Пятничное: Космоса честное зерцало

Аватар пользователя myak555

Если у тебя спрошено будет, что полезнее: Солнце или месяц? - Ответствуй: месяц. Ибо Солнце светит днем , когда и без того светло, а месяц-ночью.
Козьма Прутков

В соцсетях упорото упорно циркулирует идея инженера В.С.Сыромятникова (1933-2006) о создании космических зеркал, способных "ночь превращать в день".

Например, так https://pikabu.ru/story/otmenim_noch_3943325 :

...повышение производительности труда было еще одной идеей-фикс многих поколений советских ученых. Круглосуточный день позволил бы людям работать без перерыва, а также значительно сократить потребление электроэнергии — в первую очередь бы упростило жизнь в северных регионах, где световой день длится меньше рабочего. В 1988 году Сыромятников основал консорциум «Космическая регата».

Идею пиндосят даже педалёры педалируют даже пиндосы: https://www.youtube.com/watch?v=0jHYZ15aL-g

Консорциум такой и правда есть: http://yubik.net.ru/publ/59-1-0-4296, у них даже есть вебсайт: http://www.old.space-regatta.ru/page_30r.htm Они собираются подвесить над Землёй 12 спутников примерно на высоте 1,5-4,5 км (sic! про Эверест забыли, про атмосферу тоже). Наверное, до сих пор удивляются, отчего все читают веб-страницу, а бабла не дают:

Следующие основные параметры представляются в настоящее время подходящим для ближайшего будущего:

    Диаметр рефлектора 200 м,
    Высота круговой орбиты 1.5 – 4.5 км,
    Диаметр светового пятна 15-45 км,
    Яркость отраженного света 10-100 лунетт,
    Число отражателей в экспериментальной группировке – 12,
    Группировка может в среднем освещать 5 городов.

Оценка сроков создания (предварительная):

    повторение эксперимента "Знамя-2.5" - 2006,
    "Знамя-3" – 2008,
    солнечный корабль: разработка, отработка и испытания – 2010,
    экспериментальная группа рефлекторов (12) - 2012-2015.

Наверно, космические капитаны Врунгели имели в виду всё-таки 4'500, а не 4,5 км, ну да ладно, к чему придирки?

Что такое "1 лунетт?". Это светимость полной Луны. "Солнечная постоянная" на орбите Земли ws=1'362 МВт/км2 (она в расчёте не нужна). На апертуру Луны приходится wsπr2=wsπ*1'7372=3'000'000wsπ. Луна отражает в виде света примерно десятую часть (альбедо Луны в районе 0,12): 300'000wsπ. π - это такая греческая константа, она в расчёте тоже не нужна.  Эта мощность рассеивается примерно на полусферу с радиусом орбиты Луны 300'000wsπ/(2πR2)=ws300'000/(2*385'0002)=ws1,0*10-6 Греческая π самовыпилилась.

На границу тропосферы прилетает от Солнца ws, а от полной Луны ws1,0*10-6. Поглощение/отражение  в атмосфере примерно одинаковое и для лунного света, и для солнечного. Вывод: мощность от полной Луны в один миллион раз меньше, чем от Солнца (плюс-минус 300'000 из-за погрешностей прикидки).

В комментах предложили считать не по энергии, а по светимости в видимой части спектра. Пожалуйста:

Астрономическая (видимая) яркость - это когда мы направляем телескоп (не пробуйте с Солнцем!) прямо на объект:

Солнца 26.4
Полной Луны 12.9 (250'000 раз слабее Солнца)
Международной космической станции (на терминаторе) -5.9 (33 млн раз слабее Луны).

При ясном небе и Солнце в зените освещённость примерно 100 килолюкс. При ясном небе полная Луна в районе экватора светит на 0,3 люкса максимум. Следовательно, для человеческого глаза солнечный день примерно в 333'000 раз светлее, чем ясная лунная ночь. В умеренных широтах освещение Луной ниже - до 0,05 люкс, но и солнечный свет слабее - на широте Москвы поядка 30-35 клюкс. В Москве ясная лунная ночь в 600 тыс раз темнее ясного солнечного дня.  Короче, как ни считай, а двести тысяч раз вынь да положь. "100 (сто прописью) лунеттов" - более чем в 2'000 раз слабее, чем "1 (адзын) солнетт".

Теперь о количестве зеркал. Мы капитанам Очевидностям не верим, а используем евклидову геометрию. Для начала разберёмся с орбитами. Можно ли подвесить зеркала на низкой околоземной орбите, как у МКС (410 км)? Конечно, можно. Но не нужно.

Для начала подвесим одно зеркало. Оно будет совершать один оборот вокруг Земли за 1,52 часа, и из этих часов полезно светить всего около 30°*2/360°*1,52 = 0,25 часа. Если вам повезло, то получите 8 минут дополнительных сумерек утром и 7 минут дополнительных сумерек вечером.  Далее зеркало уходит в тень Земли и светить уже не может. Евклид нам в помощь:

Зелёное - твердь земная, чёрное - орбита круговая (в масштабе), красное - лучи солнечные, дармовые. Солнце светит прямо в глаз слева.

Это спутник входит в тень. Размер этого зеркала - 20 км (200 м было бы видно как одинокий пиксель)

Чтобы система работала каждый вечер и каждое утро, при высоте орбиты 410 км надо 72 спутника.  Даже в этом случае они смогут совместно обеспечить только 1,5 часа сумерек вечером и 1,5 часа утром (после астрономического заката и до астрономического восхода соответственно). В одном-единственном мегаполисе (диаметр "пятна", как указано выше - около 15 км).

Поднимем зеркала повыше - на 1500 км. Понадобится 30 спутников, и то на ночной стороне будет "мёртвая зона" на 4 часа. Период обращения спутника - 1,9 часа.

Какова самая низкая орбита, с которой можно светить круглые сутки?  Около 4000 км. Это, кстати, именно там, где ну никак не могли пролететь американские фальсификаторы астронавты (они там и не пролетали - выше прошли).

Понадобится не 12, а 18 зеркал. На картинке ниже размер зеркала на высокой орбите - 200 км (просто чтобы было видно). Период обращения - 2,9 часа.  Вот с такой орбиты реально освещать 5-6 крупных городов. Диаметр пятна получается, правда, не 45 км, а более 80, а светимость при идеальных 200-метровых зеркалах будет менее 1 лунетт. Чтобы получить 10 лунетт, надо зеркальце покруче: 640 метров.

Ну и для полноты картины, можно, конечно, подвесить одно-единственное зеркало или даже парочку на геостационарной орбите. Правда и размерчик будет богатырский. Минимально 200*(35'786/4'500)2=12700 метров в диаметре. А чо такого?

Красота компьютерного моделирования в том, что у меня спутники запускаются быстро и бесплатно. Я взял и запустил целых 90 штук: 72 на орбиту МКС и ещё 18 на орбиту 4500 км (светимость каждого спутника - около 50 лунетт, так как меняется от расстояния). В ясный день сразу после захода Солнца зрелище феерическое, и даже можно разглядеть собственную ладонь, если поднести к самому носу:

Читать не рекомендую. Глазки заболят. Ой, что это? Я тучка, тучка, тучка! Нет, это не Медвед! Это облака. Белогривые лошадки. (Напоминаем, что время сжато - период затемнения где-то 20 минут):

Можно было бы подсчитать жёсткость конструкции двухсотметрового параболического зеркала или расхождение света по Френелю, или потребное топливо для вывода всей этой байды на орбиту. Но мы не будем. Напишем так. Космические зеркала вам:

  1. Светят только под открытым небом (в "каменных джунглях" - есть "тень");
  2. Светят только под ясным, безоблачным небом (желаете осветить место урагана или извержения вулкана - незадача);
  3. Светят не откуда надо, а откуда выйдет (и направление на источники света постоянно меняется);
  4. Каждой системой (из 18 спутников) светят только для 5-6 "пятен" одновременно, то есть обслуживают 15-18 городов планеты (если вы живёте не в одном из этих мегаполисов, купите себе телескоп и развлекайтесь ночами, глядя на повёрнутые к вам боком зеркала);
  5. В обслуживаемых мегаполисах светят плохо, почти нифига не видно (нормальное уличное освещение всё равно понадобится, пусть в несколько меньшем объёме);
  6. Когда выработалось рабочее тело или отказала автоматика, могут кому-то на головку бо-бо.

А оно вам надо?

Удачи.

PS. Оказалось, что картина была неполной! Можно подвесить зеркала на гелиоцетрической орбите, как показано на картинке ниже (расстояния в миллионах км). Всего-то нужно 36 зеркал диаметром порядка 1 млн км каждое (диаметр Солнца больше - 1,36 млн км ).  Одновременно будут работать четыре зеркала, обеспечивая по всей ночной стороне Земли (а не только в полутора десятках мегаполисов) 10-18 лунетт.

И осчастливленные земляне, отказавшись от сна и утроив производительность, мигом соорудят сначала кольцо Ларри Нивена, а затем сферу Майка Тайсона Фримена Дайсона!

 

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий автора: 

Это пятничное. Серьёзно о таком нельзя.

Комментарий редакции раздела Фельетон

smiley Есть ещё гелиосинхронные орбиты...

Комментарии

Аватар пользователя Evg_Ban
Evg_Ban(8 лет 9 месяцев)

А если зажечь Юпитер?

Аватар пользователя Omni
Omni(8 лет 9 месяцев)

От ночника не растёт пшеница, а осветить рабочее место проще от ГЭС.

Аватар пользователя Центурион
Центурион(2 года 6 месяцев)

Вам о высококм а вы как то буднично. ГЭС это банально. smiley

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, оранжевая личинка - https://aftershock.news/?q=comment/6485032#comment-6485032) ***
Аватар пользователя kwaier
kwaier(7 лет 3 месяца)

Солнце в зените выдаёт на тот же квадратный километр около 1 мегаватта.

Может еще раз попытаетесь посчитать?   гуглить "Солнечная постоянная"

Аватар пользователя Сумих
Сумих(7 лет 1 неделя)

Ошибка на три порядка: 1,3 кВт/м^2*10^6 м^2=1,3 *10^9 Вт=1,3 ГВт.

Аватар пользователя kwaier
kwaier(7 лет 3 месяца)

Я надеялся что автор сам поправится :)

Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Ну, приставки попутал. Всё одно 1 "солнет" = 1 млн "лунетт". Рассчёт правильный. Текст поправил, спасибо.

Аватар пользователя всеПРОсто
всеПРОсто(6 лет 2 недели)

О,ещё бредовую идею придумал увеличить отражающие свойства луны!

Аватар пользователя Центурион
Центурион(2 года 6 месяцев)

Серебрянкой посыпать?

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, оранжевая личинка - https://aftershock.news/?q=comment/6485032#comment-6485032) ***
Аватар пользователя БК 0010
БК 0010(3 года 8 месяцев)

Ну, или отполировать "до блеска" cheeky

Аватар пользователя eprst
eprst(9 лет 1 месяц)

Жесть! Эпилептикам перманентный приступ. Остальные вскоре присоединятся к ним.

Аватар пользователя Lumiminc
Lumiminc(6 лет 1 неделя)

А Китай же собирается зеркало   повесить на 500 км, использую три спутника. Надо срочно предупредить руководство МГБ КНР, о планируемом нецелевом и непродуктивном расходовании средств. 

 

Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Я полагаю, это просто пиар, такой же как полёт на Марс или гипер(з...)лупа Маска.

Аватар пользователя igobel
igobel(5 лет 8 месяцев)

А зачем?

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

Красота компьютерного моделирования в том, что у меня спутники запускаются быстро и бесплатно. Я взял и запустил целых 90 штук: 72 на орбиту МКС и ещё 18 на орбиту 4500 км. В ясный день сразу после захода Солнца зрелище феерическое,

Как вы смоделировали их возможную светимость?

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Ну дык. По 50 лунеттов на штуку.

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

Что-то у них ошибка где-то закралась в программе. От одной луны бывает нормально видно ночью, если очень ясная ночь. А зимой эффект в разы сильнее, так как снег отражает лунный свет.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Динамический диапазон анимированного GIF не позволяет выдать всю полноту картины. 8 бита на цвет * 3 цвета = 768 оттенков.

100 лунетт (50 от спутников на орбите МКС и 50 от спутников на высокой орбите, не забывайте, что зеркала освещают ваше местоположение "на глобусе" по очереди) -- это (как абсолютный максимум)  0,3*100 = 30 люкс. По СНиП этого достаточно, например, для городского освещения:

https://novolampa.ru/baza-znaniy/normy-osveshchennosti-po-snip/

Однако минимально приемлемый уровень для чтения, и т.п. - 200 лк. Для спортивных игр - 75 лк (лучше 150). Короче, сегодня вечером загоните в ладонь занозу, пойдите под уличный фонарь (который по СНиПу) и попробуйте занозу достать! То, что под зеркалами природа будет красивее, никто и не отрицает. А вот практической пользы - ноль (ну разве туризм...)

Не забываем, что 30 люкс от двух независимых спутниковых систем вы получите только в идеальную погоду и только в 5-6 городах одновременно (размер "пятна" до 80 км)...

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

100 лунетт (50 от спутников на орбите МКС и 50 от спутников на высокой орбите, не забывайте, что зеркала освещают ваше местоположение "на глобусе" по очереди)

У спутников поверхность далеко не зеркальная, и зеркалами, в отличие от спутников, можно будет управлять - это не сложно. Зачем освещать, например, лес или чистое поле?

Однако минимально приемлемый уровень для чтения, и т.п. - 200 лк

Любителям почитать ночью можно и дома посидеть с книжкой при электроосвещении.

Здесь же речь о том, что со временем города не нужно будет освещать ночью с помощью замысловатых электролиний. Рано или поздно этот проект допилят.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

У спутников поверхность далеко не зеркальная, и зеркалами, в отличие от спутников, можно будет управлять - это не сложно. Зачем освещать, например, лес или чистое поле?

Перечитайте цитату с сайта авторов (или сами сайты - ссылки в тексте).

Там именно параболические зеркала, именно управляемые, и освещают именно 5 городов, а не чисто поле. В моей модели летают идеальные зеркала и отражают строго в камеру. "Рука" расположена в 10 см перед камерой, фокусное расстояние 25 мм (эквивалент плёночной камеры с плёнкой 35 мм), диафрагма точечная - "бесконечная глубина резкости" (в жизни так не бывает, но в компе можно). Характерный размер пятна в модели - 8 км для спутников на орбите МКС и 80 км на орбите 4500.

В каждый момент времени два зеркала визуально будут очень яркие (в 50 раз ярче Луны), а остальные гораздо тусклее (примерно как блеклая Луна). GIF этого передать не может. Но будет красиво, это точно. Зелёный ландшафт (между пальцами руки и до горизонта) виден отлично. Попробую туда несколько домиков добавить для масштаба...

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

В каждый момент времени два зеркала визуально будут очень яркие (в 50 раз ярче Луны)

так это довольно светло и гораздо светлее, чем на показанных снимках, особенно светло будет зимой.

О чём я и написал выше.

В лунную летнюю ночь на даче хорошо видно тропинки, а здесь в 100 раз ярче, раз два зеркала.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя Andrakann
Andrakann(6 лет 3 месяца)

Динамический диапазон анимированного GIF не позволяет выдать всю полноту картины.

Можно и в анимированный PNG, 21 век, все дела...

 

 

Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

О-па! Век живи, век учись! Красотища!

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

Чепуха это, а не анимация. С таким непревзойденным качеством им еще пилить и пилить.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

Вот обычное фото. Лунная морозная ночь в сибирском поселке.

https://cdn.photoclub.by/images/main24/243916_main.jpg

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Лунная, ага. И деревья подсвечены электричеством снизу.

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

Тени на снегу тоже подсвечены фонарями? Ну вот еще.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Сомневаюсь. Небо голубое, звёзд не видно, света в окнах нет... Скорее снято часов в 5 вечера с поляризационным светофильтром + цветокоррекция.

Аватар пользователя Рукастый
Рукастый(5 лет 1 месяц)

Мля, я такую "цветокоррекцию" каждую неделю наблюдаю. У нас дети до часу ночи катаются на хоккейной площадке. несмотря на 30-ти градусный мороз. ))) И это город. Где лунное освещение, гораздо меньше чем в деревне, где воздух кристально чистый.

У вас что-то с восприятием действительности.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в невменяемом хамстве - рекомендуется банить при рецидивах ***
Аватар пользователя Andrakann
Andrakann(6 лет 3 месяца)

Исходники в JPEG или видео? Артефакты сжатия очень заметны :)

Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Оригиналы в JPEG. Приходится жать, чтоб Алекс меня не убил за сервер. Дойдут руки на выходных, сделаю видик для УТУБА.

Аватар пользователя sekutor
sekutor(5 лет 2 месяца)

а чё там китайцы собрались вешать, вторую луну какую-то, тоже выходит толку ноль?

Аватар пользователя Вертер
Вертер(2 года 9 месяцев)

В развитие темы

 

Аватар пользователя КромеTogo
КромеTogo(6 лет 4 месяца)

Лучше бы в облака и тучи научились добавлять нечто для того чтоб они отражали свет в определенном направлении. Вроде взвешенных частиц которые поляризуют свет в определенном направлении под воздействием электромагнитного поля.  На высоте перистых облаков наверно возможны интересные эффекты по увеличению светового дня на пару часов.

Аватар пользователя Cunst
Cunst(5 лет 2 месяца)

низковато для того, чтобы долго светить после заката. а вот для увеличения освещенности вечером - норм. только сопротивление атмосферы. ... напрягает немного...

 

Аватар пользователя КромеTogo
КромеTogo(6 лет 4 месяца)

Так я как раз об этом. Посидеть-почитать вечерком! 

Аватар пользователя C0BA
C0BA(4 года 5 месяцев)

Кстати - пробовали. Очень быстро выпадают в осадок любые такие вкрапления. Чего только не сыпали в 80-тые. И на перистые в том числе. Но до них добраться не так то просто. Эксперименты с терминированием дождей можете поискать.

Аватар пользователя КромеTogo
КромеTogo(6 лет 4 месяца)

Наверно еще не очевидно. Но микро робототехника способная в стиле муравья/пчелы формировать определенные большие структуры и попутно (само обучаться) эволюционировать без участия человека, изменит наш окружающий мир в непредсказуемом направлении.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(4 года 4 месяца)

В расчёте освещённости от Луны - ошибка в миллион раз (через ошибку в размерностях). Не 1Вт/км2, а 1Вт/м2 при полной луне. И 1Вт/км2 было бы не в миллион раз, как утверждается, меньше солнца, а в миллиард: полное солнце в полдень даёт порядка 1ГВт/км2.

Реально, конечно, полная луна светит примерно в 1000 раз слабее солнца в полдень.

Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

Ну считаем ещё раз.

Солнечная константа ws=1362 МВт/км2 (она в рассчёте не нужна).

На апертуру луны приходится wsπr2=wsπ*17372=3,000,000wsπ. Луна отражает в виде света примерно десятую часть 300,000wsπ

Эта мощность рассеивается примерно на полусферу с радиусом орбиты Луны 300,000wsπ/(2πR2)=ws300,000/(2*385,000)2=ws1.0*10-6

На границу тропосферы прилетает от Солнца ws, а от полной Луны ws1.0*10-6. Поглощение/отражение  в атмосфере примерно одинаковое и для лунного света, и для солнечного. Вывод: мощность от Луны в один миллион раз меньше, чем от Солнца.

Аватар пользователя Mike1975
Mike1975(2 года 6 месяцев)

Природа от такого сойдет с ума, точно. Биоритмы и у людей-то есть. Флора выродится, как человек умирает без сна и т.п.

Аватар пользователя Сергей Капустин

в полярную ночь?

Аватар пользователя Jack Sparrow
Jack Sparrow(8 лет 4 месяца)

Прогресс с иллюстрации запускали, зеркало было 20 метров, но эксперимент не удался, зеркало не раскрылось.

Аватар пользователя Дмитрий.
Дмитрий.(2 года 8 месяцев)

а мне помниться вроде удалось - "солнечный зайчик" бодренько пробежался по поверхности Земли

Аватар пользователя Escander
Escander(2 года 7 месяцев)

Не логичней-ли разместить мегазеркало на геолуностационарной орбите: и поддержать конструкцию на требуемой высоте будет не так затратно по топливу и жесткость конструкции не такая огромная...

Хотя круг с диаметром 12700м.... это 3,14*Диаметр*Диаметр/4 чуть более 31млн м*м... даже если это фольга толщиной 0,01 мм это больше 30.000 м*м*м материала из которого делать зеркало видимо сталь и наверняка в пару раз больше конструктивные элементы каркаса итого уже за 1Е5 кубометров стали....  имхается сейчас это неосуществимо и возможно уже это никогда не осуществимо

Аватар пользователя Kir2328
Kir2328(8 лет 5 месяцев)

Это будет сверхзатратно, зеркало будет постоянно сносить солнечным ветром. Постоянно коррекции орбиты, постоянно будет уходить топливо.

Аватар пользователя Калифорниец
Калифорниец(6 лет 10 месяцев)

Никаких проблем. Закинем на Луну веревку и сделаем узелок бантиком. После 1Е5 кубометров стали нам любые задачи просто семечки. 

Аватар пользователя myak555
myak555(6 лет 3 месяца)

На луностационарной орбите (и в точках либрации) есть одна большая проблема: такое зеркало будет светить по тому же расписанию, что и Луна (цикл около 28 дней). С первой по третью четверть Луны (Луна дальше от Солнца чем Земля) - светим, с третьей по первую четверть  - "на профилактике" wink . Две недели свет, две недели нет.

Аватар пользователя ИЮЛь Майский

Идею космических зеркал целесообразно обсуждать не с технической, а с психосоциальной точки зрения. Меня вот вполне устраивает смена дня и ночи, и совершенно не нужен "полнометражный" световой день. Подозреваю, что у меня будет достаточно единомышленников.

Аватар пользователя Александр Мичуринский

А вот один из реальных проектов

В одном из ущелий на территории Норвегии находится небольшой город Рьюкан. С сентября по март жители этого городка практически не видят солнечного света. Связано это с тем, что с приходом осени солнце опускается ниже горной гряды и перемещается выше лишь только весной. Решение этой проблемы предложил местный инженер-изобретатель лет сто назад. Он считал, что Рьюкан можно осветить с помощью большого зеркала. Идея была интересной, но для ее осуществления у местных властей на то время не нашлось ни средств, ни возможностей. Проект воплотили в жизнь совсем недавно, благодаря поддержке местного предпринимателя и нескольких его близких друзей.

https://daypic.ru/travel/179837

Страницы