Стоит ли колонизировать планету, которая движется со скоростью, близкой к скорости света?

Моя интуиция говорит: «Нет: не колонизировать». Самая большая проблема, которую я вижу на этой планете, — это не холод, а замедление времени.

С политической точки зрения, большинство цивилизаций не могут даже послать туда дипломатов, а с замедлением времени я не могу представить, что это станет «ключевым игроком» в межгалактической политике.

Экономически во многом зависит от того, как работает экономика в остальной части галактики. С учетом сказанного, даже если на самой планете есть много ключевых ресурсов, их экспорт должен перевесить затраты на корабли, необходимые для того, чтобы туда добраться. Кроме того, это замедление времени снова поднимает свою уродливую голову: время - деньги! (Открытие процентного счета, отправка на эту быструю планету, а затем возвращение, чтобы забрать свои доходы, может быть или не быть жизнеспособным решением, в зависимости от банков.)

В военном плане немного интереснее. Он движется достаточно быстро, поэтому я не думаю, что это будет ключевая оборонительная или наступательная позиция. Было бы трудно вторгнуться из-за его скорости ... но все, что нужно сделать, это переместить что-то массивное на его орбиту и ждать, чтобы эффективно его уничтожить. (Запуск кинетического оружия из него может быть полезен, если вы случайно оказались в каком-то интересном месте в нужное время.)

Единственная положительная черта, которую я вижу, будет для тех, кто хочет «путешествовать во времени в будущее» — и даже в этом случае это работает, только если они окажутся рядом с тем, где они хотят быть, когда они хотят уйти.

Однако после того, как все это сказано и сделано, это может заинтересовать ученых, которые хотят проводить эксперименты — либо наблюдая за очень длительными экспериментами вне Земли, либо, возможно, некоторые релятивистские эксперименты на Земле.

Ну не колонизация, а точно исследовательская станция. В галактике есть только одно место, которое соответствует вашему описанию — близкая орбита вокруг суперчерной дыры (~4 миллиона солнечных масс), которая обитает в центре галактики. Для геометрии Шварцшильда существует неустойчивая орбита с удвоенным радиусом Шварцшильда с орбитальной скоростью 0,7 с. Ближайшая стабильная орбита примерно в 3 раза больше радиуса, но орбитальная скорость намного меньше.

Конечно, строительство будет проблемой, так как приливные силы будут составлять несколько тысяч g на метр радиального расстояния, поэтому какой-то гравитационный контроль со стороны продвинутых рас будет необходим.

И давайте не будем забывать о проблеме радиации. Так близко к черной дыре падающее излучение и материя достигают очень приличных энергий.

Хотя величина замедления времени не такая экстремальная, как при 0,9 с , этого все же достаточно, чтобы сделать существенную разницу между планетой и объектами в остальной части галактики.

Поскольку время — деньги, его можно использовать для различных экономических эффектов. Простой пример человека, собирающего сложные проценты за пределами галактики, проживая на планете, показывает некоторые возможности, и в конечном итоге можно было бы разработать множество более тонких и сложных финансовых инструментов, основанных на разнице во времени между планетой и остальной частью планеты. галактика.

Другой эффект, который приходит на ум, — это использование планеты для долговременного хранения. Предметы с ограниченным сроком службы, но обладающие высокой ценностью, могут храниться на планете, и их срок службы может быть искусственно продлен из-за эффекта замедления времени. Конечно, не ожидайте, что это позволит вам хранить бутылку вина в течение тысячелетий, эффект замедления времени не так уж велик при 0,6 ° C.

На самом деле, если есть желание использовать замедление времени в политических, экономических, социальных или военных целях, было бы разумнее либо построить какую-то конструкцию вблизи горизонта событий черной дыры, либо путешествовать на релятивистских скоростях, чтобы преимущество фактора Лоренца.

Вам нужно дать ему ручные щиты.

давайте предположим, что 0,9 с, как это скорость. Предположим, что его путь чист, как межзвездное пространство, без гравия и астероидов. Единственное, во что он попадает, — это в тонкий туман атомов между звездами.

Давайте относиться к планете как к размеру Земли.

Объем: 1,08321×10^12 км3

масса: 5,972 × 10^24 кг

Площадь поверхности: 510,1 трлн м²

Приблизительная окружность: 40075 км

приблизительное поперечное сечение: 1,28 × 10 ^ 8 км²

используя цифры для холодной нейтральной межзвездной среды из википедии: 20—50 атомов/см3

Итак, давайте возьмем 25 атомов/см3.

25000000 атомов на кубический метр.

Мы можем рассматривать объем пространства, через который проходит планета, как цилиндр с поперечным сечением 1,28 × 10 ^ 8 км².

Теперь давайте посмотрим, насколько сильно он ударит, путешествуя, скажем, в 10 световых годах от внешней системы отсчета (я думаю, около 4 лет по планетарному времени).

Я собираюсь игнорировать замедление времени, потому что это сложно, и мне нужно сохранять рассудок.

Рассматривайте его как цилиндр длиной 10 световых лет и диаметром планеты.

Это позволяет нам оценить общее количество (почти всех водородных) атомов на пути планеты, предположим, что все они столкнулись и нет ударно-волновых эффектов:

37984965888934182667500000000000/pi m^3 (куб. м)

таким образом, в течение 10 световых лет он столкнется с 5 059 24 000 метрических тонн атомов газа.

Сколько энергии они будут нести?

505924000 метрических тонн при 0,9с несут 5,885×10^28 Дж (джоулей)

Эта энергия должна быть излучена поверхностью. Чтобы сделать это точно, я должен был бы принять во внимание замедление времени, но чтобы ошибиться в пользу планеты и сохранить себя в здравом уме, я проигнорирую это.

Площадь поверхности составляет 510,1 трлн м².

Планета должна излучать 6,7180365296 × 10^23 Дж в час.

Делим на площадь поверхности, которую должен излучать каждый квадратный метр.

365,8 кВт на квадратный метр

Для сравнения, солнце излучает ~17,53 кВт на квадратный метр своей (приблизительной) поверхности.

Поверхность этой планеты будет светиться горячее, чем поверхность Солнца

Вам не нужно переживать холод, вам нужно пережить жару.

Как сказали некоторые другие, из-за замедления времени эта планета не очень полезна в качестве колонии. Учитывая скорость и близость к сверхмассивной черной дыре, это, вероятно, была бы одна из тех ситуаций, когда каждый час, который вы проводите на планете, проходит сто лет в остальной части галактики*.

Но есть одна вещь, для которой его можно было бы использовать, и это долгосрочное хранение, особенно данных.

Ученые изучили все виды методов долгосрочного хранения данных, пытаясь найти что-то, что могло бы длиться 1000 лет или дольше.
Но, используя замедление времени, вам больше не нужно об этом беспокоиться. Отправьте библиотечный зонд на планету, и 20 000 лет — это всего несколько дней на планете.

Обновление и получение информации будет медленным, но возможным. Вы просто летите рядом на своем корабле и используете лазер для запроса данных. Библиотека получает запрос, суперкомпьютеры выполняют поиск и через 3 мс используют свой собственный коммуникационный лазер для отправки информации обратно.
Вернувшись на корабль, прошло 3 месяца, и ответ приходит с рецептом приготовления соуса ням-ням, который был утерян во время последнего галактического коллапса.

* Это только пример.

Мне приходит в голову вопрос, насколько велик радиус орбиты, и какой должна быть центростремительная сила, чтобы оставаться на орбите, и какой должна быть масса первички, чтобы удерживать объект на орбите с такой скоростью. .

Если радиус орбиты равен расстоянию Земли от Солнца, а орбитальная скорость равна 0,8с, то, используя классическую механику, игнорируя любые релятивистские эффекты, v^2=GM/r, я вычисляю массу первичная в 1,3e38 кг, или примерно в 100 миллионов раз больше массы нашего Солнца. Центростремительное ускорение v^2/r будет равно 384 000 м/сек^2. Центростремительное ускорение Земли составляет около 6,3 м/с^2. Сила, удерживающая эту планету на такой орбите, была бы огромной. Я серьезно сомневаюсь, что он не будет разорван на части.

Но ради истории давайте предположим, что это возможно.

Каковы были бы преимущества колонизации такой планеты? Если предположить, что путешествия со скоростью, близкой к скорости света, не являются обычным делом в этом обществе, это может быть трудно и дорого. Это может сделать его хорошим местом для хранения чего-то ценного, секретных планов Звезды Смерти или чего-то еще. Но если у вас есть технология для достижения планеты, то, по-видимому, у вас есть технология для запуска космического корабля, движущегося со скоростью около с, и в этом случае вам не нужна планета для вашего высокоскоростного хранилища. То есть любое преимущество, получаемое планетой, путешествующей с такой высокой скоростью, чтобы добраться туда, требует наличия космического корабля, способного двигаться с такой скоростью. Почему бы просто не заняться чем угодно на космическом корабле, да и зачем вам планета? Если только это не что-то настолько масштабное, что для этого нужна планета.

Замедление времени будет означать, что время на этой планете будет течь очень медленно по сравнению с остальной частью галактики. Хорошо, если вы хотите заглянуть в будущее или оставить сообщение для потомков. Может быть, место для хранения архива, который сохранится на тысячи лет вне времени. (Но опять же, почему бы просто не поставить его на корабль?) Не очень хорошо, если вы беспокоитесь о том, чтобы не отставать от технологических достижений. Военная база на этой планете очень быстро устарела бы. Также было бы трудно следить за новостями извне, так как они происходят слишком быстро относительно вас. Так что в качестве военного или политического центра это был бы ужасный выбор.

Может быть неплохо для исследования теории относительности.

Кроме того, мне трудно найти какое-либо преимущество.

Я предполагаю, что планета может иметь какой-то ценный ресурс, который не имеет ничего общего с ее необычной орбитальной скоростью. Но это вызывает вопрос.

Если предположить, что такая планета стабильна, и предположить, что вы ограничены релятивистскими путешествиями в своей вселенной, эта планета может быть чрезвычайно ценной в качестве промежуточной станции.

Чтобы быстро добраться с одной планеты на другую, вам нужно затратить огромное количество энергии, чтобы разогнаться почти до скорости света, а затем снова потратить такое же количество энергии, чтобы замедлиться, чтобы синхронизироваться с орбитой пункта назначения.

Но эта планета уже движется почти со скоростью света. Таким образом, при тщательном планировании встречи с планетой, поскольку она соответствует направлению вашего путешествия, вы можете сделать пит-стоп для дозаправки, торговли и т. д., не неся затрат энергии на замедление.

[РЕДАКТИРОВАТЬ] ... за исключением того, что я не учел, что гравитационное притяжение черной дыры будет ускорять корабль, когда он входит. Этого может быть достаточно, чтобы опровергнуть весь мой ответ.

Эта планета может быть галактическим Панамским проливом. Если вы хотите переместиться с одного конца галактики на другой и либо не хотите, либо не можете использовать шорткусы (червоточины), то у вас есть два варианта: прыгать с руки на руку или пройти через ядро. Тогда на планете мог бы также находиться транспортный узел, где корабли могли бы пополнять запасы или где вы могли бы высаживать один шаттл и садиться в другой.

Это может быть нейтральной площадкой для переговоров. Если туда трудно попасть из-за дельта-V, которую нужно туда доставить (из-за его орбитальной скорости), то отправлять туда большой военный флот должно быть очень затратно, возможно непомерно дорого. Туда могут добраться только относительно «легкие» корабли, так что даже если космические истребители могут туда добраться, авианосцы, базовые корабли, фрегаты, эсминцы или как бы вы ни называли более крупные корабли, не могут приблизиться.

Он мог бы процветать за счет туризма. Подумайте об Эвересте в нашем собственном мире: люди хотят достичь его вершины только потому, что он трудный и он там, и это поддерживает экономику у подножия горы. Вершина галактического Эвереста — это самое ядро ​​галактики, а ваша планета — место, где живут галактические шерпы.

Это может быть налоговая гавань. Если туда трудно попасть, подразумевается, что одиторам трудно туда попасть.

Это могло быть убежище пиратов, как и некоторые острова в Карибском море в 1700-х годах. Ладно, это неправильная колонизация, но популяция пиратов может вырасти достаточно, чтобы стать самостоятельным обществом.

И поскольку не у всех есть технология, чтобы добраться туда, то какая-то раса или цивилизация, которые могут туда добраться, могут монополизировать транспортировку на эту планету и обратно и заработать чертовски много денег.

Ваша продвинутая раса может колонизировать его из-за престижа («фактор крутости» / «потому что он там» / «потому что мы можем»). Престиж в сложности не только попадания на планету, но и защиты колонии от радиации, приливных сил и всех прочих минусов, упомянутых в других ответах. Что-то вроде галактического конкурса «Мои технические возможности больше, чем ваши технические возможности». Подобно «космической гонке» эпохи холодной войны здесь, на Земле.

Не уверен, что это было бы очень продвинуто или очень незрело... но, эй, возможно, вам просто нужна такая антагонистическая раса в вашей истории.

Лучший военный вариант. Хранение войск. Предполагая достаточно большое замедление времени, вы можете высаживать 1 миллион солдат и 1 миллион вспомогательного персонала каждый год. Потратьте немного, чтобы поддержать их (для них прошло совсем немного времени), и через сто лет запустите 100-миллионную армаду. Вам нужно будет переоборудовать его современными технологиями, или надеяться, что технология не изменится кардинально.

Ваша орбита не соответствует ни одной известной теории гравитации.

Если он движется очень быстро, но не вращается вокруг какого-либо конкретного объекта (например, сверхмассивной черной дыры), то он очень быстро покинет галактическое ядро.

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity .

Я почти уверен, что материя, движущаяся так быстро, чрезвычайно нестабильна. Эта планета может раскаляться только от собственного движения. Я также думаю, что он будет иметь форму изогнутого копья только из-за чистой силы, которая будет вращаться по очень маленьким орбитам очень ОЧЕНЬ быстро.

Приземление будет действительно трудным, потому что контакт с материей, движущейся с такой скоростью, вызовет адскую отдачу. Ваш корабль должен быть в состоянии выдержать удар, потому что эта планета имеет огромную массу (потому что это планета) и еще большую силу (из-за приближения к скорости света). Если вы не сможете идти в ногу, это будет равносильно тому, что непреодолимая сила ударит муху.

Затем есть часть третья, разница во времени. Насколько мне говорят более ученые люди, время, гравитация и скорость — очень тесно связанные силы. Даже если высадка удалась и колониальная миссия на этой планете заняла всего один день, когда команда вернется домой, они могут обнаружить, что на безопасном расстоянии от этой черной дыры прошло два столетия.

Стоит ли эта колонизирующая миссия? Не знаю. Но что-то на этой сверхбыстрой планете должно дорого стоить, если требует таких больших усилий, потому что это как бы напрягает менталитет «делать это, потому что это можно сделать».

Причины, по которым этого не делать, упоминают радиацию, замедление времени, отсутствие такой планеты и т.д.

Даже если такая стабильная планета существует и наша цивилизация может справиться с излучением и силами, в такой системе есть один момент - планету нужно поймать, чтобы на нее приземлиться.

Используя закон Ньютона$F=\frac{dp}{dt}=\dot p$и релятивистское определение$p=\frac{m_0v}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$мы можем оценить тягу космического корабля для разгона до нужной скорости.

Легко видеть, что при постоянном ускорении$\dot v$сила тяги$F$расходится к$+\infty$а при заданной силе тяги ускорение равно$0$когда$v\rightarrow c$.

За$v=0.9c$:$F=\dot v\left(5.26m_0+2.3\right)$
за$v=0.99c$:$F=\dot v\left(50.25m_0+7.08\right)$

Предполагая, что во вселенной нет технологических причин не колонизировать его, я считаю фактор замедления времени очень полезным с точки зрения архивирования. Как люди с только одной колонизированной планетой, мы уже видели необходимость сохранения истории и таких вещей, как семена в хранилищах, которые должны быть использованы в случае бедствия, почему бы высокоразумной расе не сделать то же самое со своей историей, семенами? , и другие важные записи? Бросьте эти предметы на планету, где время течет медленнее, и вы получите сохранившуюся живую запись. Это помогает избежать проблемы «Темного века технологий» в угасающих цивилизациях.

В военном отношении я видел одно применение такой планете. Предполагая, что ваша цивилизация достаточно развита, чтобы приземлиться на нее, они достаточно развиты, чтобы переместить галактическое тело достаточно близко, чтобы гравитационное столкновение планеты с орбиты. Не имея ничего, что замедляло бы ее, планета превратилась бы в ракету со скоростью, близкой к скорости света, которая уничтожила бы почти все, с чем столкнется. Такая цивилизация, вероятно, сможет произвести расчеты, необходимые для того, чтобы направить ее туда, куда она хочет.