Движение к пунктам назначения в Солнечной системе, которое занимает всего несколько часов (или меньше), а не дни или месяцы? [закрыто]

Как прокомментировал @Andrew Dodds, у вас может быть любая движущая сила, которую вы хотите (действительно, это зависит от вас), вы все еще ограничены допустимым ускорением и скоростью света.

Возьмем, к примеру, ваше 6-часовое путешествие к Юпитеру. Спойлер: этого не произойдет. Будем считать, что ваши путешественники могут выдержать несколько часов ускорение 3Gs. 3G часами действительно неудобно , но переживаемо (если только у вас нет проблем со здоровьем). Итак, мы говорим об ускорении около 30 м/с². Это означает, что за 3 часа мы достигаем скорости 324 км/с. Почему 3 часа? Ну, потому что теперь мы должны сбросить скорость, чтобы сделать облет и вернуться! Итак, ваша 6-часовая поездка будет проходить со средней скоростью 162 км/с. Это много, но все же меньше 0,05% от скорости света. Какое расстояние мы можем преодолеть? Около 3 500 000 км.

К сожалению, ближайший к Земле Юпитер находится на расстоянии 4 а.е. Или 600 000 000 км.

Сколько времени это займет с лимитом 3Gs? Чуть меньше 80 часов. Более 3 дней. Ваша максимальная скорость будет около 4200 км/с (чуть больше 1% скорости света), что является довольно опасной скоростью: любая крошечная пылинка может нанести огромный ущерб: 1 миллиграмм материи, попадающей в вас, будет примерно эквивалентен к взрыву 2 килограммов тротила.

Почему я это указываю? Ну, потому что, если вы хотите, чтобы солнечные системы путешествовали в течение нескольких часов, вашему двигателю придется манипулировать пределом G, подавляя эффекты сильного ускорения. На самом деле, ваш корабль должен иметь какой -нибудь «подавитель инерции» . И если ваш корабль может это сделать, двигатель не является проблемой: если вы можете управлять инерцией (довольно волшебным образом, как и любая достаточно продвинутая технология), вы можете достичь большого ускорения без необходимости в большой силовой установке. Только представьте, что ваше устройство подавления инерции заставляет ваш корабль вести себя так, как будто он имеет массу 1 кг. Вам не потребуется много топлива, чтобы бросить его на большой скорости. Просто добавьте систему защиты от крошечных, но смертоносных пылинок, с которыми может столкнуться ваш корабль.

Кроме того, имейте в виду, что последний предел, скорость света, позволит вам преодолеть расстояние максимум 25 920 000 000 км за один день (с незначительным временем ускорения и замедления), или 173 а.е., что примерно вдвое больше диаметра орбиты Плутона. . В более крупных звездных системах (а наша находится в небольшом диапазоне) может быть трудно ориентироваться в течение нескольких часов.

Если вы хотите добраться до любой точки Солнечной системы, используя двигательную установку с непрерывным ускорением, и вы ограничиваете скорость ускорения до одной силы тяжести (1 г), это ограничит вас путешествием на Луну. Примерно четыре часа при постоянном ускорении 1g. 1 г необходим, если вы хотите путешествовать с комфортом, и все живут с постоянным 1 г из-за гравитации.

Предположим, вы хотите отправиться куда-нибудь относительно близко к старой доброй Матери-Земле, скажем, на планету Марс. Теперь в романе Филипа К. Дика « Доктор Будущее » главный герой депортирован на Марс в относительно небольшом транспортном средстве капсульного типа. Вся поездка заняла один час. Это помещает его в поле того, что мы ищем.

Теперь расстояние до планеты Марс варьируется в зависимости от ее положения на своей орбите и положения Земли на собственной орбите. Ближайший Марс находится на расстоянии примерно трех с половиной световых минут, а самый дальний, когда Марс находится на противоположной стороне Солнца, - в двадцати световых минутах.

Следовательно, если путешествие доктора Футурити было ближайшим к Марсу, то его средняя скорость составит 0,05833 с или 17 500 км/сек. А если бы он направлялся к Марсу на самом дальнем расстоянии, то средняя скорость будет равна одной трети скорости света или 100 000 км/сек. В каждом случае космической капсуле потребуется пятнадцать минут для разгона, чтобы достичь средней скорости. (Обратите внимание, что в обоих случаях это предполагает, что космическая капсула ускоряется и замедляется на всем пути своего путешествия к Марсу, поэтому она постоянно ускоряется.) Постоянные ускорения составляют для самого короткого полета 1984,13 г, а для самого длинного полета 11 337,87 г. .

Такие сверхвысокие скорости ускорения убьют незащищенных людей. Следовательно, либо форма движения должна быть такой, чтобы люди не подвергались воздействию сверхвысокого ускорения, либо должен быть защитный механизм, сводящий на нет любые неблагоприятные последствия. Для последнего защитного механизма одним из самых простых способов сделать это является запуск системы встречного ускорения вручную. Если предположить, что он делает то, что написано на жестяной банке, люди, путешествующие на кораблях со сверхвысоким ускорением, не пострадают.

В научной фантастике используются и другие гипотетические решения. Приводы управления гравитацией и полевые приводы. Манипулятивное объяснение привода с управлением гравитацией состоит в том, что ткань пространства изгибается аналогично тому, как гравитационное поле вызывает искривление пространства, и весь корабль, его содержимое, пассажиры и экипаж могут быть искривлены. ускоряется при любой скорости ускорения, включая сверхвысокие ускорения. Фактически корабль находится в свободном падении в искусственно созданном гравитационном поле. Точно так же, как люди в лифте (извините, американцы, в лифте), падающие в шахту лифта, или космический корабль на орбите вокруг планеты.

Полевые приводы предполагают, что каждая частица космического корабля ускоряется с одинаковой скоростью относительно друг друга. Это приводит к тому, что внутри космического корабля кажущееся ускорение равно нулю. И это несмотря на то, что космический корабль движется по Солнечной системе с ускорением, скажем, в сто тысяч g (100 000 g), но внутри корабля все невесомо (потому что они точно так же находятся в свободном падении). Хотя вдумчивый писатель-фантаст допустит небольшую пробуксовку в ускорении полевого привода, чтобы обеспечить внутреннюю гравитацию в 1 g для комфорта пассажиров и экипажа.

Между прочим, эта космическая капсула, совершавшая один час до Марса и должна была пройти двадцать световых минут, имела ускорение 100 000 g, а фаза ускорения составляла чуть более 100 секунд, чтобы достичь скорости 100 000 км/сек. . В конце поездки ему нужно будет замедлиться еще на 100 секунд.

Чтобы отправиться во внешнюю часть Солнечной системы, потребуется либо скорость, близкая к скорости света, с помощью сверхвысоких ускорений. Например, планета Нептун находится примерно в четырех световых часах, поэтому добраться туда за несколько часов означает либо ускоряться и замедляться на протяжении всего путешествия, либо выбирать высокую конечную скорость, близкую к скорости света. Например, путешествие со средней скоростью, равной половине скорости света, доставит вас туда за восемь часов.

Возможно, придется прибегнуть к медленным сверхсветовым двигателям, когда космический корабль движется со сверхсветовой скоростью от 1,5 с до 4 с. Нижняя предельная скорость достигает Нептуна за два часа сорок минут, а более высокая скорость — ровно через час. Это относится к сверхсветовому приводу типа кнопки, когда вы нажимаете кнопку, и сверхсветовой привод движется с постоянной сверхсветовой скоростью. Для остановки достаточно нажать кнопку выключения.

В качестве альтернативы для быстрых путешествий по Солнечной системе можно использовать прыжковый двигатель со скоростью, превышающей скорость света. Это может иметь конструкцию, в которой прыжковый двигатель требует «зарядки» своих прыжковых двигателей в течение времени, пропорционального расстоянию, которое он должен пройти.

Предположим, что время зарядки составляет одну треть расстояния в световых единицах времени. Например, планета Сатурн находится на расстоянии одного часа. Космический корабль будет заряжать свои прыжковые двигатели целых двадцать минут. Затем он может активировать свой прыжковый двигатель и мгновенно преодолеть расстояние от Земли до Сатурна (не проходя через какие-либо точки пространства-времени между двумя планетами; разве не прекрасны такие прыжковые двигатели).

Этот тип космических путешествий требует чрезвычайно высоких ускорений или скромных скоростей сверхсветового путешествия. Научная фантастика полна подходящих примеров.