¿Cómo acelerar los seres vivos realmente rápido sin matarlos?

Cañones de riel alimentados por respiración líquida y agujeros negros

La inmersión en fluidos corporales completos con el aire evacuado de los pulmones permitirá la máxima aceleración. Sin evacuación de los pulmones, los humanos pueden soportar 24 g sin ningún dolor perceptible . Este estudio encontró:

Los estudios en animales con ratones mostraron que, donde el umbral letal del tiempo de aceleración para ratones sumergidos en agua es de alrededor de 1300 Gx durante 15 segundos, cuando sus pulmones se vacían de aire, la aceleración máxima alcanza los 3800 Gx durante más de 15 minutos sin ningún impedimento físico.

Nota: Gx es una aceleración en el eje x positivo, como si estuviera sentado en un vehículo.

El estudio continúa mencionando que los ratones en este caso no usaban respiración líquida, sino circulación extracorpórea . Aquí es donde la sangre se bombea a través de un sistema separado que la oxigena. Aunque complejo e inimaginablemente aterrador , este proceso permitiría suspender a una persona en un fluido en el que de otro modo se ahogaría, sin matarla. La aceleración máxima sería menor para humanos suspendidos en cualquier líquido respirable conocido, como perfluorocarbono, porque ese líquido es significativamente más denso que un humano.

No tienen números sólidos para la aceleración máxima real que un humano podría soportar, pero explica eso:

Es difícil estimar un límite máximo de aceleración posible con esta configuración, pero presumiblemente puede ser superior a cientos de G.

cientos de g. Eso parece conservador considerando los estudios con ratones. En cualquier caso, eso es emocionante, como continúa diciendo el artículo:

También podrían considerarse conceptos completamente nuevos, como los cañones de riel magnéticos, para misiones tripuladas, en caso de que se confirme experimentalmente que las tensiones fisiológicas debidas a las altas cargas de aceleración desaparecen con este tipo de configuración.

Algunas adiciones basadas en la ciencia .

Así que ahí está. Usa los agujeros negros para crear cañones de rieles de agujeros negros que lanzan humanos (y la masa de reacción para reducir la velocidad) para los tránsitos del sistema interno. Para salir del sistema solar, puede girar el motor del agujero negro a once y acelerar a 400 g hacia las estrellas. Llegarán a su destino mucho más rápido que esos tontos que avanzan pesadamente a una g.

Con respecto a la alta aceleración (o la falta de ella), el difunto Robert L. Forward escribió sobre varias ideas interesantes tanto como científico/ingeniero como escritor de ciencia ficción.

Dentro del sistema solar, es un desperdicio acelerar y desacelerar una carga, cuando al final solo equilibras el impulso. Piense en cómo un ascensor espacial es diferente de un cohete, especialmente si tiene el contrapeso de la carga entrante.

Tome un palo largo y gírelo en el espacio, rápidamente. El centro donde pivota es un lugar fácil de acoplar, y luego los rieles del tractor tiran de él hacia un extremo donde se libera y se lanza hacia su destino. De manera similar, el brazo puede atrapar una cápsula entrante y llevarla al centro para liberarla.

La cápsula de carga sentirá una gran fuerza g mientras se sujeta al volante. La energía y el giro de la correa se pueden equilibrar entre la entrada y la salida, por lo que no se necesita una nueva entrada de energía para ir de aquí para allá.

Para las cápsulas tripuladas, una forma de tolerar la aceleración permitiría ese uso.

Para agujeros negros, etc. Una "honda" involucra la gravedad y la nave no siente ninguna aceleración . Cuando New Horizons pasó detrás de Júpiter, ganó impulso angular a expensas de que Júpiter perdió algo, ralentizando su órbita alrededor del sol. La nave ganó 4 km/s, que no es mucho en la escala del sistema solar pero ahorró 3 años, o en otros usos puede ahorrar combustible y gastos.

Si colapsara a Júpiter en un agujero negro usando el monolito de Clarke o algo así, entonces podría pasar mucho más cerca de la masa y obtener más atracción. Pero solo está más cerca por un breve tiempo, por lo que tiene rendimientos decrecientes y no da tanto como desearía. En este caso, el encuentro cercano daría fuerzas de marea y un barco sentiría estrés y los ocupantes tendrían una gran gravedad, como en el cuento Neutron Star de Nivin .

Una cadena de agujeros negros con la masa de Saturno es absurda. Al igual que los planetas normales, deben estar separados por miles de millones de millas, y solo son útiles cuando están alineados correctamente.

Ahora volvamos a Adelante: imagine un material súper denso (no un agujero negro, pero lo suficientemente denso como para que la gravedad sea útil) con forma de toro. Está girando, de modo que se ve un punto en su superficie que atraviesa el orificio y da vueltas alrededor de la extremidad (piense en el movimiento de enrollar un calcetín mientras lo lleva puesto).

Esto provocaría un efecto gravito-magnético y un objeto que volara a través del agujero sería acelerado. Una vez más, la nave no siente esta aceleración, ya que afecta a cada parte de ella. Pero, la desigualdad se anotaría como fuerzas g.

Si tuviera un conjunto de anillos para que la nave pasara uno tras otro, podría acumular aceleración. ¿De qué lo haces, cómo evitas que se colapse en una esfera, cómo se vuelve del revés como un anillo de humo y cómo repones el giro después de usarlo? Si puedes construir eso, mantener los cuerpos biológicos intactos no será un problema. Los dos temas no deberían coincidir, a menos que sea un artefacto encontrado o algo así.

Ahora considere un "cañón de riel" de cualquier tecnología. No por gravedad, sino quizás eléctrica, o incluso neumática: lo que sea. Suponga que puede obtener una aceleración continua , no solo puntos de alta aceleración con espacios entre uno y otro. A 100 g, ¿cuán largo sería el cañón para impulsarlo a velocidades ultrarrelativistas?

Vea esta página para las matemáticas. Aquí hay algo de GEL si alguien que sabe más cómo usarlo quiere generar algunos gráficos:

c = 1; # units used: c is 1 lyr/yr
g = 1.03; # 1g is 1.03 lyr/yr^2

function f_t (a,T) = (c/a) * sinh(a*T/c)
function f_d (a,T) = (c^2/a) * (cosh(a*T/c)-1)
function f_v (a,T) = c * tanh(a*T/c)
function f_T (a,t) = (c/a) * asinh(a*t/c);

day = 1/365.25
t = day
a = 100*g

T = f_T(a, t)   # proper time
d = f_d(a,T);  # distance traveled
v = f_v(a,T);  # velocity

display ("distance in miles", d*5.87849981e12)
display ("final velocity", v)

Entonces, si su cañón de riel pudiera dar una aceleración continua de 100 g durante un día, el proyectil tendría una velocidad final de solo 27% c, y el dispositivo tendría 2¼ mil millones de millas de largo.

Después de dos días, está al 49% c y el barril debe tener 8½ mil millones de millas de largo.

¿Qué era lo que alguien decía sobre las velocidades ultrarrelativistas, que una honda (o un pequeño número de ellas) podría llegar hasta 0,99c? Amplifiquemos: 400 g de aceleración continua , aplicados durante 8 días. Y un cañón de riel de más de 83 mil millones de millas de largo.

La órbita de Sedna no es ni la mitad de eso. En este diagrama, tenga en cuenta que la órbita púrpura es Plutón.

¿Por qué tener una aceleración de punto final alta si está disponible una aceleración continua de 1 g?

Alguien antes estaba pensando que la aceleración alta solo en el punto final daría un tiempo de tránsito más corto que una aceleración continua de 1 g. Mi propia intuición es que cualquier mecanismo externo (cañón de riel) que sea adecuadamente compacto funcionará brevemente, antes de que el barco abandone el mecanismo. La aceleración continua se acumula con el tiempo y tienes todo el viaje para usarla. Por lo tanto, no hay forma de que un arma lleve una nave a su destino (o al punto medio, donde ambas naves usan el mismo motor a bordo para mostrarse) antes que el motor 1g.

En términos de tiempo propio en el barco, no existe el mismo límite de velocidad. Desde el mundo exterior, dos barcos que viajen casi a la velocidad de la luz tardarán el mismo tiempo en transitar. Pero a bordo, el que tenga mayor dilatación experimentará menos tiempo durante el vuelo. Así que más es aún mejor, desde el punto de vista de los pasajeros.

La ventaja de algo como una honda o un deflector externo de cualquier tipo es que deja atrás el motor y no tiene que cargar con todo ese peso y combustible, y puede usar la conservación del contraimpulso de ida y vuelta para reducir la energía real necesaria. . Entonces, incluso si pudieras construir una nave de 1 g, ese sería el transatlántico de pasajeros de lujo, mientras que la carga de Walmart usaría la correa giratoria para las materias primas en una dirección y los productos terminados en la otra.

Lo interesante de usar una honda de gravedad es que la nave está efectivamente en caída libre durante la maniobra, por lo que la tripulación tampoco sentirá mucha aceleración.

Dependiendo del tamaño del agujero negro, la tripulación podría correr algún peligro al acercarse al horizonte de sucesos, ya que los gradientes gravitatorios masivos inducirán una marea sobre la persona, la nave y todo el equipo. Demasiado cerca y toda la estructura se puede separar (los científicos llaman a esto "espaguetificación"). Para los microagujeros negros, esto probablemente no sea un problema, pero el tamaño pequeño presenta dos problemas diferentes:

1. Son muy pequeños, por definición, por lo que su influencia gravitatoria será mínima. Desea lanzarse con una honda alrededor de objetos masivos y transferir el impulso de ellos hacia usted (es decir, Júpiter), no un agujero negro con la masa de un pequeño asteroide.

2. Los pequeños agujeros negros tienden a evaporarse y, al hacerlo, liberan cantidades cada vez mayores de energía. Esta liberación de energía exponencial causará estragos en tu nave, a menos que estés preparado para aprovecharla de alguna manera. Se calcula que las velas solares desplegadas muy cerca del Sol pueden generar grandes cantidades de aceleración, suficiente para expulsar naves estelares del sistema solar a 3G y alcanzar Alpha Centauri en @ 1000 años. Se calcula que las sondas no tripuladas más ligeras pueden acelerar mucho más, aunque aprovecharlas para el vuelo humano sería bastante desafiante.

Quizás un sistema compuesto de microagujeros negros funcionaría. La nave estelar, equipada con una enorme vela ligera, recibe la energía de un agujero negro que se evapora para acelerar el motor gravitatorio. En lugar de un solo agujero negro pequeño, los ingenieros han hecho arreglos para que un gran número esté orbitando alrededor de un centro común (piense en un carrusel de agujeros negros), y la nave usa la energía gravitacional y cinética combinada del "carrusel". redondo" para hacer la honda. Alguien con mejores conocimientos de matemáticas puede hacer los cálculos sobre eso.

unidad de alcubierre

Use una burbuja de espacio-tiempo opuesto que se expande y se contrae para empujar/atraer a sus viajeros. Dado que el marco de referencia local está aislado del ruido de la gravedad del resto del universo, no están sujetos a la inercia y pueden acelerarse prácticamente a cualquier velocidad.

Si su civilización ya está fabricando agujeros negros, imagino que sería trivial para ellos usar el Efecto Woodward para fabricar la masa negativa requerida para un impulsor de Alcubierre.

Bueno, no soy alguien que pueda responder a tu pregunta con variables o algo así, pero puedo pensar lógicamente bastante bien. Lo que pasa con tratar de ir súper rápido sin matar personas o hacer cualquier tipo de lesión o cambio en el cuerpo que es una estafa para un ser vivo es que lo más probable es que quieras simular un fuerte campo magnético similar a un tornado. Tiene que ser fuerte para que no pueda apagarse o encenderse sin acceso al panel de control del proveedor magnético o conducto como quiera llamarlo. También debe ser como un tornado. ¿Usted pregunta por qué? Lo que pasa con los tornados, si los conoces, es que a pesar de que tienen un poder destructible, su parte central es realmente pacífica. un ejemplo no solo de tornado sino de viento en sí mismo tiene algo que ver con la frase paz antes de la tormenta o como se diga en inglés. Ves cuando experimentas un clima realmente pacífico y de repente hay una tormenta, es porque estás en el medio alrededor del cual las corrientes de viento causaron lluvia con nubes en movimiento de la misma manera y haciéndolas más densas con la presión ejercida sobre ellas. Así que supongo que esto responde a tu pregunta.

Algunas matemáticas simples te dirán que con 1G de aceleración (~10 m/s2) alcanzarás la velocidad de la luz (299792458 m/s) en un año si puedes mantenerla. Eso es lo más rápido que podrías estar yendo "muy lejos".

1 año para llegar a la velocidad de la luz es una cantidad de tiempo relativamente pequeña en comparación con el tiempo que tendría que estar viajando a la velocidad de la luz para llegar a un lugar útil.