp i fart

[Kahuna]

Ionemotorer er svært drivstoffeffektive men gir veldig lav akselerasjon. Tok en kjapp "gul-lapp" utregning og kom til at å reise 4.2 lysår med et fartøy som har en akselerasjon på 0.01m/s2 gir en reisetid på... ~90år.

 

Det er uten oppbremsing men atskillig kortere tid enn jeg hadde regnet med før jeg begynte å regne. Slutthastigheten ble ca 0.01c men da har jeg ikke regnet relativistisk og det bør jeg vel strengt tatt gjøre med sånne hastigheter.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_drive

[Simen1]

Spørsmål, når ble vekt viktig i rommet? Så lenge vi klarer å skyte det opp, gjør vel masse/vekt ikkeno?

Jo mer vekt jo mer drivstoff og flere/kraftigere motorer trengs for å akselerere fartøyet. Drivstoff og beholdere er kostbart å sende opp. Man sender ikke mer enn nødvendig. Noen viktige faktorer vil være:- Drifstoffets energimengde per kg * motorens effektivitet- Fartøyets forhold mellom vekt av drivstoff og totalvekt.

 

Fritz0r: Solseil kan være en fin hybridløsning, men jeg er skeptisk til at det vil gi noen særlig effekt utenfor solsystemet på grunn av lav lysintensitet. Kanskje det er vel så bra å bruke planetene til å slynge fartøyet utover. Evt. hvis man bruker solseil at det droppes som en slags "totrinns rakett" når vekta bremser akselerasjonen mer enn lystrykket driver det fremover.

 

Kahuna: Det må være noe galt med regnestykket: Hvis man akselererer hele tiden og kommer opp til 0,01c så vil gjennomsnittshastigheten være betydelig lavere. Selv med topphastigheten 0,01c så vil det ta 420 år å nå 4,2 lysår. ~90år må dermed være en regnefeil.

 

Ellers så er akselerasjonen til ionemotoren avhengig av vekta til fartøyet. Jo tyngre det er jo lavere akselerasjon. Hvis man klarer å få laget fartøyet i "fluevekt" bør det kunne akselerere bra.

[Tharos.]

Vil det ikke være for mange ukjente faktorer på en så lang ferd? Det skal vel ikke store steinen til, før hele greia ødelegges i en kollisjon?

Endret 17. oktober 2007 av Tharos_

[Simen1]

Det er en risiko ja, men det er visstnok veldig liten fare for å møte på noe så langt ute. Hvis risikoen beregnes til å være stor kan man kanskje sende ut flere fartøyer. F.eks 5 stk og dermed få en mye høyere sannsynlighet for at minst en av de når frem til målet.

 

F.eks hvis sannsynligheten for krasj med objekter er beregnet til 10% (s=0,1) og man sender ut 5 slike blir sannsynligheten for at 5 av 5 skal treffe sten: s⁵ = 0,00001. Dermed blir sannsynligheten for å få resultater fra minst ett av fartøyene hele 99,999%. Sannsynligheten for at alle 5 fartøyene når frem blir derimot bare 0,9⁵ = ~59%. Man kan dermed regne med at ett av fem fartøyer går tapt, men at man skal ha mye uflaks for å miste to, og ekstrem uflaks for å miste ennå flere.

[Kahuna]

Joda, det skal veldig lite til, særlig når sonden kommer opp i litt fart. Håpet er jo at det stort sett er tomt der den skal kjøre.Man kan jo bruke fler sonder...

...Kahuna: Det må være noe galt med regnestykket: Hvis man akselererer hele tiden og kommer opp til 0,01c så vil gjennomsnittshastigheten være betydelig lavere. Selv med topphastigheten 0,01c så vil det ta 420 år å nå 4,2 lysår. ~90år må dermed være en regnefeil....

Ikke umulig, som sagt gjort på en gul lapp, skal se på det etter lunsj, kanskje jeg regner bedre på full mage

 

 

Edit:(på full mage)

Fant feilen, slutthastigheten vil bli ca 0.1c, jeg regnet riktig men flyttet komma da jeg skrev posten. 90år er mao fortsatt gyldig i forhold til mitt urelativistiske regnestykke. Hvor nødvendig er det å regne relativistisk i dette tilfellet forresten? Mener å huske at det nettopp er rundt 0.1c du må begynne å ta hensyn til denslags.

 

Edit2:

Hvis sonden skal stoppe når den er framme vil den bruke 127 år. Da akselererer den konstant til den er halvveis og deakselererer tilsvarende resten av veien.

Endret 17. oktober 2007 av Kahuna

[Tharos.]

Du klarer vel ikke tilfeldigvis å regne ut topphastigheten også? Bare for moro skyld...

[Kahuna]

På alternativ 1 blir topphastighet ca 0.1c, på alternativ 2 (med nedbremsing) tror jeg det ble rundt 0.06c når sonden er midtveis. Dette blir uansett veldig grovt, delvis fordi jeg regner urelativistisk men mest fordi mine estimater på akselerasjon egentlig havner i kategorien "vill gjetting".

 

Jeg tok den mest optimistiske tallet fra wikipedia-artikkelen og brukte det. Selv om det tallet er reelt nok er det garantert ikke fra en sonde som er lastet med 90 års forbruk av drivstoff...

[Reeve]

Spørsmål, når ble vekt viktig i rommet? Så lenge vi klarer å skyte det opp, gjør vel masse/vekt ikkeno?

 

Selvsagt spiller det en stor rolle. All masse har treghet, og jo større masse, jo større treghet. Det vil si at jo større masse, jo mer energi og tid trengs det for å få objektet opp i fart.

 

Vekt og masse er to forskjellige ting.

 

Simen1: 0.12c er kanskje ikke så imponerende hvis man tenker at dette skulle være brukt til bemannede ferder til andre stjerner. Men faktum er at det er så ekstremt store avstander i rommet, at selv om det kan virke lite, så er det tross alt over 30 000 kilometer per sekund, eller rundt 9 sekunder fra jorden til månen.

 

Det ville selvsagt gått lang tid for sonden å nå frem til våres nærmeste stjerne, med mindre noen fant opp en revolusjonerende måte å reise fortere enn lysets hastighet på, og samtidig overvinne de problemene dette (F.eks. reise gjennom ormhull som i Sci-Fi filmer/serier hvis dette er mulig).

 

Men det blir feil å si at det er et dødfødt prosjekt. Å gjennomføre verdens første interstellare reise hadde i seg selv vært god nok grunn til å prøve seg på dette. Det er også en hel rekke slike rekorder som kunne motivert til et slikt prosjekt. Verdens lengste reise, jordens raskeste sonde/rakett etc. Man ville jo også fått mange gode data. Nær studie av en annen stjerne enn solen osv. Man ville også fått mye erfaring med interstellare reiser.

 

Og det er ikke noe problem å følge slike prosjekter over mange år. Se for eksempel på Voyager sondene, de har blitt fulgt med på i over 20 år.

[Simen1]

Fant feilen, slutthastigheten vil bli ca 0.1c, jeg regnet riktig men flyttet komma da jeg skrev posten. 90år er mao fortsatt gyldig i forhold til mitt urelativistiske regnestykke. Hvor nødvendig er det å regne relativistisk i dette tilfellet forresten? Mener å huske at det nettopp er rundt 0.1c du må begynne å ta hensyn til denslags.

Relativistiske effekter er til stede ved helt dagligdagse hastigheter også, men i mye mindre grad. Når man må begynne å regne relativistisk avhenger av hvor høy presisjon man vil ha. Siden vi her regner med ganske store unøyaktigheter (10% til og fra) så tror jeg ikke man behøver å regne med relativistiske effekter før over 0,5 c.

 

Edit2:Hvis sonden skal stoppe når den er framme vil den bruke 127 år. Da akselererer den konstant til den er halvveis og deakselererer tilsvarende resten av veien.

127 år høres ut som nogen lunde realistisk ut og ikke bortkastet. Hadde det vært 1000 år så er det ikke så morsomt å regne på lengre. Klarer man å oppnå en reisetid på 127 år så ser jeg på prosjektet som realistisk på det området. Men så var det det med vekten av drivstoffet. Det virker som det kan nærme seg gjennomførbart.

[hifiking]

Hvordan ser signalet ut etter 4.2 år i lufta, vil solvinder osv fra den nye stjernen ødelegge for signalene?

[Simen1]

Vi har litt kunnskaper om hvordan signalkvaliteten på radiosignaler påvirkes av rommet mellom oss og Voyager-sondene. Men nå egner kanskje ikke radiosignaler seg så godt energimessig for så lange ferder. Kanskje et annet frekvensområde egner seg bedre? Lys? mikrobølger? røntgen?