Извиняюсь за длинный вопрос.
Со всеми предположениями, связанными с недавно открытыми планетами размером с Землю, удаленными «всего» на 40 световых лет, я пересматриваю более ранние размышления о способах отправки межзвездных зондов в полезном временном масштабе (например, менее тысячи лет).
Если бы мы собирались использовать какой-то линейный ускоритель или рельсовую пушку (я недостаточно хорошо понимаю различия, чтобы знать, что лучше всего применить), чтобы «выстрелить» зондом субкилограммового масштаба в другую солнечную систему, как вы пойдете? о расчете "дульной скорости", достигаемой с использованием коэффициентов энерговклада и длины? Я полагаю, что часть «субкилограмм» не так важна, за исключением установки области действия переменной ускоренной массы, но я хотел установить пределы того, что я пытаюсь обнаружить.
Связанные вопросы:
Начните с элементарной физики. Сила = масса, умноженная на ускорение (F=ma). Мне проще всего начать с 1 кг, а затем увеличивать или уменьшать его по мере необходимости. Какую скорость вы хотите достичь? Конечная скорость равна начальной скорости плюс ускорение, умноженное на время (v1 = v0 + at). Переведите сорок световых лет в метры (это легко сделать с помощью онлайн-калькуляторов). 40 световых лет = 3,784292e+17 м. Мне нравится округлять до простой единицы, от 3 x 10^17 до 4 x 10^17. Возьмем 4 x 10^17, потому что оно будет хорошо делиться со следующим значением.
Время — это расстояние, деленное на скорость. Вы хотите добраться до системы менее чем за 1000 лет. Перевести годы в секунды. Опять же, это легко сделать с помощью инструмента веб-поиска. 1000 лет = 3,1556926 х 10^10 секунд. Скажем, 4 x 10 ^ 10 секунд для более низкой скорости (из-за большего времени). Итак, скорость равна 4 х 10^17 / 4 х 10^10, то есть нужно достичь скорости 1 х 10^7 м/сек, или 10 х 10^6 м/сек в инженерной форме.
Допустим, вы строите ускоритель длиной 10 000 км или 10 х 10 ^ 6 метров. Среднее ускорение — это изменение скорости на удвоенном расстоянии (v1^2 - v0^2)/2s . Итак, (10 х 10 ^ 6 м/с) / 2 х 10 х 10 ^ 6 м = 5 х 10 ^ 6 м/с ^ 2 . То есть около 49 млн г.
На данный момент вы можете видеть, что ваш ускоритель — будь то рельсовая пушка, винтовая пушка или выдувной дротик — должен быть намного длиннее 10 миллионов метров, если вы хотите, чтобы нормальные материалы выжили. Если бы ускорение было хотя бы в 1000 раз больше, некоторые макроскопические объекты могли бы выжить. Нам нужен ускоритель (больше, чем) на 10 миллионов километров. Вот почему Стивен Хокинг говорит об использовании лазерных лучей, запускаемых в космос; он не хочет строить в космос трубу длиной в несколько миллионов километров. Физики-теоретики не зарабатывают так много денег.
Ускорение – это изменение скорости по мере изменения времени. Переставляя, мы находим, что время равно 10 х 10 ^ 6 м/с / 5 х 10 ^ 6 м/с ^ 2 = 2 секунды.
Кинетическая энергия равна 0,5 массы x скорость ^ 2, то есть 5 x 10 ^ 12 джоулей. Мощность - это энергия, деленная на время, поэтому 2,5 x 10 ^ 12 Дж/сек. Скажем, 2x10^12 Дж/с или 2 ТВт. Это много солнечных батарей. Если солнечный свет излучает 1500 Вт/м^2, а наши солнечные панели эффективны на 30 %, нам потребуется более 4x10^9 м^2 солнечных панелей, чтобы обеспечить такое количество энергии за такое же время. Конечно, мы могли бы использовать конденсатор и массив меньшего размера.
UIDAlexD
Уве