[Spazio]viaggi interstellari di sonde

[Frank1962]

Originariamente inviato da gpc

toh, il primo dato che ho trovato è relativo ad una delle sonde Pioneer:

The spacecraft's launch weight of 550 kg (1220 lbs) included 45 kg (100 lb) of scientific instruments and 180 kg (400 lb) of rocket propellant.

Chiaramente è per dare un'ordine di grandezza... ma le masse sono di questo tipo, nei 6.4Kg non ci stai nemmeno con la struttura di un microsatellite da orbita bassa...

beh la pioneer è un bel pò vecchiotta come sonda ....cmq anche prendendo i dati che hai postato abbiamo:

180Kg propellente
45Kg payload
325Kg struttura (penso ....però non sono un pò tantini? l'hanno costruita in acciao ultrapesante sti motori? )

550 : 6.5 = 45 : x

quindi di conseguenza abbiamo che, prendendo in considerazione questi dati di un satellite con tecnologie anni '70 (consideriamo che l'8086 è del 1978 come metro di paragone tecnologico; senza considerare che la nanotecnologia non sapevano neanche cos'era), un satellite di 6.4Kg di massa totale può portare 0.53Kg di payload.
Direi che non è male, alla fine una trasmittente e una macchinetta usa e getta per fare le fotografie da viaggio di poxima centauri ci possono anche stare dentro a quel mezzo chilo

[albertoz85]

Originariamente inviato da Frank1962

beh la pioneer è un bel pò vecchiotta come sonda ....cmq anche prendendo i dati che hai postato abbiamo:

180Kg propellente
45Kg payload
325Kg struttura (penso ....però non sono un pò tantini? l'hanno costruita in acciao ultrapesante sti motori? )

550 : 6.5 = 45 : x

quindi di conseguenza abbiamo che, prendendo in considerazione questi dati di un satellite con tecnologie anni '70 (consideriamo che l'8086 è del 1978 come metro di paragone tecnologico; senza considerare che la nanotecnologia non sapevano neanche cos'era), un satellite di 6.4Kg di massa totale può portare 0.53Kg di payload.
Direi che non è male, alla fine una trasmittente e una macchinetta usa e getta per fare le fotografie da viaggio di poxima centauri ci possono anche stare dentro a quel mezzo chilo

Credo che il calcolo sia completamente inutile perchè il propellente era chimico con ISP dell'ordine dei 3-400sec... quindi nulla a che vedere con quello di cui stiamo discutendo.

[Cfranco]

Originariamente inviato da Frank1962

beh la pioneer è un bel pò vecchiotta come sonda ....cmq anche prendendo i dati che hai postato abbiamo:

180Kg propellente
45Kg payload
325Kg struttura (penso ....però non sono un pò tantini? l'hanno costruita in acciao ultrapesante sti motori? )

550 : 6.5 = 45 : x

quindi di conseguenza abbiamo che, prendendo in considerazione questi dati di un satellite con tecnologie anni '70 (consideriamo che l'8086 è del 1978 come metro di paragone tecnologico; senza considerare che la nanotecnologia non sapevano neanche cos'era), un satellite di 6.4Kg di massa totale può portare 0.53Kg di payload.
Direi che non è male, alla fine una trasmittente e una macchinetta usa e getta per fare le fotografie da viaggio di poxima centauri ci possono anche stare dentro a quel mezzo chilo

E come le trasmetti di qua ?
Hai presente che potenza di trasmissione serve ?

[Frank1962]

Originariamente inviato da albertoz85

Credo che il calcolo sia completamente inutile perchè il propellente era chimico con ISP dell'ordine dei 3-400sec... quindi nulla a che vedere con quello di cui stiamo discutendo.

era per rispondere a gpc...

Originariamente inviato da Cfranco

E come le trasmetti di qua ?
Hai presente che potenza di trasmissione serve ?

non so, utilizzare un'alimentazione tipo questa: http://it.wikipedia.org/wiki/Generat...a_radioisotopi

[gpc]

Originariamente inviato da Frank1962

era per rispondere a gpc...

New Horizon, missione modernissima: massa 478kg.
Gli ordini di grandezza sono quelli, non si scappa.

[albertoz85]

Originariamente inviato da gpc

New Horizon, missione modernissima: massa 478kg.
Gli ordini di grandezza sono quelli, non si scappa.

La proporzione che ha fatto con il propellente, non il peso nudo e crudo della sonda... non puoi fare proporzioni lineari fra sistemi di propulsione con ISP di più di un'ordine di grandezza di differenza... (400 vs 9000)...

[gpc]

Originariamente inviato da albertoz85

La proporzione che ha fatto con il propellente, non il peso nudo e crudo della sonda... non puoi fare proporzioni lineari fra sistemi di propulsione con ISP di più di un'ordine di grandezza di differenza... (400 vs 9000)...

No io mi riferivo alla massa delle sonde, non ai sistemi di propulsione... era per far capire che dai 6kg e rotti alla massa attuale di una sonda ci sono due ordini di grandezza di differenza da superare, e tecnologicamente non è poco.

[albertoz85]

Originariamente inviato da gpc

No io mi riferivo alla massa delle sonde, non ai sistemi di propulsione... era per far capire che dai 6kg e rotti alla massa attuale di una sonda ci sono due ordini di grandezza di differenza da superare, e tecnologicamente non è poco.

Si ma è tutto proporzionato al sistema di propulsione il peso della sonda di per se ti importa fino a un certo punto prima guarderai la spinta e il consumo del propulsore disponibile, in questo il paragone non ha senso. E' come dire che un camion perchè pesa di più di un'auto non può raggiungere la sua stessa velocità... non è vero devi vedere da cosa è spinto...

[gpc]

Originariamente inviato da albertoz85

Si ma è tutto proporzionato al sistema di propulsione il peso della sonda di per se ti importa fino a un certo punto prima guarderai la spinta e il consumo del propulsore disponibile, in questo il paragone non ha senso. E' come dire che un camion perchè pesa di più di un'auto non può raggiungere la sua stessa velocità... non è vero devi vedere da cosa è spinto...

No, non sono d'accordo.
Un'auto ha una certa massa a prescindere dal propulsore, perchè ha delle determinate caratteristiche di abitacolo, sistemi, etc., che sia benzina o diesel.
Se tu mi dici che hai inventato il motore ad albertozio che è in grado di darmi un'accelerazione fenomenale ma solo ad un oggetto di 6kg di massa, io ti faccio presente che un'auto ha comunque una sua massa "standard", almeno come ordine di grandezza, e finchè il tuo motore non è in grado di spingere quella massa, non è applicabile.
Qui poi siamo in una situazione in cui il motore non sarebbe in grado nemmeno di spingere se stesso, fondamentalmente.
Riportando il discorso alle sonde, ho dato quei dati perchè si riferiscono alla massa normale di una sonda interplanetaria, che comprende ovviamente il sistema di propulsione con il suo carburante, ma soprattutto sistemi, struttura, etc. Per questo dico che, se il motore a ioni raggiunge quelle prestazioni per una massa di 6kg, bisogna che tecnologicamente aumenti le prestazioni almeno per due ordini di grandezza (cosa non semplice) perchè possa avere l'applicazione di cui si parla.

[albertoz85]

Originariamente inviato da gpc

No, non sono d'accordo.
Se tu mi dici che hai inventato il motore ad albertozio che è in grado di darmi un'accelerazione fenomenale ma solo ad un oggetto di 6kg di massa, io ti faccio presente che un'auto ha comunque una sua massa "standard", almeno come ordine di grandezza, e finchè il tuo motore non è in grado di spingere quella massa, non è applicabile.

Ma il discorso così non ha senso, se ho un propulsore le sue caratteristiche saranno date dall'ISP, dalla spinta, dal rapporto peso potenza, ma non dall'accelerazione che mi da... questa dipende dall'intera massa da accelerare non dalle prestazioni del propulsore.

Qui poi siamo in una situazione in cui il motore non sarebbe in grado nemmeno di spingere se stesso, fondamentalmente.

No, non sarebbe in grado di accelerare se stesso con quella accelerazione, per spingere spinge eccome.

Per questo dico che, se il motore a ioni raggiunge quelle prestazioni per una massa di 6kg, bisogna che tecnologicamente aumenti le prestazioni almeno per due ordini di grandezza (cosa non semplice) perchè possa avere l'applicazione di cui si parla.

Certo

[gpc]

Originariamente inviato da albertoz85

Ma il discorso così non ha senso, se ho un propulsore le sue caratteristiche saranno date dall'ISP, dalla spinta, dal rapporto peso potenza, ma non dall'accelerazione che mi da... questa dipende dall'intera massa da accelerare non dalle prestazioni del propulsore.

E infatti io sto ben parlando dell'intera massa da accelerare
Anche io se pesassi 100g in bicicletta potrei magari gareggiare con una ferrari il problema è che ne peso qualcuno di più...

No, non sarebbe in grado di accelerare se stesso con quella accelerazione, per spingere spinge eccome.

Vabbè, andiamo, era quello che volevo dire...

Certo

Allora non ho capito come fai ad essere d'accordo sulle conclusione ma non sulle premesse da cui partono

[albertoz85]

Originariamente inviato da gpc

Allora non ho capito come fai ad essere d'accordo sulle conclusione ma non sulle premesse da cui partono

Beh la conclusione che oggi non si possono raggiungere tali prestazioni credo sia inopinabile e quindi la condivido...

Quello su cui avevo mosso i miai dubbi era un intervento di qualche post fa sulla proporzionalità di prestazioni fra una Pioneer a propellenti chimici e una qualsiasi sonda elettro-ionica, e sull'analisi del peso della sonda che a mio parere è in questo discorso irrilevante perchè praticamente paragonabile, ma si era tralasciato il sistema di propulsione che è il vero punto di forza, o punto debole fra i due esempi... tutto qui....

[MaxArt]

Originariamente inviato da gpc

Hai voglia... conta la massa del carburante che deve essere consumato ininterrottamente per 14 anni "a manetta" e vedi che i 6.4Kg non ti basterebbero manco per quella.

Mi chiedo se sia possibile raccogliere il propellente nello spazio Anziché usare xenon...

Originariamente inviato da albertoz85

Il tempo minimo per raggiungere il sistema di PC si avrebbe accelerando per tutto il viaggio, questo ridurrebbe i tempi ma aumenterebbe i consumi e non permetterebbe un inserimento ma solo un flyby del sistema.

Un fly-by sarebbe comunque estremamente interessante ma... ne riparleremo tra qualche decennio

[gpc]

Originariamente inviato da albertoz85

Beh la conclusione che oggi non si possono raggiungere tali prestazioni credo sia inopinabile e quindi la condivido...

Quello su cui avevo mosso i miai dubbi era un intervento di qualche post fa sulla proporzionalità di prestazioni fra una Pioneer a propellenti chimici e una qualsiasi sonda elettro-ionica, e sull'analisi del peso della sonda che a mio parere è in questo discorso irrilevante perchè praticamente paragonabile, ma si era tralasciato il sistema di propulsione che è il vero punto di forza, o punto debole fra i due esempi... tutto qui....

No guarda, c'è un motivo per cui ho tirato fuori quei dati.
La SMART-1 aveva una massa di 370kg ( http://www.esa.int/esaMI/SMART-1/SEM0ZBXO4HD_0.html ) e aveva ben pochi strumenti, oltre ad essere pensata per una durata decisamente breve, e per l'appunto sfruttava la propulsione ionica.
Per cui, come vedi, io non parlavo di prestazioni del motore per confrontare quelle di un motore tradizionale e quelle di un motore ionico, ma per dire semplicemente che la massa di una sonda normale sta entro un certo ordine di grandezza e che, per l'appunto, la propulsione ionica non può avere quelle prestazioni di cui si parlava perchè per masse "reali" e non teoriche è assolutamente sottodimensionato.
Con questo, eh, mica voglio parlar male della propulsione ionica, che è un gran bel settore e sicuramente sarà il futuro per un certo tipo di missioni, è sempre tutto relativo alla correttezza (teorica, ma non pratica) dell'affermazione di Wikipedia...

[gpc]

Originariamente inviato da MaxArt

Mi chiedo se sia possibile raccogliere il propellente nello spazio Anziché usare xenon...

Credo che si usi lo Xenon per il fatto che è inerte e per caratteristiche di peso atomico. Ricorda che tutto si riconduce al solito F=MA: la M è quella del gas che viene sparato fuori accelerato di A, per cui avere un gas "pesante" è meglio che avere un gas leggero, dato che le tensioni sono limitate in ogni caso, e di conseguenza anche le accelerazioni.
Il gas più abbondante che puoi trovare in giro per lo spazio è l'idrogeno, che casualmente è anche il più leggero. Poi non è che si possa fare una sorta di aspirapolvere cosmico, sia perchè la densità del gas è estremamente bassa, sia perchè non è che puoi raccattare su tutto quello che capita e spararlo fuori

[bjt2]

Originariamente inviato da gpc

No, non sono d'accordo.
Un'auto ha una certa massa a prescindere dal propulsore, perchè ha delle determinate caratteristiche di abitacolo, sistemi, etc., che sia benzina o diesel.
Se tu mi dici che hai inventato il motore ad albertozio che è in grado di darmi un'accelerazione fenomenale ma solo ad un oggetto di 6kg di massa, io ti faccio presente che un'auto ha comunque una sua massa "standard", almeno come ordine di grandezza, e finchè il tuo motore non è in grado di spingere quella massa, non è applicabile.
Qui poi siamo in una situazione in cui il motore non sarebbe in grado nemmeno di spingere se stesso, fondamentalmente.
Riportando il discorso alle sonde, ho dato quei dati perchè si riferiscono alla massa normale di una sonda interplanetaria, che comprende ovviamente il sistema di propulsione con il suo carburante, ma soprattutto sistemi, struttura, etc. Per questo dico che, se il motore a ioni raggiunge quelle prestazioni per una massa di 6kg, bisogna che tecnologicamente aumenti le prestazioni almeno per due ordini di grandezza (cosa non semplice) perchè possa avere l'applicazione di cui si parla.

Il problema è che i nuovi motori a parità di propellente e di spinta, durano per più tempo o in altro modo: a parità di spinta necessaria per portare tot Kg a destinazione, ci vuole meno propellente (10-20 volte di meno), che a sua volta riduce anche il peso totale e quindi riduce ancora il carburante necessario e così via... Insomma... A parità di viaggio ci potrebbero volere qualcosa come tipo 30-40 volte meno di propellente... Quindi anzichè 180 Kg, 6-7 Kg di propellente...

[bjt2]

Originariamente inviato da gpc

Credo che si usi lo Xenon per il fatto che è inerte e per caratteristiche di peso atomico. Ricorda che tutto si riconduce al solito F=MA: la M è quella del gas che viene sparato fuori accelerato di A, per cui avere un gas "pesante" è meglio che avere un gas leggero, dato che le tensioni sono limitate in ogni caso, e di conseguenza anche le accelerazioni.
Il gas più abbondante che puoi trovare in giro per lo spazio è l'idrogeno, che casualmente è anche il più leggero. Poi non è che si possa fare una sorta di aspirapolvere cosmico, sia perchè la densità del gas è estremamente bassa, sia perchè non è che puoi raccattare su tutto quello che capita e spararlo fuori

E perchè no? Immagina un cono anteriore che becca tutto il vento solare e le particelle cariche e le spinge indietro con un campo magnetico (in modo da poter spingere nello stesso verso sia particelle positive che negative)... Non avrebbe bisogno dello ionizzatore... Ma dipenderebbe da uqanta materia c'è nello spazio interstellare... E immagino che sia veramente poca... Ma se il condotto di accelerazione fosse sufficientemente lungo o fosse un ciclotrone in miniatura, quelle poche particelle le si potrebbe accelerare a velocità relativistiche così che poi la spinta sia alta nonostante le particelle siano poche... Il ciclotrone che abbiamo qui, con diametro di 4 metri, è in grado di accelerare a 17 MeV mi pare protoni (per trasformare O18 in F18)...

[gpc]

Originariamente inviato da bjt2

Il problema è che i nuovi motori a parità di propellente e di spinta, durano per più tempo o in altro modo: a parità di spinta necessaria per portare tot Kg a destinazione, ci vuole meno propellente (10-20 volte di meno), che a sua volta riduce anche il peso totale e quindi riduce ancora il carburante necessario e così via... Insomma... A parità di viaggio ci potrebbero volere qualcosa come tipo 30-40 volte meno di propellente... Quindi anzichè 180 Kg, 6-7 Kg di propellente...

E' fuor di dubbio, ma ti restano sempre quei quintali di sonda da spostare

[gpc]

Originariamente inviato da bjt2

E perchè no? Immagina un cono anteriore che becca tutto il vento solare e le particelle cariche e le spinge indietro con un campo magnetico (in modo da poter spingere nello stesso verso sia particelle positive che negative)...

O c'è qualcosa che mi sfugge, o hai preso una cantonata
Intanto il motore a ioni funziona accelerando le cariche con un campo elettrico e non magnetico, perchè una particella carica in un campo magnetico se è ferma non sente alcuna forza applicata.
Quindi, con il campo elettrico, le particelle cariche di diversa polarità vanno in diverse direzioni (e anche in un campo magnetico, se è per questo).

Non avrebbe bisogno dello ionizzatore... Ma dipenderebbe da uqanta materia c'è nello spazio interstellare... E immagino che sia veramente poca... Ma se il condotto di accelerazione fosse sufficientemente lungo o fosse un ciclotrone in miniatura, quelle poche particelle le si potrebbe accelerare a velocità relativistiche così che poi la spinta sia alta nonostante le particelle siano poche... Il ciclotrone che abbiamo qui, con diametro di 4 metri, è in grado di accelerare a 17 MeV mi pare protoni (per trasformare O18 in F18)...

Sì, e quanto consuma?
In ogni caso, come dici tu, parliamo di pochi atomi per unità di volume, quindi sono troppi pochi.
Poi ci metti che, tutto quello che raccogli, ti rallenterebbe (conservazione dell'energia) e quindi avresti bisogno di più energia per guadagnare l'accelerazione persa.
Infine, il comportamento della particella nel campo elettrico dipende da molti fattori, tra cui la sua massa e la sua carica, per cui mettere tutta la zozzeria che puoi pescare su lungo la strada è il modo migliore per sfasciare il motore

[Banus]

Originariamente inviato da albertoz85

Non c'è nessuna speculazione personale, semplicemente la frase su wiki non ha lo stesso significato di come è stata riportata nel primo post qui. Se la si legge c'è ben poco da interpretare, è italiano.

Non penso che sia un caso che nella wikipedia inglese, benché l'articolo sia più lungo, manca tutta la parte sull'ipotetico viaggio interstellare. Per dire "accelerando fino a velocità 0,3c per metà viaggio e poi decelerando nell'altra metà, servono x anni" bastano nozioni di fisica elementare (le correzioni relativistiche sono superflue in un calcolo approssimato). Calcoli simili li ha fatti Carl Sagan in uno dei suoi libri 30 anni fa, senza neppure fare assunzioni sul tipo di motore interstellare.
Ma se non esiste ancora la tecnologia capace di raggiungere questi risultati non ha molto senso parlarne in un articolo enciclopedico, a meno che ovviamente non esista uno studio ufficiale, anche se probabilmente non realizzabile, come nel caso del Progetto Orion. Ho eseguito il calcolo sui dati dei propulsori attuali (capaci di spinta continua) per dare un'idea di quanto sia lontano questo obiettivo.

Non ho problemi a immaginarmi per la fine di questo secolo sonde con propulsori a fusione nucleare estremamente compatti e realizzati con nanotecnologie avanzate, o sonde leggerissime accelerate via laser dal sistema solare, come nel romanzo "Accelerando" (dove la sonda è grande come una lattina)... ma sono libere speculazioni, magari stimolanti, e in questo modo devono essere prese.