Немного про 3i atlas . Меня или читает Avi Loeb или мы думаем одинаково (С учетом предыдущей статьи), но в целом идея на поверхности. Суть в том, что при путешествиях в космосе на больших скоростях и на большие дистанции встает вопрос "сопротивления среды", да там вакуум и вообще пусто, но все же не совсем. Песка, пыли и камней, особенно на дистанции в световые годы много. Никакой корпус не выдержит такого межзвездного пескоструя. Нам пока не известны технологии способные реализовать команду - поднять щиты! будем фантазировать с тем что есть и то что мы предполагаем в относительно скором времени создать. Нам потребуется: термоядерный реактор (штук несколько, :) с запасом), возможно ядерный двигатель ( что то типа как у "Буревестника") и к- нибудь местная комета побольше и побыстрее. Доставляем все это добро к комете и начинаем на ее основе строить ковчег используя ее ресурсы (прежде всего вода) для питания реакторов и питания двигателей (реактивная масса) , постепенно разгоняя комету в нужном направлении, используя гравитационные маневры и прочее. По итогу наших стараний, комета должна получит Основную двигательную установку в задней части, систему плавления и подачи воды в реакторы, помещения в глубине ледяного слоя, систему метеорной защиты ( радары и пушки от крупных кусков) и двигатель, пусть и не выбрасывающей много реактивной массы но нагревающий ее до максимальных температур в носу кометы, для создания выхлопа по ходу движения для: 1. прежде всего расчистки курса от микрометеоритов и 2. возможности маневрирования и торможения. тут понятно что нам нужны будут двигатели по сути со вех сторон условного шара. И все, крупным помолом все. Разгоняем и летим. В другой звездной системе нам придумают название, что то типа - 3i atlas.
ну и немного цифр:
Концептуальная схема системы
[ЛЕДЯНАЯ ГЫБА / КОМЕТА] - [КОРАБЛЬ ВНУТРИ] - [ОСНОВНОЙ ДВИГАТЕЛЬ сзади]
|
|
[ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / ПУШКА спереди]
|
V
[ИСКУССТВЕННАЯ КОМА / ЗАЩИТНЫЙ ФРОНТ]
1. Ледяная глыба как многофункциональный элемент
Состав: Лёд (H₂O) с примесями силикатной пыли (как у реальных комет).
Размеры: Для межзвёздного перелёта нужна глыба километрового масштаба (1-10 км в диаметре).
Функции:
Буферная защита: Первичный поглотитель ударов. Толщина в сотни метров до корпуса корабля.
Топливный склад: Рабочее тело для обоих двигателей.
Радиационная защита: Водяной лёд — отличный поглотитель космических лучей (водород хорошо замедляет частицы).
Жизнеобеспечение: Источник воды, кислорода (электролиз) и водорода.
2. Физика защиты с активными элементами
2.1. Пассивный слой (сама глыба)
На скорости 0.53c удар даже пылинки вызывает микровзрыв. Но теперь у нас не тонкий щит, а массивный объём.
Эффект: Микрометеорит (~1 мм) испаряет не 10 м льда, а создаёт каверну диаметром ~0.1-1 м. Даже если таких каверн будут миллионы, километровая глыба выдержит.
Проблема: Более крупные объекты (> 1 см). Столкновение с камешком в 1 см на такой скорости высвободит энергию ~сотни килотонн ТНТ — это уже катастрофа регионального масштаба внутри льда.
2.2. Активная фронтальная защита (ключевая инновация)
Передний двигатель/пушка создаёт искусственную коматозную защиту, как у естественной кометы, но в миллионы раз плотнее и управляемую.
Как это работает:
Устройство: Мощный ракетный двигатель или ряд ионных/плазменных пушек в носовой части, направленных строго по вектору движения.
Рабочее тело: Вода (лёд), подаваемая из глыбы. Лёд дробится, нагревается, превращается в струю перегретого пара/плазмы, летящую навстречу потоку метеоритов.
Механизм защиты:
Торможение и абляция: Частицы влетают в встречный поток плазмы со скоростью v_отн = v_корабля + v_струи. Если струя летит навстречу со скоростью 100 км/с (достижимо для ионных двигателей), то относительная скорость столкновения метеорита с молекулами плазмы ещё выше.
Испарение: Метеорит бомбардируется высокоэнергетическими частицами плазмы, его поверхность испаряется — работает как лазерная абляция, но распределённая по всему фронту.
Радиационный нагрев: Плазменная струя (T ~ 10⁵–10⁶ K) излучает в УФ/рентгене, нагревая и испаряя метеориты ещё до физического контакта.
Отклонение: Даже частичное испарение создаёт реактивную струю с поверхности метеорита, меняя его траекторию ("эффект Yarkovsky" в миниатюре).
Расчёт эффективности:
Плотность струи: Можно создать концентрацию частиц ~10¹⁵–10¹⁶ м⁻³ на расстоянии 100–1000 км перед кораблём.
Поток частиц на метеорит: n * v_отн ≈ 10¹⁶ * 1.6e8 = 1.6e24 частиц/(м²·с).
Энергетическая мощность на метеорит: Каждая частица плазмы (протон m_p) несёт энергию ~0.5 * m_p * (1.6e8)² ≈ 2e-12 Дж. Мощность потока на 1 м² метеорита: 1.6e24 * 2e-12 ≈ 3e12 Вт/м².
Итог: Это огромная мощность — достаточно для испарения нескольких сантиметров поверхности каменного метеорита в секунду. Даже крупный объект будет сильно эродирован за десятки секунд до подлёта.
3. Оптимальная архитектура системы
3.1. Зонирование защиты:
Зона I (Дальняя, > 10⁵ км): Сканирование РЛС/лидарами, обнаружение объектов > 10 см.
Зона II (Средняя, 10³–10⁵ км): Работа активной плазменной завесы. Крупные объекты (> 1 см) здесь испаряются, дробится или отклоняются.
Зона III (Ближняя, < 10³ км): Плотная струя основного фронтального двигателя. Доводка мелких фрагментов.
Зона IV (Пассивная, 0–1 км): Сама ледяная глыба поглощает остатки.
3.2. Динамика глыбы:
Фронтальное испарение: Передний двигатель постоянно испаряет лёд, создавая углубление (каверну) в глыбе. Корабль может быть смещён к задней части глыбы для безопасности.
Ротация: Можно раскрутить глыбу для искусственной гравитации на корабле (вдоль оси вращения).
4. Энергетика и массовый баланс
Входные данные:
Скорость: 0.53c
Масса глыбы (сферической, D=2 км, ρ=900 кг/м³): M ≈ 3.8e12 кг (3.8 млрд тонн).
Масса корабля: пренебрежимо мала в сравнении.
Расход на защиту:
Пусть плотность потока метеоритов в межзвёздной среде: 1 частица массой 1 мг на 10⁵ км³ (оценка для локального межзвёздного облака).
На скорости 1.6e8 м/с корабль "прочёсывает" объём π*(радиус зоны защиты)² * v * время.
Для зоны защиты R=1000 км: сечение ≈ 3.14e12 м².
За секунду: объём = 3.14e12 * 1.6e8 ≈ 5e20 м³/с.
Количество попаданий: 5e20 / 1e5 = 5e15 частиц/с ? Это слишком много — явно переоценка.
Более реалистично: По данным Вояджеров, плотность пыли в межзвёздной среде ~10⁻⁵ частиц/м³ размером > 0.1 мкм.
Тогда поток частиц на площадь 1 м²: n*v ≈ 10⁻⁵ * 1.6e8 = 1600 частиц/(м²·с).
Для сечения глыбы (3.14e6 м² для D=2 км): N ≈ 5e9 частиц/с, массой ~10⁻¹² кг каждая (микронные пылинки) → суммарная масса ~5e-3 кг/с.
Мощность, уносимая этими пылинками: E_kin = 0.5 * (5e-3) * (1.6e8)² ≈ 6.4e13 Дж/с (64 Тераватт непрерывно!).
Вывод по энергетике: Даже поток микронной пыли несёт чудовищную кинетическую энергию. Активная защита должна не отклонять, а испарять эту пыль, превращая её в плазму, которая уносится прочь.
Расход льда на активную защиту:
Чтобы нейтрализовать поток пыли, нужно выбросить массу плазмы сравнимого импульса.
Импульс пыли в секунду: P_пыли = m_пыли * v = 5e-3 * 1.6e8 = 8e5 кг·м/с.
Если струя плазмы вылетает со скоростью u = 1000 км/с = 1e6 м/с (высокоэффективный плазменный двигатель), то необходимый расход льда: ṁ_лёд = P_пыли / u = 8e5 / 1e6 = 0.8 кг/с.
Это ничтожно мало по сравнению с массой глыбы (3.8e12 кг). Даже за 1000 лет полёта (3.15e10 с) расход составит ~2.5e10 кг — менее 0.001% массы глыбы.
5. Основной двигатель
Тип: Термоядерный импульсный (например, на инерционном синтезе) или фотонный (аннигиляционный на крайне высоких технологиях).
Рабочее тело: Вода (лёд). Дробится, нагревается до плазмы, ускоряется магнитным полем.
Удельный импульс: Для достижения 0.53c нужен I_sp > 10⁶ с (скорость истечения ~10⁷ м/с). Это возможно только для термоядерной/антиматерийной плазмы.
Размещение: В тыловой части глыбы, в специальной полости/сопле.
6. Проблемы и решения
Проблема/ Решение -Накопление повреждений во льду. Корабль медленно смещается внутрь глыбы по мере испарения её передней части. Система перераспределения льда (роботы-бурильщики).Крупные объекты (> 1 м)Их слишком много энергии для испарения. Решение: активное маневрирование корабля внутри глыбы (сдвиг в сторону) + использование части самой глыбы как буфера. Расчёт траекторий за годы до сближения. Нагрев глыбы Кинетическая энергия пыли превращается в тепло. Необходима система радиаторов, погружённых в лёд, или испарение избыточного тепла с поверхности. Потеря прозрачности льда. От ударов лёд трескается, темнеет от примесей. Нужна переплавка/рециркуляция с помощью ядерных реакторов корабля. Корпус корабля внутри льда. Должен быть отделён амортизирующей прослойкой, выдерживать давление льда и вибрации от ударов.
7. Оценка реализуемости
Физика: Концепция не противоречит законам физики. Всё сводится к энергетике и управлению.
Технологии: Требует технологий уровня цивилизации II типа по Кардашёву:
Управляемый термоядерный синтез (для энергии и двигателя).
Мегамасштабное космическое строительство (выбор/модификация кометы).
Сверхпроводящие магниты, мощные лазеры, продвинутая робототехника.
Экономика массы: Использование льда как многофункционального ресурса — гениально с точки зрения космической экспансии. Это превращает проблему защиты в активный элемент двигательной установки.
Финальный образ:
Корабль-комета — это не корабль в традиционном смысле, а искусственно направляемый малый небесный объект. Он использует собственное вещество для:
Защиты (пассивной и активной)
Движения (рабочее тело)
Жизнеобеспечения
Перед ним пылает искусственная кома — непрерывный плазменный заслон, испаряющий межзвёздную пыль. За ним — хвост раскалённой плазмы от основного двигателя. В центре льда — высокотехнологичный ковчег с экипажем или колониальным грузом.
Толщина "щита" в такой концепции — это вся глыба, километры льда, но её хватит на тысячелетия полёта благодаря активной защите, уменьшающей эрозию на много порядков.
A bit about the 3i atlas. Either Avi Loeb is reading my mind, or we think alike (considering the previous article), but overall, the idea is on the surface. The essence is that during space travel at high speeds and over long distances, the question of "environmental resistance" arises. Yes, it's a vacuum and generally empty, but not entirely. There's a lot of sand, dust, and stones, especially over distances of light-years. No hull can withstand such interstellar sandblasting. We don't yet know technologies capable of executing the command - raise shields! Let's fantasize with what we have and what we assume we can create in the relatively near future.
We will need: a thermonuclear reactor (several of them, with a reserve :)), possibly a nuclear engine (something like the one on the "Burevestnik"), and some local comet, preferably a large and fast one. We deliver all this to the comet and begin building an ark based on it, using its resources (primarily water) to power the reactors and engines (reaction mass), gradually accelerating the comet in the desired direction, using gravity assists, etc.
As a result of our efforts, the comet should receive:
* A Main Propulsion System at the rear.
* A system for melting and supplying water to the reactors.
* Living quarters deep within the ice layer.
* A meteoroid protection system (radars and guns for large pieces).
* An engine, even if it doesn't expel much reaction mass, but heats it to maximum temperatures at the comet's nose, to create an exhaust plume along the direction of travel for:
1. Primarily, clearing the course of micrometeoroids.
2. Enabling maneuvering and braking.
It's clear that we will essentially need engines on all sides of the conditional sphere.
And that's it, in broad strokes. We accelerate and fly. In another star system, they will give us a name, something like - **3i atlas**.
And a few numbers:
**Conceptual System Diagram**
[ICE MASS / COMET] - [SHIP INSIDE] - [MAIN ENGINE at rear]
|
|
[AUXILIARY ENGINE / GUN at front]
|
V
[ARTIFICIAL COMA / PROTECTIVE FRONT]
**1. Ice Mass as a Multifunctional Element**
* **Composition:** Ice (H₂O) with silicate dust impurities (like real comets).
* **Dimensions:** For interstellar travel, a mass on the kilometer scale is needed (1-10 km in diameter).
* **Functions:**
* **Buffer Protection:** Primary impact absorber. Hundreds of meters thick before the ship's hull.
* **Fuel Depot:** Reaction mass for both engines.
* **Radiation Protection:** Water ice is an excellent absorber of cosmic rays (hydrogen slows particles well).
* **Life Support:** Source of water, oxygen (electrolysis), and hydrogen.
**2. Protection Physics with Active Elements**
**2.1. Passive Layer (The Ice Mass Itself)**
At 0.53c, even a dust grain impact causes a micro-explosion. But now we don't have a thin shield, but a massive volume.
* **Effect:** A micrometeoroid (~1 mm) evaporates not 10 m of ice, but creates a cavity ~0.1-1 m in diameter. Even with millions of such cavities, a kilometer-scale mass would withstand it.
* **Problem:** Larger objects (> 1 cm). A collision with a 1 cm pebble at that speed would release energy equivalent to ~hundreds of kilotons of TNT—a regional-scale catastrophe inside the ice.
**2.2. Active Frontal Protection (Key Innovation)**
The front engine/gun creates an artificial cometary coma for protection, like a natural comet's, but millions of times denser and controllable.
* **How it works:**
* **Device:** A powerful rocket engine or a series of ion/plasma guns in the nose section, directed strictly along the vector of motion.
* **Reaction Mass:** Water (ice) supplied from the mass. The ice is crushed, heated, turned into a jet of superheated steam/plasma flying towards the meteoroid stream.
* **Protection Mechanism:**
* **Braking and Ablation:** Particles fly into the oncoming plasma stream at a relative velocity v_rel = v_ship + v_jet. If the jet is moving at 100 km/s (achievable for ion engines), the relative collision velocity is even higher.
* **Evaporation:** The meteoroid is bombarded by high-energy plasma particles, its surface evaporates—working like laser ablation, but distributed across the entire front.
* **Radiative Heating:** The plasma jet (T ~ 10⁵–10⁶ K) emits in UV/X-ray, heating and evaporating meteoroids even before physical contact.
* **Deflection:** Even partial evaporation creates a reactive jet from the meteoroid's surface, changing its trajectory ("miniature Yarkovsky effect").
* **Efficiency Calculation:**
* **Jet Density:** Can create a particle concentration of ~10¹⁵–10¹⁶ m⁻³ at a distance of 100–1000 km in front of the ship.
* **Particle flux on a meteoroid:** n * v_rel ≈ 10¹⁶ * 1.6e8 = 1.6e24 particles/(m²·s).
* **Energy power on a meteoroid:** Each plasma particle (proton m_p) carries energy ~0.5 * m_p * (1.6e8)² ≈ 2e-12 J. Flux power per 1 m² of meteoroid: 1.6e24 * 2e-12 ≈ 3e12 W/m².
* **Result:** This is enormous power—enough to evaporate several centimeters of a stony meteoroid's surface per second. Even a large object would be significantly eroded tens of seconds before approach.
**3. Optimal System Architecture**
**3.1. Protection Zoning:**
* **Zone I (Far, > 10⁵ km):** Radar/lidar scanning, detection of objects > 10 cm.
* **Zone II (Medium, 10³–10⁵ km):** Active plasma curtain operation. Large objects (> 1 cm) are evaporated, fragmented, or deflected here.
* **Zone III (Near, < 10³ km):** Dense jet from the main frontal engine. Final processing of small fragments.
* **Zone IV (Passive, 0–1 km):** The ice mass itself absorbs the remnants.
**3.2. Mass Dynamics:**
* **Frontal Evaporation:** The front engine constantly evaporates ice, creating a cavity in the mass. The ship can be offset towards the rear for safety.
* **Rotation:** The mass can be spun to create artificial gravity on the ship (along the axis of rotation).
**4. Energetics and Mass Balance**
* **Input Data:**
* Speed: 0.53c
* Mass of ice (spherical, D=2 km, ρ=900 kg/m³): M ≈ 3.8e12 kg (3.8 billion tons).
* Ship mass: Negligible in comparison.
* **Consumption for Protection:**
* Let the meteoroid flux density in the interstellar medium be: 1 particle of mass 1 mg per 10⁵ km³ (estimate for the local interstellar cloud).
* At 1.6e8 m/s, the ship "combs" a volume of π*(protection zone radius)² * v * time.
* For a protection zone R=1000 km: cross-section ≈ 3.14e12 m².
* Per second: volume = 3.14e12 * 1.6e8 ≈ 5e20 m³/s.
* Number of hits: 5e20 / 1e5 = 5e15 particles/s? This is too many—clearly an overestimate.
* **More realistically:** According to Voyager data, dust density in the interstellar medium is ~10⁻⁵ particles/m³ sized > 0.1 µm.
* Then the particle flux per 1 m² area: n*v ≈ 10⁻⁵ * 1.6e8 = 1600 particles/(m²·s).
* For the mass cross-section (3.14e6 m² for D=2 km): N ≈ 5e9 particles/s, mass ~10⁻¹² kg each (micron-sized dust) → total mass ~5e-3 kg/s.
* Power carried by these dust grains: E_kin = 0.5 * (5e-3) * (1.6e8)² ≈ 6.4e13 J/s (64 Terawatts continuously!).
* **Conclusion on Energetics:** Even a flux of micron-sized dust carries monstrous kinetic energy. Active protection must not just deflect, but evaporate this dust, turning it into plasma that is carried away.
* **Ice Consumption for Active Protection:**
* To neutralize the dust flux, we need to eject a plasma mass of comparable momentum.
* Dust momentum per second: P_dust = m_dust * v = 5e-3 * 1.6e8 = 8e5 kg·m/s.
* If the plasma jet exhausts at u = 1000 km/s = 1e6 m/s (high-efficiency plasma engine), the required ice consumption: ṁ_ice = P_dust / u = 8e5 / 1e6 = 0.8 kg/s.
* This is negligible compared to the mass of the ice (3.8e12 kg). Even over a 1000-year flight (3.15e10 s), consumption would be ~2.5e10 kg—less than 0.001% of the mass.
**5. Main Engine**
* **Type:** Pulsed thermonuclear (e.g., inertial confinement fusion) or photon (antimatter annihilation for extremely high-tech).
* **Reaction Mass:** Water (ice). Crushed, heated to plasma, accelerated by a magnetic field.
* **Specific Impulse:** To achieve 0.53c, I_sp > 10⁶ s (exhaust velocity ~10⁷ m/s) is needed. This is only possible for thermonuclear/antimatter plasma.
* **Placement:** In the rear part of the mass, in a special cavity/nozzle.
**6. Problems and Solutions**
| Problem | Solution |
| :--- | :--- |
| **Ice Damage Accumulation** | The ship slowly moves inside the mass as its front part evaporates. Ice redistribution system (robotic drills). |
| **Large Objects (> 1 m)** | Too energy-intensive to evaporate. Solution: active maneuvering of the ship inside the mass (shifting to the side) + using part of the mass itself as a buffer. Trajectory calculation years before encounter. |
| **Ice Heating** | Kinetic energy of dust turns into heat. Requires a radiator system embedded in the ice, or evaporation of excess heat from the surface. |
| **Loss of Ice Transparency** | Ice cracks from impacts, darkens from impurities. Needs remelting/recycling using the ship's nuclear reactors. |
| **Ship Hull Inside Ice** | Must be separated by a damping layer, withstand ice pressure, and vibrations from impacts. |
**7. Feasibility Assessment**
* **Physics:** The concept does not contradict the laws of physics. Everything boils down to energetics and control.
* **Technologies:** Requires technologies at the level of a Type II civilization on the Kardashev scale:
* Controlled thermonuclear fusion (for energy and propulsion).
* Mega-scale space construction (comet selection/modification).
* Superconducting magnets, powerful lasers, advanced robotics.
* **Mass Economics:** Using ice as a multifunctional resource is brilliant from the perspective of space expansion. It turns the protection problem into an active element of the propulsion system.
**Final Image:**
The comet-ship is not a ship in the traditional sense, but an artificially directed minor celestial object. It uses its own substance for:
* Protection (passive and active)
* Propulsion (reaction mass)
* Life support
Before it blazes an artificial coma—a continuous plasma screen evaporating interstellar dust. Behind it—a tail of superheated plasma from the main engine. In the center of the ice—a high-tech ark with a crew or colonial cargo.
The "shield" thickness in this concept is the entire mass, kilometers of ice, but it will last for millennia of flight thanks to active protection reducing erosion by many orders of magnitude.