Как быстро 1G доставит вас туда?

Если у вас есть энергия для постоянной тяги в 1G, сколько времени потребуется, чтобы добраться до планет в нашей Солнечной системе? Как долго для 5 ближайших солнечных систем?

Предположим, что вы переворачиваетесь и замедляетесь на полпути.

«1 г тяги», направленный прямо вверх, уравновесит гравитацию и приведет к тому, что вы будете парить. «1g» (как я прочитал) — это ускорение, вызванное гравитацией Земли; если это то, как вы на самом деле это определяете, то ваше ускорение уменьшается по мере того, как вы удаляетесь (и «чувствуете меньшее притяжение») от Земли. Конечно, вам не нужно указывать прямо вверх, и предположение TidalWave о том, что вы имели в виду 9,8 м/с/с , вероятно, верно, но обратите внимание, что даже в этом случае его ответ дает вам минимум , например, если вы можете повернуться . от гравитации и атмосферы (и допущений, которые он упоминает вверху).
@hunter2, вы правы, 1 г тяги не унесет вас с планеты. Предполагается, что начальная точка находится на орбите, 1 г тяги во время длительного полета обеспечивает тягу и имитацию гравитации.

Ответы (3)

Считая ускорение постоянным, г знак равно ( 1 / 2 ) а т 2 . Таким образом, построенное во времени пройденное расстояние представляет собой красивую параболу.

Если вы хотите, чтобы время, необходимое для прохождения определенного расстояния, легко манипулировать г знак равно ( 1 / 2 ) а т 2 .

т знак равно 2 г / а

Если вы используете метры и секунды в качестве единиц измерения, а знак равно 9,8 м е т е р с / с е с 2

Чтобы преодолеть половину расстояния до Луны, потребуется около 1,75 часа. Другая половина расстояния, потраченная на замедление, займет такое же количество времени.

введите описание изображения здесь

Используя дни и а.е. (астрономические единицы), мы можем увидеть, что 3 дня составят около 2,5 а.е. (на полпути к Юпитеру). 4,5 дня дадут вам 5 а.е. (на полпути к Сатурну). 9 дней дадут вам 20 AU (более половины пути к поясу Койпера)

введите описание изображения здесь

С межзвездными расстояниями все сложнее. В ньютоновской механике v = at, поэтому потребуется немногим меньше года, чтобы достичь c при ускорении в 1g. Но теория относительности этого не допустит, мы можем приблизиться только к c.

Наша ньютоновская модель работает нормально в течение почти года ускорения, после чего теория относительности разрушает эту прекрасную параболу:

введите описание изображения здесь

Через 1 год при 1 g мы пройдем 0,5 световых года, и наша скорость будет близка к максимальной. Там после того, как мы движемся близко к c, так что добавьте чуть больше года на каждый световой год расстояния.

Ваше «добавьте чуть больше года на каждый световой год расстояния» верно для стороннего наблюдателя, но для кого-то на борту корабля ньютоновская модель верна для всех расстояний (измеренных до начала ускорения): сжатие Лоренца сократит Вселенную во время путешествия, чтобы создать видимость ньютоновской физики.
Красивый ответ. Я просто хочу отметить, что, поскольку весь вопрос является теоретическим, почему бы не игнорировать массу? если мы позволим себе предположить, что a=9,8 м/с/с, то это не зависит от массы, так что относительность не представляет большой проблемы.
@Mark Я разбил путешествие на этапы по 35,4 дня, каждый из которых ускорялся на 0,1 c. Через 354 дня я получил около 0,76 ц, а пассажиры получили 300 дней. Я не уверен, что это правильно, меня не устраивает специальная теория относительности. Я не думаю, что ни посторонний наблюдатель, ни ускоряющиеся пассажиры не увидят то, что кажется ньютоновской вселенной.
@Марк, не совсем так. В конце концов, если вы наблюдаете, как предметы падают в условиях постоянной гравитации, вы все равно не можете увидеть, как они превышают скорость света, а это означает, что ньютоновская физика не работает даже с точки зрения корабля.
@MaudPieTheRocktorate, если вы наблюдаете, как предметы падают в условиях постоянной гравитации, вы сторонний наблюдатель, а не человек на борту корабля.
@ Марк Нет, это будет выглядеть и чувствоваться очень не по-ньютоновски. Существуют игры и симуляции, в которых для эффекта скорость света занижается. Вещи становятся действительно странными. См., например , gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light или эту классику: apod.nasa.gov/apod/ap111018.html .
@ Тиана, конечно, визуальные эффекты неньютоновские, но время в пути - нет.
@mark нет, это не линейная вещь; легко убедиться, что замедление времени и лоренцево сокращение не нейтрализуют друг друга красиво и чисто, как вы предлагаете

Без учета времени, затрачиваемого на орбитальное маневрирование, разворота на полпути на 180° для замедления, с учетом ближайшего расстояния планет (и Луны) от Земли и без учета расхода топлива (т. е. буквальное постоянное ускорение 1g):

  • Луна/Луна :
    Ближайшая к Земле ( Суперлуна ): 356 577 км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 2 ч 22 м 12
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 3 ч 20 м 24 с

  • Меркурий :
    ближайший к Земле: 77,3 млн км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 1 д 10 ч 52 м 48
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 2 д 1 ч 19 м 12 с

  • Венера :
    Ближайшая к Земле: 40 млн км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 1 д 1 ч 5 м 2
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 1 д 11 ч 28 м 48 с

  • Марс :
    Ближайший к Земле: 65 миллионов км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 1 д 7 ч 58 м 5
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 1 д 21 ч 13 м 1 с

  • Юпитер :
    Ближайший к Земле: 588 миллионов км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 4 дня 0 ч 11 м 2
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 5 д 16 ч 2 м 2 с

  • Сатурн :
    Ближайший к Земле: 1,2 миллиарда км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 5 дней 17 ч 25 м 1
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 8 д 2 ч 20 м 24 с

  • Уран :
    Ближайший к Земле: 2,57 млрд км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 8 д 9 ч 6 м 0
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 11 д 20 ч 24 м 0 с

  • Нептун :
    Ближайший к Земле: 4,3 миллиарда км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 10 д 20 ч 7 м 48
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 15 д 7 ч 52 м 48 с

  • Плутон :
    Ближайший к Земле: 4,28 миллиарда км
    Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , без замедления): 10 д 19 ч 31 м 12
    с Время в пути (при 9,80665 м/с 2 , замедление на полпути): 15 д 7 ч 1 м 12 с

Сейчас поползу обратно в свой угол... ;)
Будет небольшая разница в зависимости от скорости каждой планеты во время запуска, но она должна быть достаточно близкой.
Вы можете добавить один для основного пояса?
@TildalWave Я предполагаю, что ваше «замедление на полпути соответствует скорости Земли», а не скорости целевой планеты? (в этом случае вы все еще двигаетесь очень быстро относительно планеты)

Согласно Википедии, межзвездное путешествие на скорости 1G займет примерно 1 год + расстояние в световых годах. Например, для Проксимы Центавра (4,2 световых года) потребуется 5,2 года.

Но это время с точки зрения стационарных наблюдателей в точке отправления. Продолжительность поездки с точки зрения путешественника будет меньше из-за эффекта замедления времени, предсказанного теорией относительности Эйнштейна. Чем больше расстояние, тем больше скорость с точки зрения неподвижного наблюдателя. С точки зрения стационарного наблюдателя скорость ускорения путешественника будет уменьшаться по мере приближения к скорости света. Путешественник не увидит разницы между их скоростью и скоростью света. Вместо этого они будут ощущать время со все более медленной скоростью, что фактически приведет к тому, что расстояние до пункта назначения станет короче.

Из-за эффекта замедления времени ускорение в 1G должно быть достаточным для перемещения в любую точку нашей галактики менее чем за время жизни с точки зрения путешественника, но не стационарного наблюдателя.

Подробнее об эффекте замедления времени читайте в книге Стивена Хокинга «Краткая история времени».

Статья в Википедии о межзвездных путешествиях с постоянным ускорением: en.wikipedia.org/wiki/Space_travel_using_constant_acceleration
Используйте привод Алькубьерре, чтобы уменьшить относительность (если это возможно..) :)
@MikeP Двигатель Алькубьерре, безусловно, захватывающая идея, но, к сожалению, самые последние расчеты осуществимости показывают, что для его работы потребуется «выход энергии цивилизации типа III». К сожалению, это так далеко продвинулось, что мы даже не пишем об этом в научной фантастике.