¿Cuánto se tarda en viajar 36 años luz con aceleración y desaceleración tolerables?

El reciente descubrimiento de HD85512b a solo 36 años luz de la Tierra tiene atributos prometedores para albergar vida. Suponiendo que queramos viajar allí, no podemos saltar instantáneamente a la velocidad de la luz (dejando de lado los eufemismos de StarTrek), tendremos que acelerar de la manera convencional generando impulso.

Ahora bien, ¿cuánto tardaría en alcanzar por primera vez la velocidad de la luz a un ritmo de aceleración que no mataría a los ocupantes de la nave espacial? (No podemos acelerar continuamente a 4g por períodos prolongados porque eventualmente lo mataría por estrés físico). En segundo lugar, dado el tiempo para acelerar a la velocidad de la luz, ¿cuánto tiempo tomaría recorrer la distancia restante y alcanzar nuestra nueva utopía?

Acabo de intentar un cálculo newtoniano ingenuo que implica acelerar en gramo durante la mitad del viaje, luego girando el barco y desacelerando en gramo . Terminé yendo más rápido que la luz, así que esto debe ser un cálculo relativista. En resumen, probablemente podrías acercarte a C , en cuyo caso el viaje tomaría un pequeño múltiplo de 36 años.
No dejaste tiempo para repostar y cambiar el aceite, etc. Predigo que esas cosas al menos duplicarán su tiempo de tránsito y eso no permite la construcción y demás. Te recomiendo que te quedes en casa.
Si acelera en g y gira su nave espacial a la mitad de su viaje, llegará a la Luna en 3 horas ya Marte en 2 a 3 días.

Respuestas (3)

Con una aceleración constante de 1 g a la mitad, luego una desaceleración constante de 1 g la mitad restante, toma 7 años en el tiempo del cohete, 38 años en el tiempo de la Tierra:

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

Desplácese hacia abajo hasta Viajes relativistas largos e ingrese sus datos.

¡A la Galaxia de Andrómeda (2,5 millones de años) son 29 años en tiempo de cohete! :)

Gran enlace. Entonces, ¿envejecerían los ocupantes en el tiempo de la Tierra o en el tiempo de los cohetes? ¿Tal vez la aceleración periódica mejoraría el tiempo de viaje? Noté que aumentar la aceleración acorta el tiempo de viaje, pero tiene mucho impacto en Earth Time. Solo me doy cuenta de lo poco que sé sobre física. No debería haber hecho contabilidad en la escuela secundaria.
Para los astronautas, siempre es tiempo de cohetes. No puede acortar el tiempo de viaje a menos que esté dispuesto a someterse a una mayor aceleración. El tiempo terrestre no cambia mucho sin importar cuánto aceleres, porque el cohete va casi a la velocidad de la luz la mayor parte del tiempo. Sin embargo, el tiempo del cohete se acorta si estás dispuesto y eres capaz de soportar la fuerza aplastante.
@FlorinAndrei: Se vuelve más corto en relación con la Tierra, pero para el cohete y las personas que están adentro, todo estará bien. Sin embargo, tienen otras cosas de las que preocuparse, por ejemplo, para evitar que los protones a una velocidad cercana a la de la luz los golpeen en el camino.
Entonces, ¿solo necesita combustible durante siete años? ¡Hurra!
Lo siento, el enlace está muerto.
¿No es esto simulado más rápido que el viaje de la luz ya que, cuando comienzas, el destino está a 38 años luz de distancia pero solo toma 7 años llegar allí? ¿Qué vería un observador en el cohete al mirar las distancias a la Tierra y al destino durante el viaje?

Dado que está haciendo el experimento mental de todos modos, hay al menos dos consideraciones de ingeniería importantes que limitan esto más severamente que las aceleraciones que los humanos pueden soportar (que de todos modos es trivialmente solucionable con los robots):

(1) Las necesidades energéticas serían enormes. ¿Qué porcentaje de la masa total tendría que ser combustible para suministrar suficiente energía para acelerar y desacelerar la carga útil 36 ly en cualquier aceleración que valga la pena? No he hecho los cálculos, pero el caso de ingeniería es desalentador: (combustible+cohete+carga útil) todo debe acelerarse, el combustible puede disminuir a medida que avanza, y tal vez el cohete lo sea si tiene una nave espacial por etapas. ¿Es posible, dados los límites de resistencia de cualquier material conocido, tener una carga útil del tamaño de unos pocos humanos y de soporte vital, un cohete lo suficientemente grande para albergar eso y el combustible, y hacer que las ecuaciones funcionen? Eso muy bien puede ser el factor limitante para el vuelo interestelar, independientemente de la tecnología.

(2) Si vas lo suficientemente rápido, incluso un micrometeorito del tamaño de polvo podría causar daños fatales. Creo que he leído en alguna parte que el 10% de la velocidad de la luz hace que golpear un grano de polvo sea como una bomba nuclear. Por lo tanto, puede haber un "límite de velocidad" mucho más bajo que la luz, por encima del cual simplemente sería demasiado peligroso viajar.

Buenas observaciones, toda la ciencia ficción con la que nos alimentan nos ciega a los aspectos prácticos críticos de todo.
Te he atribuido una nueva pregunta physics.stackexchange.com/q/26403
podría viajar en el frente de onda de un jet relativista, que abordaría 1). No tanto para 2), que probablemente sería aún peor al comienzo de la fase de aceleración (debido a los rayos gamma relativistas) physics.stackexchange.com/a/31916/955
La mención de 'estrés físico' presupone carga orgánica y pone un límite a la aceleración, y quizás a una velocidad máxima segura del vehículo. El combustible, sin embargo, probablemente podría soportar una mayor aceleración y ser transportado a velocidades mucho más altas, ya sea a un lugar de tránsito explorado anteriormente por un explorador de alta velocidad similar, o simplemente para alcanzar al vehículo principal a lo largo de su ruta.
@lurscher Me gustaría señalar que la expresión "rayos gamma relativistas" es bastante problemática;)
En principio, podría tener un diseño que recoja masa en el camino, por ejemplo, recogiendo el ISM y usándolo como combustible de fusión. Esto podría reducir un poco el costo del combustible.
Si desea tener una mejor idea de la carga de combustible necesaria, el peligro de radiación, etc. intente leer sobre el cohete relativista math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/Rocket/rocket.html

Inspirándome en las palabras de David Zaslavsky de que "este sitio no se trata realmente de lo que la tecnología existente permite o no permite":-), me gustaría discutir una posibilidad que es francamente escandalosa desde el punto de vista de la tecnología, pero que parece factible. desde el punto de vista de la física. ¿A qué aceleración constante máxima puede sobrevivir un humano? Según otra respuesta, es 4g. Tal vez sea así. Quizás algo más. Tal vez algo menos. Eso no importa mucho. Sin embargo, tengo entendido que hay una excepción: si la aceleración es causada por la gravedad, esta última actúa de la misma manera en todas las partes del cuerpo humano. Así, no provoca desplazamientos relativos y no mata. Además, según el principio de equivalencia, la caída libre se siente como un movimiento inercial (que yo sepa, un acelerómetro en caída libre registra aceleración cero). Por lo tanto, en teoría, podríamos impulsar un enorme cuerpo celeste (digamos, el Sol) y dejar que un humano caiga libremente sobre él. Supongo que la aceleración de caída libre cerca de la superficie del Sol es de aproximadamente 28 g, por lo que si impulsamos al Sol con tal aceleración, el humano caerá libremente sobre él siempre que el Sol esté impulsado (si él/ella se mueve en la misma dirección). dirección que el Sol) sin morir por la aceleración (necesitará protección contra la radiación del Sol, pero estará protegido de los meteoritos por el Sol). Por lo tanto, la duración del vuelo se puede reducir drásticamente. Sin embargo, recaudar fondos para un viaje así no es tarea fácil :-) Supongo que la aceleración de caída libre cerca de la superficie del Sol es de aproximadamente 28 g, por lo que si impulsamos al Sol con tal aceleración, el humano caerá libremente sobre él siempre que el Sol esté impulsado (si él/ella se mueve en la misma dirección). dirección que el Sol) sin morir por la aceleración (necesitará protección contra la radiación del Sol, pero estará protegido de los meteoritos por el Sol). Por lo tanto, la duración del vuelo se puede reducir drásticamente. Sin embargo, recaudar fondos para un viaje así no es tarea fácil :-) Supongo que la aceleración de caída libre cerca de la superficie del Sol es de aproximadamente 28 g, por lo que si impulsamos al Sol con tal aceleración, el humano caerá libremente sobre él siempre que el Sol esté impulsado (si él/ella se mueve en la misma dirección). dirección que el Sol) sin morir por la aceleración (necesitará protección contra la radiación del Sol, pero estará protegido de los meteoritos por el Sol). Por lo tanto, la duración del vuelo se puede reducir drásticamente. Sin embargo, recaudar fondos para un viaje así no es tarea fácil :-) la duración del vuelo se puede reducir drásticamente. Sin embargo, recaudar fondos para un viaje así no es tarea fácil :-) la duración del vuelo se puede reducir drásticamente. Sin embargo, recaudar fondos para un viaje así no es tarea fácil :-)