Как ускорить живые существа очень быстро, не убивая их?

Жидкостное дыхание и рельсотроны с питанием от черных дыр

Полное погружение тела в жидкость с удалением воздуха из легких позволит достичь максимального ускорения. Без опорожнения легких человек может выдержать 24 г без какой-либо заметной боли . Это исследование обнаружило:

Исследования на мышах на животных показали, что там, где летальный порог времени ускорения для мышей, погруженных в воду, составляет около 1300 Gx в течение 15 секунд, когда их легкие опорожнены от воздуха, максимальное ускорение достигает 3800 Gx в течение более 15 минут без каких-либо физических повреждений.

Примечание. Gx — это ускорение по положительной оси X, как если бы вы сидели в транспортном средстве.

Далее в исследовании упоминается, что мыши в этом случае использовали не жидкостное дыхание, а экстракорпоральное кровообращение . Здесь кровь перекачивается через отдельную систему и насыщает ее кислородом. Несмотря на сложность и невообразимо ужасающий процесс, этот процесс позволил бы человеку повиснуть в жидкости, в которой он иначе утонул бы, не убивая его. Максимальное ускорение будет меньше для человека, подвешенного в любой известной пригодной для дыхания жидкости, такой как перфторуглерод, потому что эта жидкость значительно более плотная, чем человек.

У них нет твердых цифр для фактического максимального ускорения, которое может выдержать человек, но объясните, что:

Трудно оценить предельное ускорение, возможное с этой установкой, но предположительно оно может превышать сотни g.

Сотни г. Это кажется консервативным, учитывая исследования на мышах. В любом случае, это захватывающе, как пишет газета:

Совершенно новые концепции, такие как магнитные рельсотроны, также могут быть рассмотрены для пилотируемых полетов, если будет экспериментально подтверждено, что физиологические напряжения, вызванные высокими ускоряющими нагрузками, исчезают при использовании этого типа установки.

Некоторые научно обоснованные дополнения.

Вот оно. Используйте черные дыры для создания рельсовых пушек, которые запускают людей (и реактивную массу для замедления) для транзитов внутри системы. Для того, чтобы покинуть солнечную систему, вы можете включить двигатель черной дыры на одиннадцать и разогнаться до 400g до звезд. Они прибудут к месту назначения гораздо быстрее, чем эти дураки, плетущиеся со скоростью один g.

Что касается высокого ускорения (или его отсутствия), покойный Роберт Л. Форвард написал о нескольких интересных идеях и как ученый/инженер, и как писатель-фантаст.

В Солнечной системе расточительно ускорять и замедлять груз, когда в конце концов вы просто уравновешиваете импульс. Подумайте, чем космический лифт отличается от ракеты, особенно если он уравновешен приближающимся грузом.

Возьмите длинный шест и быстро раскрутите его в пространстве. Ступица, где он вращается, является удобным местом для стыковки, а затем рельсы тягача тянут его к одному концу, где он освобождается и выбрасывается к месту назначения. Точно так же рука может поймать входящий стручок и доставить его к концентратору для освобождения.

Грузовая капсула будет ощущать большую силу перегрузки, пока ее держат на колесе. Энергия и раскрутка троса могут быть сбалансированы между входящими и исходящими потоками, так что для того, чтобы добраться отсюда туда, не требуется притока новой энергии.

Для пилотируемых капсул способ терпимости к ускорению позволил бы это использовать.

Для черных дыр и т.д. "Рогатка" задействует гравитацию и корабль не чувствует никакого ускорения . Когда «Новые горизонты» проходили позади Юпитера, он набирал угловой момент за счет того, что Юпитер немного его терял, замедляя свою орбиту вокруг Солнца. Корабль разогнался до 4 км/с, что немного в масштабах Солнечной системы, но сэкономило 3 года, или в других целях может сэкономить топливо и расходы.

Если вы сожмете Юпитер в черную дыру, используя монолит Кларка или что-то в этом роде, вы сможете пройти гораздо ближе к массе и получить большее притяжение. Но вы ближе только на короткое время, так что у вас убывающая отдача, и это не дает столько, сколько вам хотелось бы. В этом случае близкое столкновение вызвало бы приливные силы , и корабль почувствовал бы напряжение, а пассажиры испытали бы большую перегрузку, как в рассказе Нивина « Нейтронная звезда» .

Цепь черных дыр с массой Сатурна абсурдна. Как и обычные планеты, они должны быть разнесены на миллиарды миль друг от друга, и они полезны только тогда, когда правильно выстроены.

Теперь вернемся к Форварду: представьте сверхплотный материал (не черная дыра, но достаточно плотный, чтобы гравитация была полезна) в форме тора. Он вращается, так что видно, как точка на его поверхности проходит через отверстие и кружится вокруг конечности (подумайте о движении носка, когда вы его носите).

Это вызвало бы гравито-магнитный эффект, и объект, летящий через отверстие, получил бы ускорение. Опять же, это ускорение не ощущается кораблем, поскольку оно влияет на каждую его часть. Но неравномерность будет отмечена как перегрузка.

Если бы у вас был набор колец, чтобы корабль проходил через одно за другим, он мог бы набирать ускорение. Из чего вы его делаете, как не даете ему свернуть в шар, как он выворачивается наизнанку, как кольцо дыма, и как пополняете спин после использования? Если вы сможете это построить, сохранение биологических тел не будет проблемой. Две темы не должны пересекаться, если только это не найденный артефакт или что-то в этом роде.

Теперь рассмотрим «рейлган» любой технологии. Не гравитационное, а, может быть, электрическое или даже пневматическое: что угодно. Предположим, вы можете получить непрерывное ускорение, а не просто точки высокого ускорения с промежутками от одного к другому. Какой длины должен быть ствол при весе 100 г, чтобы разогнать его до ультрарелятивистских скоростей?

Смотрите эту страницу для математики. Вот немного GEL , если кто-то, кто знает, как его использовать, хочет создать несколько графиков:

c = 1; # units used: c is 1 lyr/yr
g = 1.03; # 1g is 1.03 lyr/yr^2

function f_t (a,T) = (c/a) * sinh(a*T/c)
function f_d (a,T) = (c^2/a) * (cosh(a*T/c)-1)
function f_v (a,T) = c * tanh(a*T/c)
function f_T (a,t) = (c/a) * asinh(a*t/c);

day = 1/365.25
t = day
a = 100*g

T = f_T(a, t)   # proper time
d = f_d(a,T);  # distance traveled
v = f_v(a,T);  # velocity

display ("distance in miles", d*5.87849981e12)
display ("final velocity", v)

Таким образом, если бы ваш рельсотрон мог дать непрерывное ускорение в 100 g в течение одного дня, конечная скорость снаряда составила бы всего 27% с, а длина устройства составила бы 2¼ миллиарда миль.

Через два дня вы достигаете 49% c, а длина ствола должна составлять 8,5 миллиардов миль.

Что кто-то говорил об ультрарелятивистских скоростях, что рогатка (или небольшое их количество) может разогнаться до 0,99с? Давайте усилим: 400 г непрерывного ускорения в течение 8 дней. И рельсотрон длиной более 83 миллиардов миль.

Орбита Седны и вполовину меньше. На этой диаграмме обратите внимание на фиолетовую орбиту Плутона.

зачем иметь высокое ускорение конечной точки, если доступно непрерывное ускорение 1g?

Кто-то ранее думал, что высокое ускорение только в конечной точке даст более короткое время прохождения, чем непрерывное ускорение 1g. Моя собственная интуиция подсказывает, что любой внешний механизм (рейлган), достаточно компактный, будет работать недолго, прежде чем корабль покинет механизм. Непрерывное ускорение накапливается со временем, и у вас есть все время, чтобы использовать его. Таким образом, пушка никак не может доставить корабль к месту назначения (или на полпути, когда оба корабля используют один и тот же бортовой двигатель, чтобы показать себя) раньше, чем двигатель 1g.

С точки зрения собственного времени на борту, ограничение скорости не такое. Из внешнего мира два корабля, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, пройдут через одно и то же время. Но на борту тот, у кого большее расширение, будет испытывать меньше времени во время полета. Так что чем больше, тем лучше, с точки зрения пассажиров.

Преимущество чего-то вроде рогатки или внешнего маслоотражателя любого типа заключается в том, что вы оставляете двигатель позади и вам не нужно нести весь этот вес и топливо, и вы можете использовать сохранение встречного импульса туда и обратно, чтобы уменьшить фактическую необходимую энергию. . Таким образом, даже если бы вы могли построить 1-граммовый корабль, это был бы роскошный пассажирский лайнер, в то время как грузовой Walmart использовал бы вращающийся трос для сырья в одном направлении и готовой продукции в другом.

Интересная особенность использования гравитационной рогатки заключается в том, что корабль находится в свободном падении во время маневра, поэтому экипаж также не почувствует большого ускорения.

В зависимости от размера черной дыры экипаж может оказаться в некоторой опасности при приближении к горизонту событий, поскольку массивные гравитационные градиенты вызовут прилив на человека, корабль и все оборудование. Слишком близко вся структура может быть разорвана (ученые называют это «спагеттификацией»). Для микрочерных дыр это, вероятно, не будет проблемой, но небольшой размер создает две разные проблемы:

1. Они очень малы по определению, поэтому их гравитационное влияние будет минимальным. Вы хотите запустить вокруг массивных объектов передачу импульса от них к вам (то есть к Юпитеру), а не черную дыру с массой небольшого астероида.

2. Маленькие черные дыры имеют тенденцию испаряться, выделяя все больше энергии. Этот экспоненциальный выброс энергии нанесет ущерб вашему кораблю, если только вы не готовы каким-то образом использовать его. Солнечные паруса, развернутые очень близко к Солнцу, рассчитаны на то, чтобы генерировать большое ускорение, достаточное для того, чтобы вывести космические корабли из Солнечной системы на скорости 3G и достичь Альфы Центавра за 1000 лет. Более легкие беспилотные зонды рассчитаны на то, чтобы разгоняться намного сильнее, хотя использовать их для полета человека было бы довольно сложно.

Возможно, составная система микрочерных дыр сработает. Звездолет, оснащенный огромным световым парусом, получает энергию испаряющейся черной дыры для разгона до гравитационного двигателя. Вместо одной маленькой черной дыры инженеры устроили так, чтобы большое количество черных дыр вращалось вокруг общего центра (подумайте о карусели черных дыр), и корабль использует объединенную гравитационную и кинетическую энергию «карусели». круглый», чтобы сделать рогатку. Кто-то с лучшими математическими способностями может сделать расчеты на этом.

Алькубьер Драйв

Используйте пузырь противоположно расширяющегося и сжимающегося пространства-времени, чтобы толкать/притягивать своих путешественников. Поскольку местная система отсчета изолирована от гравитационного шума остальной Вселенной, они не подвержены инерции и могут ускоряться практически с любой скоростью.

Если ваша цивилизация уже производит черные дыры, то я полагаю, что для них было бы тривиально использовать эффект Вудворда для производства отрицательной массы, необходимой для двигателя Алькубьерре.

Ну, я не тот, кто может ответить на ваш вопрос с помощью переменных или чего-то еще, но я могу довольно хорошо мыслить логически. Суть попытки двигаться очень быстро, не убивая людей, не причиняя каких-либо травм или изменений в теле, что является мошенничеством для живого существа, заключается в том, что вы, скорее всего, захотите смоделировать сильное торнадоподобное магнитное поле. Он должен быть прочным, чтобы его нельзя было включить или выключить без доступа к панели управления магнитного провайдера или канала, как бы вы его ни назвали. Также он должен быть похож на торнадо. Вы спросите, почему? Дело в том, что торнадо, если вы их знаете, заключается в том, что, несмотря на то, что они обладают разрушительной силой, их середина на самом деле очень мирная. пример не только торнадо, но и самого ветра имеет какое-то отношение к фразе «мир перед бурей» или как она называется по-английски. Вы видите, когда вы испытываете действительно спокойную погоду, а затем внезапно начинается буря, это потому, что вы находитесь посередине вокруг которого потоки ветра вызывают дождь с движущимися облаками таким же образом и делают их более плотными под давлением, оказываемым на них. Так что я думаю, это ответ на ваш вопрос.

Простая математика подскажет вам, что с ускорением в 1G (~ 10 м/с2) вы достигнете скорости света (299792458 м/с) в течение года, если сможете ее выдержать. Это самое быстрое, что вы могли бы уйти "далеко".

1 год, чтобы достичь скорости света, — это относительно небольшой промежуток времени по сравнению с тем, как долго вам придется путешествовать со скоростью света, чтобы добраться куда-нибудь с пользой.