Сколько времени потребуется, чтобы пройти 36 световых лет с допустимым ускорением и замедлением?

Недавнее открытие HD85512b всего в 36 световых годах от Земли имеет многообещающие признаки жизни. Предполагая, что мы хотим отправиться туда, мы не можем мгновенно прыгнуть до скорости света (если не принимать во внимание эвфемизмы из StarTrek), нам придется ускоряться обычным способом, наращивая импульс.

Теперь, сколько времени потребуется, чтобы сначала достичь скорости света с таким ускорением, которое не убило бы пассажиров космического корабля? (Мы не можем постоянно разгоняться до 4 g в течение длительного периода времени, потому что это в конечном итоге убьет вас от физического стресса.) Во-вторых, учитывая время, чтобы разогнаться до скорости света, сколько времени потребуется, чтобы преодолеть оставшееся расстояние и достичь наша новая утопия?

Я только что попробовал наивный ньютоновский расчет , включающий ускорение на грамм половину пути, затем развернул корабль и замедлил скорость на грамм . В итоге я двигался быстрее света, так что это должно быть релятивистское вычисление. Короче говоря, вы могли бы, вероятно, приблизиться к с , и в этом случае путешествие заняло бы немного кратное 36 годам.
Вы не дали время на дозаправку, замену масла и так далее. Я предсказываю, что эти вещи, по крайней мере, удвоят ваше время в пути, и это не учитывает строительство и тому подобное. Я рекомендую вам оставаться дома.
Разогнавшись до g и развернув свой космический корабль на полпути, вы доберетесь до Луны за 3 часа и до Марса за 2-3 дня.

Ответы (3)

При постоянном ускорении 1 g на полпути, а затем постоянном замедлении 1 g на оставшейся половине требуется 7 лет по ракетному времени, 38 лет по земному времени:

http://www.cthreepo.com/lab/math1.shtml

Прокрутите вниз до Long Relativistic Journeys и введите свои данные.

Для галактики Андромеды (2,5 миллиона световых лет) это 29 лет по ракетному времени! :)

Отличная ссылка. Будут ли обитатели стареть по земному или ракетному времени? Может быть, периодическое ускорение улучшит время поездки? Я заметил, что увеличение ускорения сокращает время в пути, но сильно влияет на земное время. Просто осознаю, как мало я знаю о физике.. Не надо было заниматься бухгалтерией в старшей школе.
Для астронавтов это всегда ракетное время. Вы не можете сократить время поездки, если не готовы пройти более высокое ускорение. Земное время не сильно меняется, как бы вы ни ускорялись, потому что большую часть времени ракета летит почти со скоростью света. Однако время ракеты сокращается, если вы готовы и способны мириться с сокрушительной силой.
@FlorinAndrei: Он становится короче по сравнению с Землей, но для ракеты и людей внутри все будет в порядке. У них есть другие вещи, о которых нужно беспокоиться, например, чтобы не превратиться в космическую слизь из-за протонов со скоростью около света, сталкивающихся с ними на пути.
Значит, вам нужно топливо только на семь лет? Ура!
Извините, ссылка мертва.
Разве это не симулируется быстрее, чем путешествие на свету, поскольку, когда вы начинаете, пункт назначения находится в 38 световых годах от вас, но чтобы добраться туда, требуется всего 7 лет? Что увидит наблюдатель на ракете, глядя на расстояния до земли и на пункт назначения во время полета?

Поскольку вы все равно проводите мысленный эксперимент, есть по крайней мере два важных инженерных соображения, которые ограничивают это более строго, чем те ускорения, которые могут выдержать люди (которые в любом случае тривиально решаемы с роботами):

(1) Энергетические потребности будут огромными. Какой процент от общей массы должен приходиться на топливо, чтобы обеспечить достаточное количество энергии для ускорения и замедления полезной нагрузки на 36 лет при любом ускорении, которое стоит делать? Я не делал расчетов, но инженерный случай пугает: (топливо+ракета+полезная нагрузка) все должно быть ускорено, топливо может уменьшаться по мере движения, и, возможно , ракета, если у вас есть космический корабль-постановка. Возможно ли вообще, учитывая пределы прочности любых известных материалов, иметь полезную нагрузку размером с несколько человек и средства жизнеобеспечения, достаточно большую ракету, чтобы вместить это и топливо, и заставить уравнения работать? Это вполне может быть ограничивающим фактором для межзвездных полетов, независимо от технологии.

(2) Если двигаться достаточно быстро, даже микрометеорит размером с пыль может нанести смертельный урон. Мне кажется, я где-то читал, что 10% скорости света превращают попадание в пылинку в ядерную бомбу. Таким образом, может быть «предел скорости» намного ниже скорости света, выше которого просто слишком опасно путешествовать.

Хорошие наблюдения, вся научная фантастика, которой нас кормят, делает нас слепыми к критической практичности всего этого.
Я приписал вам новый вопрос physics.stackexchange.com/q/26403
вы могли бы прокатиться на волновом фронте релятивистской струи, которая бы адресовала 1). Не так много для 2), что, вероятно, было бы еще хуже в начале фазы ускорения (из-за релятивистских гамма-лучей) physics.stackexchange.com/a/31916/955
Упоминание «физического стресса» предполагает органический груз и накладывает ограничение на ускорение и, возможно, на безопасную верхнюю скорость транспортного средства. Топливо, однако, вероятно, могло бы выдержать более высокое ускорение и транспортироваться с гораздо более высокими скоростями - либо к месту транзита, разведанному ранее таким же высокоскоростным разведчиком, либо просто для того, чтобы догнать основное транспортное средство на его маршруте.
@lurscher Я хотел бы отметить, что формулировка «релятивистские гамма-лучи» довольно проблематична;)
В принципе, у вас может быть конструкция, которая набирает массу по пути, скажем, зачерпывая ISM и используя его в качестве термоядерного топлива. Это может немного снизить стоимость топлива.
Если вы хотите получить более полное представление о необходимой топливной нагрузке, радиационной опасности и т. д., попробуйте прочитать о релятивистской ракете math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/Rocket/rocket.html.

Вдохновленный словами Дэвида Заславского о том, что «этот сайт на самом деле не о том, что позволяет или не позволяет существующая технология»:-), я хотел бы обсудить возможность, которая с точки зрения технологии является совершенно возмутительной, но кажется осуществимой. с точки зрения физики. Какое максимальное постоянное ускорение может выдержать человек? Согласно другому ответу, это 4g. Может быть, так. Может быть, несколько больше. Может быть, несколько меньше. Это не имеет большого значения. Однако, насколько я понимаю, есть одно исключение: если ускорение вызвано силой тяжести, последняя действует одинаково на все части человеческого тела. Таким образом, он не вызывает относительных перемещений и не убивает. Более того, по принципу эквивалентности свободное падение ощущается как движение по инерции (насколько мне известно, акселерометр в свободном падении регистрирует нулевое ускорение). Поэтому теоретически мы могли бы поднять огромное небесное тело (скажем, Солнце) и позволить человеку свободно упасть на него. Я предполагаю, что ускорение свободного падения у поверхности Солнца составляет около 28 g, поэтому, если мы будем разгонять Солнце с таким ускорением, человек будет свободно падать на него, пока Солнце разгоняется (если он / она движется в том же направлении). направлении, как Солнце), не будучи убитым ускорением (он/она будет нуждаться в защите от солнечного излучения, но будет защищен от метеоритов Солнцем). Таким образом, продолжительность полета может быть значительно сокращена. Однако собрать средства на такое путешествие — задача не из легких :-) Я предполагаю, что ускорение свободного падения у поверхности Солнца составляет около 28 g, поэтому, если мы будем разгонять Солнце с таким ускорением, человек будет свободно падать на него, пока Солнце разгоняется (если он / она движется в том же направлении). направлении, как Солнце), не будучи убитым ускорением (он/она будет нуждаться в защите от солнечного излучения, но будет защищен от метеоритов Солнцем). Таким образом, продолжительность полета может быть значительно сокращена. Однако собрать средства на такое путешествие — задача не из легких :-) Я предполагаю, что ускорение свободного падения у поверхности Солнца составляет около 28 g, поэтому, если мы будем разгонять Солнце с таким ускорением, человек будет свободно падать на него, пока Солнце разгоняется (если он / она движется в том же направлении). направлении, как Солнце), не будучи убитым ускорением (он/она будет нуждаться в защите от солнечного излучения, но будет защищен от метеоритов Солнцем). Таким образом, продолжительность полета может быть значительно сокращена. Однако собрать средства на такое путешествие — задача не из легких :-) продолжительность полета может быть значительно сокращена. Однако собрать средства на такое путешествие — задача не из легких :-) продолжительность полета может быть значительно сокращена. Однако собрать средства на такое путешествие — задача не из легких :-)