home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT_ZIP / spacedig / V13_5 / V13_553.ZIP / V13_553
Internet Message Format  |  1991-06-28  |  18KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from hogtown.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/McABDJG00WBwE2OU5f>;
  5.           Wed, 15 May 91 02:23:17 -0400 (EDT)
  6. Message-ID: <McABDDu00WBw82Mk5n@andrew.cmu.edu>
  7. Precedence: junk
  8. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  9. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  10. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  11. Date: Wed, 15 May 91 02:23:12 -0400 (EDT)
  12. Subject: SPACE Digest V13 #553
  13.  
  14. SPACE Digest                                     Volume 13 : Issue 553
  15.  
  16. Today's Topics:
  17.              Re: Laser launchers
  18.               Re: Honking at cyclists...
  19.        Re: Ethics of Terraforming (was Re: Terraforming Venus)
  20.               Re: Honking at cyclists...
  21.  
  22. Administrivia:
  23.  
  24.     Submissions to the SPACE Digest/sci.space should be mailed to
  25.   space+@andrew.cmu.edu.  Other mail, esp. [un]subscription requests,
  26.   should be sent to space-request+@andrew.cmu.edu, or, if urgent, to
  27.              tm2b+@andrew.cmu.edu
  28.  
  29. ----------------------------------------------------------------------
  30.  
  31. Date: 13 May 91 17:10:56 GMT
  32. From: cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!sol.ctr.columbia.edu!emory!wa4mei!ke4zv!gary@tut.cis.ohio-state.edu  (Gary Coffman)
  33. Subject: Re: Laser launchers
  34.  
  35. In article <41687@fmsrl7.UUCP> wreck@fmsrl7.UUCP (Ron Carter) writes:
  36. >In article <2777@ke4zv.UUCP>, gary@ke4zv.UUCP (Gary Coffman) writes:
  37. >>Sorry, but a laser launch system must carry "reaction mass" to be heated
  38. >>by the laser beam. This *dead weight* produces no useful energy input.
  39. >>It's mass and tankage mass must still be carried aloft by energy input
  40. >           ^^^^^^^^^^^^^^^^
  41. >>from the laser beam alone.
  42. >
  43. >Current concepts have eliminated the tankage by carrying the propellant
  44. >as a solid (ice).  This eliminates materials costs for the tankage and
  45. >gives a huge savings in manufacturing costs; freezers are very very
  46. >cheap to run and reproduce simple shapes (like slugs) quite well!
  47.  
  48. This implies an extremely precise application of energy to the ice.
  49. An extremely small pointing error would cause off center heating of
  50. the block and off center thrust. I've heard this mentioned as a way
  51. of steering the vehicle, but such precise control seems well beyond
  52. state of the art as I understand it. Therefore I was considering a
  53. machined metal chamber to contain and direct the heated exhaust. This
  54. then implies tankage and pumps. If such precision is possible in the
  55. neccessarily high power beam, then all bets are off. Because of the
  56. previously mentioned problems with atmospheric blooming, I don't 
  57. think such precise control is possible.
  58.  
  59. >>Granted that at very low altitudes the 
  60. >>atmosphere itself may be used as a working fluid, but above roughly 
  61. >>5 km the atmosphere is not dense enough to carry the energy load and
  62. >>internal reaction mass must be carried. It makes little sense to carry
  63. >>*dead weight* when that same mass could release useful chemical energy.
  64. >
  65. >Only in the naive case.  There are two points to consider:
  66. >
  67. >1.)    Exhaust velocity.  Laser propulsion can impart far
  68. >    more energy to a gram of propellant than can chemical
  69. >    reactions.  This lowers the mass-ratio and the total
  70. >    energy required.
  71.  
  72. This implies that the beam power density must exceed the chemical energy 
  73. released by a conventional rocket. Again I fall back on the contention
  74. that such high power density isn't practical through the atmosphere.
  75.  
  76. >2.)    Cost of carrying chemical fuels.  They require tankage,
  77. >    nozzles, pumps for liquids, heavy walls for solids, and
  78. >    material and manufacturing for all of these.  Laser
  79. >    propulsion has the potential to eliminate them entirely.
  80.  
  81. An ideal chemical rocket has a mass ratio of about 4, so eliminating
  82. the tanks, engines, etc will reduce the mass of the vehicle by less
  83. than 20% if we want any payload. This is significant, but not awe inspiring.
  84.  
  85. >Are you at all capable of thinking beyond the naive case?
  86.  
  87. I guess I could ask you the same question. You are making some mighty
  88. big assumptions that, in my opinion, are rather shakey.
  89.  
  90. >>Using a space based laser is even worse in some respects than using a
  91. >>ground based laser. At least on the ground there is a large sink for
  92. >>the waste heat produced in the process of generating the beam. At least
  93. >>on the ground the massive tankage required for the laser reactants doesn't
  94. >>have to be heaved into space.
  95. >>... the mass required to be delivered to orbit to operate the
  96. >>laser far exceeds the mass of fuel needed to deliver the payload directly
  97. >>to orbit.
  98. >
  99. >Now you are assuming chemical lasers.  Why would anyone carry a
  100. >chemical laser, which needs reactants which are used once and
  101. >exhausted, into space to launch things with?  Why not excimer
  102. >lasers, or free-electron lasers, or solar-UV-pumped gas lasers?
  103.  
  104. As I mentioned in a previous posting, cooling of any but gas dynamic
  105. lasers is a difficult problem on earth where a large heatsink is
  106. available. In the vaccum of space, I believe that getting rid of
  107. the waste heat will be much more difficult. Therefore I assumed that
  108. a space based laser would have to be of the gas dynamic type to avoid
  109. melting from it's own waste heat. If you have a plausible cooling 
  110. method for such lasers, I'd love to hear it.
  111.  
  112. >When you were knocking efficiency, you were talking about
  113. >electrically driven CO2 lasers on the ground (worst case, except
  114. >perhaps He-Ne lasers).   Now that you're bashing space-based
  115. >lasers, you are talking about chemical reaction lasers (worst
  116. >possible choice).  You can't have it both ways!
  117.  
  118. Well yes you can. Different enviornments require different assumptions.
  119. On earth, electrically powered lasers make sense because there is
  120. no waste exhaust that needs to be dealt with. A large laser launch
  121. facility that launches often would have considerable enviornmental
  122. impact from the exhaust of a gas dynamic laser alone, not to mention
  123. effects caused by the beam. A large gas dynamic launch laser would
  124. produce as much exhaust, probably more, than a comparable power chemical
  125. rocket engine. Meanwhile a space based laser has the problem of
  126. disposing of waste heat efficiently. Really huge radiators capable
  127. of disposing of gigawatts would be required for all but a pass through 
  128. gas dynamic laser.
  129.  
  130. >Take your straw-man engineering proposals and compost them, please.
  131.  
  132. Take your naive dream laser launchers and look at the dirty little
  133. engineering details.
  134.  
  135. >>The higher exhaust velocity for a given heat input that light molecules
  136. >>like H2 give you is extremely valuable in increasing performance.
  137. >
  138. >You can't get any significant exhaust velocity out of H2 without
  139. >supplying energy to it externally; you can't react H2 with H2.
  140. >If you burn it with O2, you've got H2O.  Laser-launch systems
  141. >will probably use (surprise!) H2O!
  142.  
  143. Ah, but if they use straight H2, and because they supply the energy
  144. externally they can, they would get better efficiency.
  145.  
  146. >>The blooming problem is more than just a defocusing of the beam that
  147. >>can be solved by adaptive optics. At the beam power levels required,
  148. >>the atmosphere is turned to a superheated plasma....
  149. >
  150. >Pray tell what those power levels are, and why we have to have
  151. >these high power levels anywhere except in the immediate vicinity
  152. >of the back end of the target.  Tell me why we can't just plug
  153. >in this power density limit as a design criterion for the optical
  154. >system.
  155.  
  156. We know several things about the beam power levels.
  157.  
  158. 1. The power level will have to be at least as high as the power level
  159.    produced by a chemical rocket lifting the same mass. Gigawatts.
  160. 2. The power level must be high enough to turn enough ice to explosive
  161.    plasma to give the same thrust level as a chemical rocket. Gigawatts.
  162. 3. A beam power level high enough to turn ice to plasma will also be
  163.    high enough to turn air to plasma.
  164. 4. For a highly dispersed beam source (multiple lasers in a widely
  165.    spaced ground array) the geometry of the situation shows that 
  166.    somewhere below the apex of the converging beams the power density
  167.    reaches the plasma point of air.
  168. 5. As air pressure decreases, the power needed to ionize what air remains
  169.    decreases. 
  170.  
  171. From 4 we can determine that beam guidance will be sufficiently disrupted
  172. that your block of ice won't receive the precision heating necessary to
  173. avoid off center thrust. From 5 we can say that problems will occur at
  174. lower beam power levels as the vehicle gets higher (until it gets *really*
  175. high anyway). From 1 and 2 we can say that we're talking about incredible
  176. beam power densities, in the gigawatts per square meter range. From 3
  177. we can feel sure that the beam *will* bloom.  If we restrict beam power
  178. levels to less than 1 megawatt per square meter, we are talking at least
  179. a thousand beams for a 1 gigawatt launcher. And as they converge, some point, 
  180. at least a meter from the target, beam power density approaches the full power 
  181. of a single beam system. During the early phases of launch, the beams will
  182. be converging at nearly right angles to the vehicle. This seems to preclude
  183. precise steering of your ice vehicles.
  184.  
  185. >>A one square inch kelvar tether to geosync orbit would weigh 45.2 million 
  186. >>pounds. I don't have the handbook here at the terminal, but kelvar doesn't
  187. >>approach 45 million pounds per square inch tensile strength by orders of
  188. >>magnitude. It couldn't support itself, much less a usable payload.
  189. >
  190. >More oversimplifying.  This ignores reduced weight as altitude
  191. >increases, tapering and improvement in materials.  To quote
  192. >one of the experts (lightly editted):
  193. >
  194. >-From: andrew.cmu.edu!hm02+ (Hans P. Moravec)
  195. >-Newsgroups: sci.physics
  196. >-Subject: Orbital elevators (was Ringworld)
  197. >-Message-Id: <MbGToH600Uh7MAjn0Y@andrew.cmu.edu>
  198. >-Date: 21 Nov 90 04:05:39 GMT
  199. >-
  200. >[material deleted]
  201. >-    For Earth the taper with Kevlar would be 10^11, and the cable could 
  202. >-hoist only about one trillionth of itys own mass -- which I admit makes
  203. >-it impractical!   But the required taper is exponential in the weight to
  204. >-strength ratio of the material, and a material only five times better than
  205. >                                     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  206. >-Kevlar (within the measured strength/weights of single crystals of various
  207. > ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  208. >-substances) would bring the taper ratio to 160 and the mass fraction to
  209. > ^^^^^^^^^^^
  210. >-1/2000. 
  211. >
  212. >So much for "physical impossibility".  It is just something that
  213. >materials science can't quite do today.  It is quite possible.
  214.  
  215. Ok, I concede this one. I hadn't considered a tapered cable. Still, growing
  216. a single crystaline strand, WITH A TAPER, that would reach to geosync, sounds 
  217. rather unlikely for the simple reason that crystals like to determine their
  218. own shape. I still think this is a fundamental rather than developmental
  219. problem. Note that we are talking about beanstalks here and not dynamic
  220. tethers. They have another set of practical problems as launcher replacements.
  221.  
  222. Gary
  223.  
  224. ------------------------------
  225.  
  226. Date: 14 May 91 00:16:36 GMT
  227. From: cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!samsung!noose.ecn.purdue.edu!en.ecn.purdue.edu!irvine@tut.cis.ohio-state.edu  (/dev/null)
  228. Subject: Re: Honking at cyclists...
  229.  
  230. In article <1991May13.180909.16448@watdragon.waterloo.edu>, jdnicoll@watyew.uwaterloo.ca (James Davis Nicoll) writes:
  231. > >
  232. >     So, what happens at the core of human settlement when the core
  233. > regions have been stripped of useable resources, and new resources from the 
  234. > outlying regions can't be shipped back fast enough to suit demand? There
  235. > is that nasty speed of light restriction on travel, not to mention how 
  236. > expensive shipping objects is likely to be over interstellar distances.
  237. > I suppose it'd be like fungus; colonise a region, breed like hell until
  238. > the local resources are gone, and send out spores to repeat the process.
  239. >
  240. Exactly!  Its not impossible, just expensive to ship goods.  Rome in 
  241. the days of the Empire relied on Egyptian grain ships that took months
  242. to reach the hungry populace of non-self sufficient Rome.  But in our
  243. case months are turned into DECADES here.  These shipments would last longer
  244. than many governments and companies.  And I doubt that colonists would be
  245. really interested in shipping off their produce and things to be consumed
  246. by 'the core' in exchange for 50 year old consumer goods!
  247.  
  248. I think resource management will be the key to solar exploration and
  249. colonizatiopn, rather than the 19th century planeary 'rape' that is
  250. implied.  There will be very little trade, probably limited to
  251. unique local products.  Well, unless really cheap cargo ships are made...
  252. Even in the core, technology will develop that will renew resources
  253. that are now considered 'non-renewable.'  Population will be limited by
  254. the cost of resources in a bizarre supply/demand like curve (very 
  255. Malthusian.....).
  256.  
  257. >     Ignoring C, what do you do when you've 'eaten' the universe?
  258. > It only takes millenia of growth at our current rate to convert the
  259. > universe into human flesh,
  260.  
  261. Despite my personal disagreement with how long it will take to 'eat'
  262. the universe.  We can renew resources.  Higher science and technology
  263. that expansion will require will (hopefully) tech us a lot about
  264. efficient use of resources as well as how to renew the so-called
  265. 'non-renewable' resources.  Also, I don't think that the WHOLE
  266. universe will ever be turned into 'human flesh' - I don't like
  267. the gloom and doom of Malthus, but his theories have some validity.
  268. When resources become scarcer, people will not have as many kids because
  269. the expense of resources, population drops until it becomes cheaper, essentially
  270. a damped harmonic of growth when resources are scarce.
  271.  
  272. > birth rate will drop, if our industrial growth continues at the current
  273. > rate, we'll 'eat' the Universe industrially in a few millenia. As far
  274. > as I know, the Universe is finite, so there are limits (which can be very
  275. > large, depending on your assumptions about how efficiently we can use the
  276. > Universe) to growth.
  277.  
  278. All things considered - no one knows how big the universe is, or how in
  279. 5000 years we can 'eat' it?  Only 5000 years?  (few thousand = 5000 :) )
  280. 100 billion stars in a galaxy, with billions of galaxies.  A googol-plex
  281. of stars for STARTERS, and only 5000 years.  Our galaxy is 100,000 light
  282. years across.  If we could turn material into human flesh as fast as the
  283. speed of light in all directions, it would take 100,000 years for our
  284. galaxy!  200 + million years for the nearest next galaxy, etc!
  285.  
  286. I think you might be off by a factor of 1000 or even 10000 for our galaxy
  287. alone. :)
  288. >     I suspect that the current conditions are akin to a phase
  289. > change, and population after the current industrial revolution will
  290. > be somewhat steady, but much higher than prior to the IR. 
  291. I think that poulation will expand in the exponential fashion that it has
  292. until everyone has TV and 1000 channels ( TV-the most effective birth
  293. control! :) ), or resources dry up.  
  294. Then, as costs of resources (food, etc) rise, people will not increase in the
  295. numbers they have and population will steady off.
  296. There is also a trend that favors resource renewal rather than industrial age
  297. plundering.  I think we are growing out of our 'throw-away society' phase.
  298. (At least I hope so!)
  299.  
  300. -- 
  301. +-----------------------------------------------------------------------+
  302. | Society of Philosophers, Luminaries,           | Brent L. Irvine       | 
  303. | and Other Professional Thinking People.....   | Only my own ramblings |
  304. +-----------------------------------------------------------------------+
  305.  
  306. ------------------------------
  307.  
  308. Date: 13 May 91 18:16:45 GMT
  309. From: voder!pyramid!lstowell@ucbvax.Berkeley.EDU  (Lon Stowell)
  310. Subject: Re: Ethics of Terraforming (was Re: Terraforming Venus)
  311.  
  312. In article <DLBRES10.91May11150108@pc.usl.edu> dlbres10@pc.usl.edu (Fraering Philip) writes:
  313. >
  314. >Uh, perhaps the face shouldn't be discussed on this newsgroup.
  315.    
  316.    You are implying that "space" enthusiasts have absolutely no
  317.    sense of humor?   
  318.  
  319.    I resent the implication.
  320.  
  321. >I don't mean to imply that the face is or is not an artifact, it's
  322. >just that at this stage of the game, discussion of the face is
  323. >pointless, and blanket statements about the face such as "Does anyone
  324.  
  325.     Interesting statement, given that it is unlikely that anyone
  326.     has taken a fairly good look at it.   Who knows what the
  327.     doggone thing is.....and that is PRECISELY the point!  
  328.  
  329.     Frankly, I would much rather take a good look at some core
  330.     bores from Mt. Olympus.  
  331.  
  332. >elxe think it sorta looks like Maggie Thatcher?" could end up
  333. >putting you in a situation where you're stepping on a lot of
  334. >people's blue suede shoes oops, I mean toes.... :-)
  335.  
  336.    Thank you, I'll take that as a compliment.  Sometimes toes
  337.    NEED stepping on.
  338.  
  339. ------------------------------
  340.  
  341. Date: 14 May 91 03:39:24 GMT
  342. From: cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!wuarchive!rex!rouge!dlbres10@tut.cis.ohio-state.edu  (Fraering Philip)
  343. Subject: Re: Honking at cyclists...
  344.  
  345. Actually, everyone else out there knows we have
  346. potential to use up the entire universe. That's why
  347. very shortly the Earth will be destroyed to make way
  348. for an interstellar bypass.
  349.  
  350. --
  351. Phil Fraering || Usenet (?):dlbres10@pc.usl.edu || YellNet: 318/365-5418
  352. ''It hardly mattered now; it was, in fact, a fine and enviable
  353. madness, this delusion that all questions have answers, and nothing is
  354. beyond the reach of a strong left arm.`` - Larry Niven and Jerry
  355. Pournelle, _The Mote in God's Eye_
  356.  
  357. ------------------------------
  358.  
  359. End of SPACE Digest V13 #553
  360. *******************
  361.