science-conscientious writer

Гравитационные рогатки: можно ли их использовать для замедления космического корабля, движущегося с небольшой скоростью света?


Научно обоснованной Проверка в реальных условиях Физика Научная фантастика Космическое путешествие Фэнтези

Я слышал, что гравитационные рогатки используются для теоретического ускорения космического корабля с использованием силы тяжести и импульса планеты на орбите. Но как насчет замедления корабля? Если это вообще возможно, можно ли это сделать без g-сил, убивающих весь экипаж и уничтожающих корабль, если бы космический корабль путешествовал со скоростью света, скажем, 1c?

сюжетный обзор: корабль, путешествующий со скоростью недостаточной освещенности, слишком мал на топливе, чтобы замедляться вовремя, чтобы не просочиться сквозь мишень и его целевую солнечную систему. Рассматриваются радикальные меры.

Любая помощь будет оценена, спасибо!

Kys
Я не хочу отговаривать вас, но вы можете получить лучшие результаты в исследовании космических исследований SE

Kys
Кроме того, да. MESSENGER использовал этот маневр.

Thucydides
Это будет работать на межпланетных скоростях, но на долю c вам потребуется гораздо большее замедление, чем может обеспечить одна планетарная рогатка. Если все будет в порядке, вы можете сделать серию рогаток вокруг разных планет или даже попытаться сделать рогатку вокруг Солнца, но я недостаточно ясно из математики, чтобы сделать оценку.

Luaan
G-силы? Как могут быть силы G, когда нет никакого относительного ускорения в команде? Вы можете ускориться на 1000 г и ничего не почувствовать. Силы G возникают из-за разницы в ускорении некоторых частей вашего тела от других - например, ваши ноги ускоряются на 10g, в то время как ваш мозг ускоряется на 0g (а затем внезапно попадает с 1000 g или более). Большая проблема заключается в том, что орбитальные скорости малы по сравнению с любой значительной частью скорости света. Вы едва могли бы подтолкнуть (хотя, конечно, по межзвездным расстояниям, это будет означать, что вы пропустите свою цель совсем немного).

Kys
Вас может заинтересовать этот вопрос о аналогичном аварийном замедлении.

Ответы


AndyD273

Да, в теории.

Активное торможение с гравитацией - вещь

Проблема в скорости. Идя так быстро, вам нужно будет совершить много маневров, чтобы потерять достаточную скорость, чтобы выйти на орбиту вокруг Солнца, а это значит, что планеты должны находиться в правильных местах.

В книге «Аврора» корабль, путешествующий по .1c, должен сделать что-то подобное, и он заканчивает делать что-то вроде 14 проходов в течение 20 лет, постепенно замедляя тем самым, пока не достигнет точки, когда в ее планете не будет планеты путь для следующего маневра.

Так что не невозможно.

Изменить: сходит с ума

Хорошо, скажите, что ваша команда действительно в отчаянии. Существует очень рискованный способ очень быстро сбросить скорость, но только если вы действительно быстро начнете с ...
Трюк - пролететь через звезду.

Если структурная целостность действительно действительно хороша, и все пассажиры защищены от внезапного замедления, и вы достаточно быстро проходите, вы можете пройти сквозь солнце так быстро, что корабль не успеет много петь, а, надеюсь, теряя достаточную скорость, чтобы оставаться в солнечной системе, а не просто стрелять в другую сторону. Это сократило бы годы от процесса торможения. И, надеюсь, несколько человек не будут раздавлены приливами от приливных сил.

Изменить 2:

Солнце не очень плотно у поверхности . Стреляя в центр, вы сможете избежать худшего давления. Жара не была бы проблемой, если бы у вас был какой-то аблятивный материал, защищающий корпус, так как тепло было удалено, прежде чем оно может нанести урон, если вы пройдете достаточно быстро, чтобы не сгореть.

Наблюдались кометы комет, которые проходили через внешние слои солнца и выживали.

BrettFromLA
Может ли более крупный гравитационный источник сделать маневр проще? Как черная дыра? (Или что-то менее страшное, может быть.)

Leliel
Все, что достаточно велико, чтобы сделать несколько маневров проходов, также достаточно массивно, чтобы быть не вашей целевой солнечной системой, если вы хотите, чтобы там было что-то пригодное для жизни. Если это не очень странная система, вокруг супергиганта и, таким образом, суперхотра и яркая звезда с очень далекими планетами .., а затем эти звезды живут только около 10 миллионов лет.

Aron
@jorfus Вы не можете использовать гравитацию с помощью звезды. Вы всегда оставляете объект с той же скоростью, что и при достижении объекта (с помощью гравитации). Таким образом, ваша звездная центрическая скорость остается постоянной с звездным пролетом. Планетарное гравитационное вспомогательное торможение работает, потому что вы смещаете систему координат на планету. Поэтому, даже если вы не замедляетесь на планете, ваша звездная центрическая скорость снижается.

Aron
Единственный способ замедлить звездный пролет - это Aero / Plasma-торможение. С учетом риска ...> _ <

Holger
Конечно, если летать через звезду не помогает, вы также можете пролететь через планету. Вам приходится сталкиваться с подобными проблемами.

John Dallman

Если вы входите в звездную систему на 0.1c, без движения, вы ввернуты. Единственный способ, которым планеты могут помочь вам на самом деле остановить, - это литограф, который на этих скоростях сводится к «Может быть, они назовут кратер после меня?»

Вы можете потерять скорость через гравитационные рогатки, но вы не можете потерять почти достаточно. Максимальное количество скорости, которую вы можете потерять, вдвое превышает орбитальную скорость планеты. Это звучит очень много, но 0.1c смехотворно быстро, 30 000 километров в секунду. Самая стремительная планета - Меркурий, 47,3 км / сек, Венера - 35 км / сек и т. Д. Добавив их, если бы вы смогли организовать идеальную встречу со всеми планетами Солнечной системы, для которых нам нужна фраза, более экстремальная, чем «невероятно маловероятная», вы можете потерять около 340 км / сек.

Это позволит вам потерять около 1,1% от вашей скорости. Это на самом деле не принесло пользы, не так ли? Хорошей новостью является то, что силовые структуры этих встреч не нанесут вашей команде никакого вреда, они довольно слабы. Это ограниченный комфорт, когда вы приближаетесь к межзвездному пространству.

Leliel
На одной десятой скорости света вполне вероятно, что не будет кратера или большой части планеты после литографирования.

Steve Jessop
«Легче просить прощения, чем разрешения», особенно если люди, чье прощение / разрешение вам нужно, - это плазма.

Benj
«lithobraking»: звучит хорошая концепция, пока вы не попробуете ее. Я сейчас влюблен в это слово :)

Taemyr
@SteveJessop Неграмотный, но не совсем нулевой. Гравитационное поле неоднородно.

John Dallman
Конечно, вы можете потерять много скорости с гравитационным рогаткой, если у вас есть двоичный пульсар. С другой стороны, остановка в солнечной системе, которая содержит бинарный пульсар, не рекомендуется. Они не модные или удобные места, если вы являетесь какой-то органической формой жизни. Двоичная черная дыра также работает, но имеет тенденцию быть еще хуже.

MolbOrg

нет

  • в разумные сроки, менее 100 лет в качестве примера

Но

см. стр. 42 руководства, есть о чрезвычайном замедлении в ситуации, когда почти нет топлива, я цитирую:

Нажмите кнопку системы экстренного торможения, чтобы развернуть магнитный парус системы экстренного торможения, прямо там, где кнопка для стандартной процедуры торможения в звездных системах, которые не оснащены стандартными системами межгалактических звездных систем торможения (читайте как форпост человечества, нет тела на момент)

конец цитаты.

Поэтому нажмите кнопку и RTFM.

Xandar The Zenon
Что означает RTFM? Прочтите руководство по переворачиванию?

MolbOrg
@XandarTheZenon Да, это действительно так. В этом случае есть некоторые трудности с получением этого руководства. Почему у меня нет клея. Но некоторые страницы доступны сейчас, остальные можно найти в будущем, я думаю.

Hypnosifl

Да, но для того, чтобы сделать это с помощью одного тела таким образом, чтобы избежать смертельных приливных сил, вам понадобится черная дыра, в которой примерно в 10 000 раз больше массы Солнца или больше, и, вероятно, это должно было бы быть на орбите гораздо более крупным " огромная черная дыра"

Прежде всего, следует отметить, что все теории гравитации, которые используют физики (как ньютоновская гравитация, так и более точная теория общей теории относительности ), являются временными , что, как обсуждалось в этой статье, означает, что если вы снимаете фильм о некоторых тела, действующие под воздействием взаимной гравитации и запускающие его назад, физик не сможет сказать, воспроизводится ли фильм назад или вперед (или, что то же самое, временная симметрия подразумевает, что можно создать вторую систему с разными начальными условиями так что если вы вычисляете поведение по мере того, как время бежит вперед, используя те же законы гравитации, эта динамика второй системы, идущая вперед во времени, будет выглядеть так же, как динамика первой системы воспроизводится в обратном направлении). Некоторые обратные фильмы могут быть более маловероятными, чем форвардная версия, если версия форварда показала значительное увеличение энтропии , но для этого обычно требуется большое количество различных объектов (например, сбор пылевых частиц, рухнувших внутрь из-за взаимной гравитации), если вы «просто имея дело с двумя телами, которые не врезаются друг в друга или иначе разрушают изменение энтропии, вероятно, будут небольшими. Итак, если вы можете придумать ситуацию, когда объект изначально движется с небольшой долей скорости света относительно более крупного тела, но использует гравитационную рогатку для увеличения своей скорости относительно большего тела до гораздо большей доли скорость света, то обратный сценарий должен быть в равной степени возможен.

И вопрос использования гравитационной рогатки для достижения значительной части скорости света относительно тела, используемого в рогатке, рассматривается в книге «Наука межзвездного » гравитационного физика Кипа Торна , который консультировался по фильму. В главе 7 «Гравитационные рогатки» он отмечает, что корабль в фильме («Рейнджер») не имел достаточно мощных ракет для ускорения до значительных долей скорости света самостоятельно, но это

К счастью, Природа обеспечивает способ достижения огромных изменений скорости, c / 3, требуемых в Interstellar : гравитационные рогатки вокруг черных дыр намного меньше, чем Гаргантюа.

Гаргантюа была сверхмассивной черной дырой в фильме (она должна была иметь массу в 100 миллионов раз больше, чем у Солнца), но Торн пишет, что он представлял меньшие черные дыры, вращающиеся вокруг Гаргантуа. Он также отмечает, что хотя нейтронная звезда или черная дыра звездной массы могут обеспечить требуемое изменение скорости, для этого потребуется приблизиться к ним так, что так называемые приливные силы - растягивающие люди будут чувствовать себя из-за гравитационного тяготения заметно сильнее со стороны их тел ближе к центру нейтронной звезды или черной дыры, чем сторона, которая была немного дальше - была бы смертельной для тел этой массы, так что гораздо более массивная промежуточная черная дыра была бы чтобы избежать разрыва приливными силами (что астрофизики колоритно называют спагеттификацией ).

Чтобы изменить скорости на целых c / 3 или c / 4, Рейнджер должен подойти достаточно близко, чтобы маленькая черная дыра и нейтронная звезда почувствовали их интенсивную гравитацию. На этих близких расстояниях, если дефлектор является нейтронной звездой или представляет собой черную дыру с радиусом менее 10 000 километров, человек и рейнджер будут разорваны приливными силами (глава 4). Чтобы Рейнджер и люди выжили, дефлектор должен быть черной дырой размером не менее 10 000 километров (размером с Землю).

Теперь черные дыры такого размера происходят в Природе. Они называются черными дырами средней массы или IMBH, и, несмотря на их большие размеры, они крошечные по сравнению с Гаргантюа: в десять тысяч раз меньше.

Он также упоминает, что «100-километр IMBH весит около 10 000 солнечных масс», так что это будет вокруг нижнего предела массы того, что можно было бы использовать для получения изменения скорости c / 3 или c / 4, не разрываясь на части приливные силы, если вам нужно только изменение c / 10, это может быть немного меньше, но я предполагаю, что это будет не более чем на порядок.

@Aron также делает замечательную точку в комментарии к ответу от @ AndyD273 - а именно, что гравитационные ассистирования не могут фактически обеспечить долгосрочное повышение скорости корабля в остальной части массивного тела, судно получает помощь от, ускорение скорости будет видно только в некоторой другой системе отсчета. Причиной этого является то, что полная энергия корабля в системе покоя тела - это всего лишь сумма его потенциальной и кинетической энергии, и когда корабль находится на некотором большом расстоянии D от тела, прежде чем пройти мимо и получить помощь, его потенциальная энергия будет точно такой же, как когда она будет на том же расстоянии D от тела после помощи, поэтому ее кинетическая энергия должна быть одинаковой. Таким образом, гравитационная помощь только повысит скорость корабля в некоторой системе отсчета, где массивное тело само по себе имеет большую скорость, например, увеличивая свою скорость в системе отсчета Солнца, пройдя близко к Юпитеру. В «Science of Interstellar Thorne» предполагалось, что IMBH находятся на орбите вокруг сверхмассивной черной дыры Gargantua, а орбиты вокруг быстро вращающейся сверхмассивной черной дыры могут достигать значительных фракций скорости света, см. Мой ответ здесь для деталей. Поэтому, если вы хотите замедляться относительно галактики, а ваша начальная скорость относительно галактики равна 0.1c, вам, вероятно, нужно будет найти IMBH, который сам движется где-то ближе 0.1c (или выше) относительно галактики , причем наиболее вероятным астрофизическим сценарием является IMBH, вращающийся вокруг сверхмассивной черной дыры.

Serban Tanasa
Лучший ответ до сих пор!

Count Iblis

Поскольку вы путешествуете со скоростью, намного превышающей скорость вылета солнечной системы относительно точки, близкой к звезде, вы не сможете остановиться в солнечной системе. Вместо этого вам нужно избавиться от избыточной кинетической энергии, выполняя флайбы ближайших звезд, пока скорость не станет достаточно низкой, чтобы войти в солнечную систему, а затем пролететь планету, чтобы потерять достаточно энергии для захвата солнечной системы.

TLW
Обратите внимание, что «достаточно низкий для входа в солнечную систему» ​​будет довольно медленным. Максимальная скорость, которую вы можете потерять с помощью гравитационного ассистента, равна 2x скорости планеты, а скорость планеты по круговой орбите равна 1 / sqrt (2) скорости вылета. Таким образом, ваша максимальная избыточная скорость - это что-то вроде 0,6 * скорости планеты, которая медленна в межзвездных условиях.

JDługosz

Магистральная структура может использоваться как для запуска, так и для лова судов, движущихся на релятивистских скоростях. Использование силы тяжести означает, что ускорение не ощущается содержимым и может быть на гораздо более высоком уровне, чем более легкие магнитные системы.

Но мы говорим о торах, сделанных из гиперпространственного материала. Кольца вращаются так, что точка на торе прослеживает путь, проходящий через отверстие. Гравито-магнитные силы могут ускорить любой объект, который пролетает через отверстие.

Теперь расположите их по одной линии, как пулемет.

Я видел аналогичные проекты, описанные в Starquake Роберта Л. Форда, наряду с огромным веществом «монопольной стабильной пылью черных дыр». Вперед был физиком в реальной жизни, который знал гравитацию.


Charles Merriam

Ну, сколько корабля вы собираетесь замедлить?

Гравитационное торможение вроде работ, в «замедлении вас на несколько процентных пунктов». Тем временем вы входите в плотное пространство рядом с звездой, поэтому цифра о том, что комфортный мир разбивается на один атом водорода на кубический метр, просто пошатнулась. Если большая часть вашего корабля аблативна, вы можете соединить гравитационную рогатку с уклоном рядом с планеткой, которую вы никогда не любили.

Я никогда не запускал числа, но сглаживание в системе должно замедлять вас, просто пробегая пространство тяжелых частиц. Конечно, есть много вопросов об излучении, проникновении и т. Д. Кроме того, забудьте о любых попытках черных: на этой скорости пух, скорее всего, вас потянет, и что-нибудь черное будет расстреляно.

For advertisement and collaboration please email answer.adv@gmail.com