В книге «Проблема трех тел 2: Темный лес» писатель Лю Цисинь подробно описывает своего рода жидкость, богатую кислородом, которая попадает в легкие человека и, таким образом, минимизирует эффекты ускорения. Если мы предположим, что эта жидкость затопила корабль и что экипаж обучен выдерживать большие перегрузки, мы можем оценить, что экипаж может выдержать почти 50 g постоянного давления, в то время как внутри жидкости будет ощущаться 1,5 g. Быстрая обратная математика предполагает, что ускорение и деацелляция займут около 17 часов. Если дополнительные 2 часа требуются как для запуска, так и для получения капсул, вся операция может занять около 72 часов или 3 дня, не причиняя физического ущерба экипажу.

Если вернуться к Ньютону, то$t_0-t_1=t_2-t_f$((де)ускорение) = 30 дней,$t_2-t_1$(обратное) = 55-60 дней (60 часов +0,8 г не сэкономят много времени, но могут быть использованы для коррекции курса перехвата). Итого около 4 месяцев (нужно время на маневры и отдых). Поскольку максимальный гамма-фактор составляет всего$\sqrt{1-0.01} = 1-0.005$, релятивистские эффекты дадут вам замедление менее чем на полдня, и мы можем придерживаться этих классических чисел - ошибка будет меньше, чем наши приближения.

Таким образом, вы можете выполнять до 3 работ в год.

1g - это огромное ускорение!

PS на малых релятивистских скоростях иногда проще посчитать в классике и потом вводить релятивистские поправки. Который можно легко рассчитать, используя приближенную формулу$\sqrt{1-x} = 1-x/2$

ksbes ответил на основную часть вопроса, но я хотел бы немного переформулировать его, чтобы показать, насколько ужасна эта идея.

Ваши буксиры, масса$m_t$нужно толкать баржу, масса$m_b$до 0,1с и замедлить вторую баржу с 0,1с. Им также необходимо изменить направление своего вектора скорости в промежутке между ними, замедляя собственную массу до скорости 0 относительно их начальной точки, а затем снова возвращаясь к 0,1с. Если бы буксир совершал поездку самостоятельно, ему понадобился бы$\Delta_v$0,4с. Вообще говоря, вы не хотите$\Delta_v$значительно превышает скорость истечения вашей ракеты, и единственное, что имеет такую ​​высокую скорость истечения, — это ракета с лучевым сердечником на антиматерии (на данный момент мы проигнорируем неправдоподобность такой ракеты) с$v_e$около 0,33с.

Работа задним ходом, торможение$\Delta_v$будет 0,1с, при массе$m_t + m_b$.

Итак, джентльмен по имени Роберт Фрисби сделал интересную статью о космических кораблях с лучевым сердечником ( Как построить ракету на антивеществе для межзвездных полетов ), где он отмечает, что нормальные уравнения дельта-V не применимы к ракетам на антивеществе, потому что нагрузка масса вовлекает просто вверх и исчезает (точнее, превращается в смертоносные гамма-лучи, но по одной проблеме за раз). Вместо этого вы должны использовать другое уравнение для вычисления соотношения масс вашего корабля:

где$a$это доля массы, вылетающей из задней части вашей ракеты, по сравнению с массой, попадающей в реакционную камеру... Ракета Фрисби на антивеществе имела$a=0.22$. Во всяком случае, это дает соотношение масс фазы разгона и торможения 2,55 (например, масса топлива в 2,55 раза превышает сухую массу буксира и баржи). Уравнение соотношения массы ядра без луча даст больше, чем 1,35, так что вы уже можете видеть, что все становится неловко.

Для фазы торможения требуется масса топлива$m_{p3} = 1.55(m_t + m_b)$. На этапе оборота требуется$\Delta_v$0,2с, и, таким образом, массовое отношение 4,44. Он также должен толкать топливо, используемое для фазы торможения, что дает массу топлива$m_{p2} = 3.44(m_t + m_{p3})$. Фаза повышения требует$\Delta_v$0,1c, и ему нужно толкать баржу и оставшееся топливо, давая массу топлива$m_{p1} = 1.55(m_t + m_b + m_{p2})$. Это дает требуемую начальную массовую долю$16.1466m_t + 10.8146m_b$. Допустим, буксир в 100 раз меньше баржи. Это означает, что на каждую тонну веса баржи требуется почти пять с половиной тонн чистого антивещества . И это даже не на тонну груза, ведь есть корпус баржи, экранирование, навигация, системы маневрирования и стыковки и все остальное! О, и строительство корабля с таким высоким отношением масс — дополнительная сложная инженерная задача, особенно когда вы говорите об удержании антивещества!

Это хуже , чем просто привязать подходящую ракету на антивеществе к барже и позволить ей разгоняться и тормозить, потому что вы тратите топливо на свой буксир. $\Delta_v$для одной баржи будет всего 0,2с, а при массовом отношении 4,44 вам потребуется всего около 1,72 тонны антивещества на тонну баржи!

Если вы использовали одну ракету на антивеществе для разгона и комбинацию магнитного парашюта , солнечного паруса, парусного луча или другой тормозной системы, не основанной на ракетах, вы немедленно снизите стоимость топлива за запуск до чуть более трех. четверть тонны антивещества на тонну баржи, плюс любые требования к мощности тормозной системы (что может быть сделано с использованием солнечной энергии или синтеза, как представляется целесообразным, что будет дешевле, проще и безопаснее). Черт, может быть, теперь вы можете использовать свой луч и для фазы разгона, и избежать всего опасного дела с антивеществом.

Теперь нет буксира, человеческим экипажам не нужно проводить месяцы и месяцы в крошечном жестяном ящике на опасных скоростях, привязанных к многим-многим тоннам ужасно нестабильного топлива, где любая из тысячи маленьких проблем испарит их в одно мгновение. Без обслуживания буксиров. Нет необходимости в спасательных операциях по спасению экипажа, если что-то пойдет не так (вы собирались это сделать, верно?).

Более чем в семь раз дешевле за запуск (или больше, если у вас лучевой запуск), гораздо безопаснее, без несчастного экипажа. Что не нравится? И даже если вам это не нравится, вы рискуете, что кто-то другой установит эту дешевую безопасную альтернативу вместо вас, и тогда где вы будете?