戴森球计划太阳帆(戴森球计划发射太阳帆布局)
戴森球计划怎么发射太阳帆?游戏中太阳帆发射有什么细节需要注意相信小伙伴们都想了解的吧,下面小编就带来戴森球计划太阳帆发射指南分享,一起来看看吧。
戴森球计划太阳帆发射指南分享
电磁轨道弹射器的约束条件其实并不多:
1:电磁轨道弹射器的仰角在5°-60°之间时可以发射太阳帆。(游戏设定)
2-1:每个行星日,每个电磁轨道弹射器,都会存在一个角度α,设角度α为:当日最高仰角。
2-2:以电磁轨道弹射器(或者说行星)为观测点,游戏中的戴森云的2D投射是大的出奇椭圆形,而不是真实地理中将太阳近似成一个点的情况。在游戏中,当日最高仰角的最主要决定因素是戴森云的射击目标点。(划重点)
2-3:当日最高仰角α>60°,则达到当日最大发射量。当日最高仰角<60°,每少1°就缺1°的当日发射量,示意图如下:
3:理想的最优解是,每天的最大仰角α都等于60°。现实情况是,当日最大仰角α的影响因素,最大的是戴森云的现射击目标点,其次是地轴倾角、纬度。
这是我游戏中刚刚截图,讨论恒星行星的太阳直射角,对于研究发射太阳帆之间的仰角(黄色虚线),作用微乎其微。
结论:
应保持每个当日最大仰角都α尽量大于60°,以保证每日最大发射量。
所以,电磁轨道弹射器越接近赤道,通常当日最高仰角α越高,如图1,日总发射量越好。
物理学家霍金(Stephen W. Hawking)于2016年提出亚光速微型飞船探索宇宙的设想。利用光照的辐射压强给光帆施加推力,理论上可以使宇宙飞船获得加速,实现星际空间飞行。
这个原理最早是由美国物理学家罗伯特·福沃德(Robert Forward)在1962年提出的。他设想,既然帆船在海上依赖风力扬帆航行,那为什么不利用强有力的激光推动飞船翱翔太空呢?当激光的光子打到飞船时,光子带来的冲量推动飞船向前运动并获得加速运行,直至冲出太阳系。这后来被部分科学家认为是到达其他星系最好的一个方法。
在这个方法中,飞船无需自己携带燃料,而是携带一张光帆。坐落在地球或者月球基地的激光阵列负责发出高能激光,聚焦在光帆上。据说,利用这项技术,飞船可以在80年内到达比邻星(Proxima Centauri),最高速度可以达到光速的1/5。
综合诸多技术和经济因素,科学家们认为,微型的光帆探测器可能是未来太阳系外探索的首选。
2016年4月,俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳(Yuri Milner)联合著名的霍金教授等科学家发起了一项“摄星计划”(Breakthrough Starshot)。Facebook创始人马克·扎克伯格(Mark Elliot Zuckerberg)也加入了该计划的董事会。
他们希望发射可以探索离太阳最近的恒星——比邻星——的光帆飞船。这就是霍金的“摄星计划”。
一、微型光帆飞船如何工作
现代物理学已经证明,光是由没有静止质量但有动量的光子构成的,当光子撞击到光滑的平面时,可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变方向,并给被撞击物体以相应的作用力。
摄星计划采用的光帆其工作原理与太阳帆有所不同,原因在于激光束不会像阳光那样随距离的增加出现发散和减弱。架设在地球上的激光雷达阵列能够保证飞船达到其亚光速巡航速度。
据资料介绍,霍金的摄星计划发射的光帆飞船非常小,仅有几克重,与普通邮票尺寸差不多,非常轻薄。借助于纳米科技,飞船虽小,却包含了一个星际探测器所有最重要的元件,比如摄影机、处理器、电池等部件。飞船将携带一张边长4米左右的光帆。地球上的激光阵列将光束直接聚焦在光帆上,在短短几分钟内将飞船加速到20%的光速。
设计中的光帆重量也只有几克,厚度可能只有几百个原子的直径。摄星计划中,地面的激光阵列占地约1平方公里,每次发射预期需要储存数百万度的电能。这个巨大的数字,相当于大亚湾核电站1小时的发电量。这一计划的难点在于如何将激光正确无误地聚焦在一个个小小的光帆上。
摄星计划设想,由常规火箭一次发射上千个这样的探索器进入地球轨道。除了光帆之外,它们还带有核心装备——星芯片(starchip):一种重量为克级的晶片,携带有摄影机、处理器、光子推进装置、动力系统、导航和通讯设备等。
探测器在轨道上张开光帆,一组高能激光会依次为探测器加速,每个加速时间为几分钟,每1~2天进行加速一次。每个探测器都装备有行星或小行星的传感器,数据将通过探测器携带的激光发回地球。
霍金摄星计划的目标是开发数千艘微型星际飞船,飞往比邻星,并发回图片。
如果获得成功,那么科学家将可以判断,半人马座阿尔法星系(Alpha Centauri)是否包含类似地球的行星、以及容纳生命的存在。
半人马座阿尔法星系距离地球约4.3光年。科学家有信心让摄星计划携带摄影和通讯设备的微型飞船速度达到1/5的光速。这个速度将远高于当前最先进的太空飞船。
这上千艘微型星际飞船先被火箭运载到地球轨道上,之后在通过地面的激光阵列将其发往比邻星。这些飞船速度非常快,但因为自己携带的电池电量有限,所以肯定无法进入比邻星的轨道,只能从其附近飞过。飞船上搭载的高速相机将在飞过时及时获取比邻星极其行星的照片。
之后飞船将进入传输模式,将照片发回地球。飞船传输照片将依靠自身携带的能源,这要求它集成一块小小的放射性元素电池。当飞船传回照片时,飞船的光帆就充当发射天线,而地球上的激光发射阵列将充当接受天线的角色,用来收取4光年外发回的图像。
在霍金的摄星计划中,如果我们掌握了激光光帆技术,那么我们人类或许再也不用担心远距离飞行的燃料问题了。
如果顺利的话,这个飞掠任务将会在发射后二十年左右到达半人马座阿尔法星,并送回来在那个星系中发现的行星的图片。这意味着我们只要很好地掌握这门技术,我们离外星生命已经不远了。
迄今为止,摄星计划的设计还远未成形,很多方案仅仅是在理念上,面临着来自激光、材料和通讯等诸多领域的挑战。一平方公里激光阵列的造价非常惊人,摄星飞船不可能计划在近期发射。
摄星计划的发起人期望在未来50年中,纳米技术、电池技术、激光技术、通讯技术都能够按照摩尔定律发展,即产品性能每隔一定时间就成倍提升,而价格维持不变。如果摩尔定律一直奏效,摄星计划发起人估计到该计划真正启动时,项目的造价将大大降低,和目前最昂贵的大型科研设施(例如大型强子加速器)相类似。
【这张图看懂“摄星计划”】
然而,对于这个雄心勃勃的摄星计划,许多科学家也提出了强烈的质疑。
例如,我国航天科工二院研究员杨宇光认为,霍金的想法在工程上几乎不可行。即使具备100%的效率,将1克质量的物体加速到1/5的光速,也需要相当于400多吨TNT的巨大能量。而且利用光学性手段,将物体加速也未必能够在工程中做得到。另外,即使拍到了照片,那么这个照片也很难在这么微弱信号发射器的基础上传到地球被我们接收到。
物理学家罗伯特·福沃德则认为,这项技术真正应用于工程上还需要多年的开发,或许要等到22世纪才能实现。
四、结束语
无论如何,霍金的摄星计划对于未来的技术发展无疑是非常乐观的,但需要知道的是,即使它是一个不完整版的摄星计划也会大大改变行星探测的现状。光速的1/5意味着微型飞船只需要1个小时就可以飞到火星,或者在一年内飞船就可以完成“新视野号”9年的航程到达冥王星。人们甚至可以把飞船造得稍大一些,这样它们仍然可以在可接受的短时间内探测太阳系内的其他天体。
同时,摄星计划所使用的激光阵列也将是人类最好的光学望远镜。一旦建成,它的分辨能力或将超越下一代大型光学红外望远镜,在搜索地外行星时将发挥巨大威力。
【谢谢阅读】
试了才知道
霍金的光帆飞船和\"摄星计划\"是一种设想,是难以实现的。这么小的设备还有吸收光的帆,难以在太空中飞翔,方向感也难以掌握。
利用太阳光能在地球上,月球上建基地发射光能对光帆飞船供应能量就是一个假想,不能成为现实。在太空中飞得无限遥远的光帆飞船,还能吸收到遥远的地球(月亮)基地发去的太阳光能吗?
还是发射一个飞船到火星上去种菜和挖矿来得现实些。人类只有一步一个脚印走才能实现梦想!
作者:NGA-zqw11221221
星系的选择
光度越大,恒星半径越大,戴森球的发电效率越高。
对于光度,o型恒星大于b型大于其他。
对于半径,巨星大于其他。
需要注意的是,在巨星造戴森球会消耗更多的原料,时间也会更长。
此外,潮汐锁定的行星(注意不能是卫星)会极大的加分,因为潮汐锁定可以为后续的接收电力提供方便。例如,一颗有潮汐锁定行星的b型恒星与一颗普通的o型恒星,请选择前者。
戴森云/球弹射器与星球的选择
离恒星最远的行星,行星,行星弹射器放置于南北纬57度,一圈(也有说法是低纬度都行)
火箭发射井随意。射线接收器与星球的选择。
优先潮汐锁定的行星,行星,行星。
此时,永昼的地方都可以放接收器,安逸。
如果没有潮汐锁定的行星,那么选择离恒星最近的星球
此时又分为两种情况。第一种,戴森球大到包裹住这颗星球,那么此星球所有地方都可以放接收器。第二种,包不住的情况下,在此星球的两极从高纬往低维放接收器,戴森球越大,接收器可以放的就越多,并且,可以给接收器添加引力透镜。
引力透镜的使用
需点出科技:大气层电离运用。
仅前文第二种情况需要,可以提高接收器的工作时间。
引力透镜不是必要的,不使用只会降低效率。
戴森云的设置
系统默认设置的轨道即可,新建轨道也可以默认。
戴森球的设置
想要造球,需升级科技:戴森球应力系统。
此科技升级一次,可以增加15度的建设空间,直至90度满。
戴森球的画法:画点,连线,成面。
节点是由火箭组成的,需求的量称为结构点数。火箭产量和火箭发射井数量直接决定了结构点数的生成速度,因此,衡量好你的产能和节点数目(即产能不够,节点别太多)。
面是由太阳帆组成的,需求的量称为细胞点数。单个节点的细胞点数的生成速度不变(即节点越多,面生成越快)。
建造戴森云阶段
设置好戴森云,放置好弹射器并供给太阳帆,即可建造戴森云。
需要注意的是,在恒星条件一定的情况下发电量只取决于太阳帆的数量在此阶段,太阳帆是有使用寿命的,需要不断补充以维持发电量,而科技可以提升太阳帆的使用寿命。
在此阶段,太阳帆会不断消失,同时发电量不高。
所以,尽快跳过戴森云建造戴森球吧。
建造戴森球阶段
在能建造戴森云的基础上,设置好戴森球,放置好发射井并供给火箭,即可建造戴森球。
在恒星条件一定的情况下发电量只取决于戴森球壳的面积(戴森球是可以造几层的)。
结构点数造完,火箭即自动停止发射。
在此阶段,太阳帆会不断被戴森球吸附成面,而一旦被吸附,就不会再有寿命问题。
因此,在戴森球建造完成后即可手动停止太阳帆的发射。
所以,赶紧造戴森球吧
电力接收阶段
在建造戴森球的时候即可开始建造射线接收器。
一个星系里所有射线接收器的请求功率是共用的,请保证请求功率小于戴森球的发电功率
射线接收器有两种发电方式。
第一种,直接发电。
第二种,生成临界光子,临界光子可以用来制造反物质棒供给小太阳发电。
第二种的发电效率远高于第一种。当能稳定生产反物质棒的时候,电力就完全自由了。
先写到这里,到时候再完善。
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