Полетит ли парус?

[Evgeniy Sklyarevskiy]

Я тут разродился очередной статьей, теперь про космический парусник. Оказывается, с ним связан целый ряд вопросов-головоломок и физических парадоксов. Вот цитата для затравки:

В древние доинтернетовские времена, еще на Бейсике, писал программу для управления солнечным парусником. На него действует сила притяжения Солнца и сила давления ветра, направленная нормально к плоскости паруса. Предположим, что сила давления на парус, расположенный перпендикулярно к ветру, вдвое больше силы тяжести и эта пропорция не зависит от расстояния от Солнца. Меняя угол паруса надо было добраться в заданную точку пространства. Задача не из легких… сродни виндсерфингу…

Под каким углом надо держать парус, если хотим двигаться по круговой орбите на постоянном расстоянии от Солнца? Будем считать, что при движении по радиусу от Солнца этот угол равен нулю. Под каким углом надо держать парус, если хотим двигаться под 45 градусов к направлению от центра Солнца? А под 45 градусов по направлению к Солнцу? По какой траектории будет двигаться парусник в обоих этих случаях?

И один из главных вопросов управления парусником: как маневрировать? Как поворачивать парус в пространстве - ведь нет точки опоры? Согласно закону сохранения импульса (суммарного момента инерции), корпус, в котором укреплен парус, повернется в противоположную сторону. Можно также было предположить соорудить большую раму со множеством мелких поворачивающихся в ней пластин, но размельчив парус мы не уйдем от проблемы - вся рама будет поворачиваться в противоположную сторону. Если масса рамы намного больше массы паруса (или имеет больший момент инерции), то поворот рамы несложно будет компенсировать дополнительным поворотом паруса - но придется «возить» на паруснике эту дополнительную массу, что напрочь перечеркнет преимущества парусного транспорта. Если масса рамы не намного больше (или равна) массе паруса, то этот дополнительный доворот паруса будет иметь ощутимые значения, может, даже придется провернуть парус вокруг своей оси. Хотя, есть идея (только что придумал, надо бы запатентовать что ли?) - разнести в пространстве конструкцию так, чтобы центр масс ее был как можно дальше от паруса, тогда поворот паруса будет сопровождаться незначительным поворотом рамы-конструкции в обратную сторону.

Корректно ли сравнением с виндсерфингом? Вытаскивая парус из воды, мы направляем его по ветру и относительно него ногами выставляем лодку в нужном направлении. И потом уже начинаем поворачивать парус, упираясь ногами. Но обо что опереться в космосе? Выставить парус по ветру можно только стоя на лодке в неподвижной воде - опять напрашивается «инерционная опора», или снова лишняя масса корабля.

Это лишь малая часть парадоксов и открытий, которые навеял парус. Прошу присоединяться к полетам во сне и в полусне :-0)

[ТимурС]

ну уж нет..

как говаривал тов. ВВП,

Dienst ist Dienst,
Schnaps ist Schnaps..

Сеня суббота, так что увольте)))

[Evgeniy Sklyarevskiy]

Сообщение от ТимурС

Schnaps ist Schnaps..

Сеня суббота, так что увольте)))

1. Шнапс помогает летать
2. от субботы осталось 2 минуты и то пока я писал они того... началось 10.10.10 :-0)

[Nadir Zaitov]

Оффтоп:

Evgeniy Sklyarevskiy, у Артура Кларка кажется был изумительный фантастический рассказ на эту тему. В космическом пространстве соревновались 2 парусника, которые на сонечном ветре двигались за счет гигантских парусов из тонкого алюминия. Помню воображение уходило в аут от воображаемой красоты событий.

[Barbedo]

Думаю, что поворота корпуса корабля при повороте паруса на мачте нетрудно будет избежать, если внутри корпуса корабля укрепить на той же оси маховик с моментом инерции, равным моменту инерции паруса, и поворачивать его в противоположном направлении одновременно и с той же угловой скоростью, а может быть и с меньшим моментом инерции (для оптимизации массогабаритных характеристик), но с большей скоростью. Аналогия с серфингом довольно иллюзорна, поскольку направление движения корпуса серфинга задается не только действием ветра, но и силами реакции "опоры" - воды, в которую упирается шверт, киль, собственно тело корпуса боками. В космосе у нас такой среды для опоры нет, положение корпуса судна в пространстве не влияет на курс, потому придется центр парусности совместить с центром тяжести корабля, а повороты паруса выполнять с помощью внутренних маховиков. Для движения по круговой орбите при заданных условиях наверное плоскость паруса нужно повернуть на 60 градусов, т.е. расположить под углом 30 градусов к радиусу на Солнце, тогда радиальная составляющая давления уравновесит силу притяжения солнца.

[Химера]

Сообщение от Evgeniy Sklyarevskiy

Под каким углом надо держать парус, если хотим двигаться по круговой орбите на постоянном расстоянии от Солнца?

Земля двигается по круговой орбите на постоянном расстоянии от Солнца. Где у нее парус и под каким углом по отношению к Солнцу он расположен?
Ну и далее вопросы оторванные от "небесной механики"

[Evgeniy Sklyarevskiy]

Сообщение от Химера

Земля двигается по круговой орбите на постоянном расстоянии от Солнца. Где у нее парус и под каким углом по отношению к Солнцу он расположен?

Земля уже имеет некоторую скорость на орбите, а парус рассматривается какбы неподвижный в начальный момент.

Сообщение от Barbedo

В космосе у нас такой среды для опоры нет,

Там в статье по ссылке предлагается создать стабилизаторы - оперение, которые будут удерживать корабль в постоянном положении, это позволит (возможно) ходить галсами и даже навстречу Солнцу могу ош, но вроде все продуманно? :-0)