Ускорение огромного космического корабля

Какая мощность вам понадобится, чтобы разогнать космический корабль в четыре петатонны на 1g в течение года? Этого должно быть достаточно, чтобы достичь околосветовой скорости, что идеально подходит для межзвездного путешествия, но мне интересно, насколько осуществимы эти временные рамки, поскольку для этого, очевидно, потребуется много энергии (не знаю, сколько, но определенно много). и я хочу, чтобы мои генераторы антиматерии оставались реалистичными, в пределах от нескольких граммов до килограмма в день на генератор.

Я полагаю, проще говоря, сколько мощности мне потребуется, чтобы разогнать этот массивный космический корабль, и нужно ли мне корректировать временные рамки для достижения максимальной скорости? Или, в качестве вторичного возможного решения, было бы все еще научно правдоподобно, если бы я увеличил мощность своих генераторов антивещества дальше, чем это?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Хорошо, я ошибся в своем вопросе и сказал петатоны вместо тератонов (масса этого корабля будет где-то около 5,5–15 кг). Используя этот новый вес и предполагая, что для достижения полной скорости требуется 10 или 100 лет вместо 1, насколько уменьшится потребляемая мощность? Могли бы вы использовать гравитацию больших планет для дальнейшего снижения энергопотребления?

Этот вопрос сильно зависит от того, насколько эффективны ваши двигатели. Вы не можете просто указать «сколько мощности» требуется, потому что «мощность», необходимая для разных двигателей, производящих разную тягу, сильно различается. В качестве сюжета вы можете заставить свои футуристические двигатели производить столько тяги, сколько вам нужно (например, они настолько эффективны, насколько вам нужно).
мощность в год? Ватт - это уже работа в единицу времени. В год или в секунду, это то же самое.
@ Mołot, но у мощности есть некоторые странные единицы измерения, которые люди действительно используют: Дж / с, кВт-ч, МВт-ч и т. Д.
@PipperChip Так? Я как раз обращался к первому абзацу. Неважно, предназначено ли ускорение оставаться на уровне 1 г в течение года или в течение 5 минут. Требуемая мощность точно такая же.
5E15 кг или 5E12 тонн, при 1E9 тоннах на кубический километр воды, вы имеете массу, эквивалентную 5500 кубическим километрам воды. Это довольно большой корабль. Что ты делаешь?

Ответы (1)

Физика

Ну, мощность - это просто мера мощности. Мощность – это количество энергии в единицу времени. Более того, вы можете использовать концепцию работы , чтобы выяснить, сколько энергии вам нужно высвобождать в течение года.

В переменных:

Вт "=" Ф г "=" Δ К Е
где W — работа или энергия, производимая силой, F — сила (в ньютонах), d — расстояние (в метрах) и Δ К Е есть изменение кинетической энергии.

и

п "=" Вт / с
где P — мощность, W — проделанная работа, s — время (в секундах)

Мы знаем, что космический корабль будет ускоряться на 1 g примерно за 1 год. Это очень приблизит вас к скорости света, поэтому мы аппроксимируем ее как c. (Да, на самом деле вы никогда не достигнете скорости света, но давайте просто скажем, что вы подойдете «достаточно близко» ) . 1,798 * 10 35 Дж из своих реакторов на антивеществе. Разделите это на секунды в году , и вы получите колоссальное 5.701 * 10 27 Вт !

Используя известное уравнение Эйнштейна , это означает, что вам потребуется около 2.01 * 10 18 к г преобразовать в чистую энергию. Это около 40% атмосферы Земли , преобразованной в чистую кинетическую энергию. Это соответствует сжиганию примерно в 69 раз общей биомассы земли каждый день !

Конечно, вы можете подбирать астроиды, кометы и другие подобные вещи по пути и, вероятно, никого не злить, но это очень много! Это также предполагает, что в вашем двигателе нет недостатков, которые в противном случае значительно увеличили бы необходимую массу!

Сжигайте килограмм в день

Взятие килограмма материи каждый день звучит «разумно» для межзвездного корабля, но это только дает 8.988 * 10 16 Дж каждый день.

Это займет у вас 5.477 * 10 15 Д Е А р С чтобы набрать скорость.

В заключение

Я предлагаю брать только то, без чего вы не можете жить. Масса вашего космического корабля значительно увеличивает необходимую энергию. В качестве альтернативы можно каждый день брать 69 копий всех живых существ на Земле и загружать их в двигатели корабля!

Я думаю, вы могли бы собирать астероиды или кометы и использовать их... Я имею в виду, жизнь не редкость или что-то в этом роде . Я уверен, что огромную пасть смерти, которой является этот корабль, никто не заметит. Кроме того, я слышал, что жизнь — это возобновляемый ресурс.

Эш. Это эээ... будет проблемой. Хорошо, я ошибся в своем вопросе и сказал петатоны вместо тератонов (масса этого корабля будет где-то 5,5-15 кг). Используя этот новый вес и предполагая, что для достижения полной скорости требуется 10 или 100 лет вместо 1, насколько уменьшится потребляемая мощность? Могли бы вы использовать гравитацию больших планет для дальнейшего снижения энергопотребления?
Похоже, вы рассчитали это из «внешней» системы отсчета. Неплохо, потому что «смехотворно огромный» — хороший ответ, но, возможно, стоит отметить, что изнутри время течет с разной скоростью, и ваши результаты могут быть неточными. (все равно +1 от меня)
@Z.Schroder: Тератоны вместо петатонов уменьшают мощность в тысячу раз, а 100 лет вместо 1 уменьшают ее в 100 раз. Так что теперь вам нужно всего 5,477 * 10 ^ 10 лет, чтобы набрать скорость. Вы можете использовать помощь гравитации, чтобы набрать скорость, но только в местах, где есть планеты -гиганты, а когда вы находитесь за пределами Солнечной системы, их нет под рукой. Использование планет Солнечной системы может сбросить несколько десятков лет, но влияние на 10^10 лет тривиально. Вам нужно гораздо больше мощности и гораздо более легкий корабль.
@ Mołot Правда, и я на самом деле вообще не учитывал какую-либо относительность, но моя интуиция подсказывает мне, что эти корректировки просто делают приближение к этому быстрому только худшей перспективой.
@ Z.Schroeder Наука довольно неумолима, и мне грустно сообщать, что комментарий Джона Доллмана попал в самую точку. Уменьшите нагрузку или сожгите много своих реакторов на антиматерии.
В качестве альтернативы можно использовать handwavium для извлечения энергии из ткани пространства-времени или что-то в этом роде. Наука говорит нам, что межзвездные путешествия биологических людей практически бесперспективны, если нет науки, кроме того, что мы уже знаем.
Ускорение огромного космического корабля
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v