Cómo evitar objetos cuando se viaja a más de 0,75 de velocidad de la luz. o ¿Cómo no ir SPLAT?

Question

Cómo evitar objetos cuando se viaja a más de 0,75 de velocidad de la luz. o ¿Cómo no ir SPLAT?

volteador de tazones

Después de hacer mi pregunta sobre ver agujeros negros en tu camino entre las estrellas, también me pregunté sobre otros objetos más mundanos. Los agujeros negros afectan grandes áreas del espacio, por lo que incluso si no te 'acercaste', aún podría afectar tu trayectoria. Las respuestas allí son buenas para los agujeros negros.

Ahora, digamos que llegamos a viajar a velocidades muy rápidas. ¿Cómo evitamos que nos splat? Encontrarme con casi cualquier cosa a, digamos, 0,75 de velocidad de la luz, creo que sería catastrófico. Incluso algo del tamaño de una canica tendría consecuencias devastadoras. (¿alguien quiere hacer los cálculos?)

Sé que el espacio es enorme y, en realidad, es bastante improbable que te encuentres con algo entre planetas y mucho menos entre estrellas, pero...

Así que supongo que tendríamos que tener algún tipo de escudo deflector para objetos pequeños, tal vez incluso una forma de convertir los impactos en energía para la nave. Pero en algún momento los objetos serán peligrosamente demasiado grandes y evitarlos sería la mejor idea. ¿Cómo detectamos y evitamos objetos del tamaño de una camioneta (o más grande, tal vez una pequeña montaña) cuando viajamos a estas velocidades? ¿O nuestro tiempo de reacción (la luz que rebota en el objeto y vuelve a ser observada + el tiempo que tarda el barco en ajustar el rumbo) dicta qué tan rápido es seguro viajar?

Asumo que la nave estaría haciendo el seguimiento y los ajustes de rumbo. Esta pregunta es para viajes lineales convencionales, quiero hacer una pregunta sobre 'accionamientos de Alcubierre' más adelante.

Peter M. - significa Mónica

Si desea mantenerse dentro de los límites de la física tal como la conocemos hoy, no puede acelerar al 75% de SL y desacelerar a 0: la masa del combustible necesaria sería demasiado alta. Si quieres ir más allá de la física actual, los saltos hiperespaciales son una respuesta mucho más elegante, en mi humilde opinión. Entonces, lo que está preguntando no es un problema, pero puede que no sea obvio.

volteador de tazones

@PeterMasiar El punto real era cómo evitamos que nos maten objetos pequeños, medianos y grandes que viajan a velocidades que realmente superan la comprensión humana. Incluso viajar a 0,1 la luz es muy rápido y peligroso si algo se te pone delante.

Peter M. - significa Mónica

Pero a 0,1 luz tienes mucho más tiempo para lidiar con eso, y no estás en la física relativista. Es por eso que digo que no es un problema como se indica (dentro de los límites de nuestra comprensión actual de la física), y la respuesta correcta es "mu".

volteador de tazones

en realidad, su único argumento de por qué no podemos ir tan rápido es porque no podemos tomar suficiente combustible para reducir la velocidad. Al menos según Wiki, .1 la velocidad de la luz es relativista. ¿Podemos llegar a 0,2 o 0,5 de luz?

Peter M. - significa Mónica

A .1 SL los efectos relativistas son minúsculos. Y tienes razón, puedes ir tan rápido si no planeas reducir la velocidad. Con un mayor porcentaje de combustible, puede acelerar a 0,2 o incluso a 0,5 si no planea reducir la velocidad nunca . A medida que aumenta la velocidad, debido a los efectos relativistas, es cada vez más difícil acelerar (o desacelerar), por lo que necesita un mayor presupuesto de combustible. Por eso digo que no está dentro de los límites de la física actual.

zan lince

@PeterMasiar: Recuerde que el "mayor presupuesto de combustible" y el aumento de la masa solo son ciertos desde un observador externo. Dentro del barco nada cambia .

Peter M. - significa Mónica

Hay "algunos" efectos relativistas incluso a una velocidad orbital normal de 10 km/s (que debe tenerse en cuenta, por ejemplo, cuando se usa GPS), pero son lo suficientemente pequeños como para ser irrelevantes. Pregunte en el intercambio de física por fórmulas exactas, mis habilidades físicas están fuera de forma después de un largo desuso.

Peter M. - significa Mónica

@Zan Lynx: la parte complicada de la relatividad es que ambos cálculos son correctos (observador dentro del cohete y en el planeta fuente). Lo que cede es la velocidad del tiempo y el concepto de eventos simultáneos (que no tienen sentido a menos que digas quién está observando), que no son "absolutos".

Peter M. - significa Mónica

Agregué algunos números a mi respuesta : a la física no le importa cuál es su opinión o cómo debería funcionar.

Rex Kerr

@PeterMasiar: sin embargo, sí le importa que use las ecuaciones correctas y los números correctos, algo que solo ha logrado hacer parcialmente.

Peter M. - significa Mónica

Con mucho gusto votaré cualquier respuesta con mejores números. Hasta ahora no tenemos ninguno. Hasta ahora, @Jason Patterson es el más cercano, pero todas las respuestas ignoran la tiranía de las ecuaciones de cohetes : necesita mucho combustible para que una pequeña cantidad de combustible se mueva rápidamente. La lata de refresco es 94% combustible, 6% lata. Y ninguna de las respuestas (incluso la mía) calcula la necesidad de combustible para el viaje de regreso.

dennis cj

@PeterMasiar +1 para "mu". ¿Eres fan de GEB?

lacustre

Black holes affect large areas of space so even if you didn't get 'close' it could still affect your trajectory.Tenga esto en cuenta: un agujero negro no afecta el espacio más de lo que lo haría una estrella regular de igual masa. Si nuestro sol se convirtiera en un agujero negro, no habría diferencia en la órbita de la tierra. No digo que un agujero negro de 1,0 masas solares pueda formarse naturalmente; Tampoco digo que los agujeros negros no puedan volverse significativamente más masivos que 1,0 masas solares. Solo señalando lo básico.

volteador de tazones

@Lakey Sí, pero el sol aún afecta un área muy grande del espacio y si te acercas (tal vez solo dentro de la heliosfera), aún podría afectar tu trayectoria. La mayoría de los agujeros negros están hechos de estrellas más grandes, por lo que tendrían una gran área afectada y no se destacarían tan fácilmente como la estrella de la que están hechos. Ese era mi punto.

lacustre

Sí, tienes toda la razón. La mayoría de los agujeros negros tienen más gravedad que el sol (si no significativamente más), por lo que su sistema planetario (también conocido como "sistema solar"), su Nube de Oort y su heliosfera serán todos más grandes que los del Sol. La única razón por la que quería hacer mi comentario es porque mucha gente no entiende la relación entre la masa de un agujero negro y su influencia gravitatoria; la gente suele pensar que un agujero negro tiene una gravedad infinita, lo cual no es así; tiene una densidad infinita.

quetzalcóatl

Randall Munroe hizo algunas "matemáticas" para un problema similar hace mucho tiempo: béisbol relativista

Respuestas (13)

Cómo evitar objetos cuando se viaja a más de 0,75 de velocidad de la luz. o ¿Cómo no ir SPLAT?

Si desea mantenerse dentro de los límites de la física tal como la conocemos hoy, no puede acelerar al 75% de SL y desacelerar a 0: la masa del combustible necesaria sería demasiado alta. Si quieres ir más allá de la física actual, los saltos hiperespaciales son una respuesta mucho más elegante, en mi humilde opinión. Entonces, lo que está preguntando no es un problema, pero puede que no sea obvio.
@PeterMasiar El punto real era cómo evitamos que nos maten objetos pequeños, medianos y grandes que viajan a velocidades que realmente superan la comprensión humana. Incluso viajar a 0,1 la luz es muy rápido y peligroso si algo se te pone delante.
Pero a 0,1 luz tienes mucho más tiempo para lidiar con eso, y no estás en la física relativista. Es por eso que digo que no es un problema como se indica (dentro de los límites de nuestra comprensión actual de la física), y la respuesta correcta es "mu".
en realidad, su único argumento de por qué no podemos ir tan rápido es porque no podemos tomar suficiente combustible para reducir la velocidad. Al menos según Wiki, .1 la velocidad de la luz es relativista. ¿Podemos llegar a 0,2 o 0,5 de luz?
A .1 SL los efectos relativistas son minúsculos. Y tienes razón, puedes ir tan rápido si no planeas reducir la velocidad. Con un mayor porcentaje de combustible, puede acelerar a 0,2 o incluso a 0,5 si no planea reducir la velocidad nunca . A medida que aumenta la velocidad, debido a los efectos relativistas, es cada vez más difícil acelerar (o desacelerar), por lo que necesita un mayor presupuesto de combustible. Por eso digo que no está dentro de los límites de la física actual.
@PeterMasiar: Recuerde que el "mayor presupuesto de combustible" y el aumento de la masa solo son ciertos desde un observador externo. Dentro del barco nada cambia .
Hay "algunos" efectos relativistas incluso a una velocidad orbital normal de 10 km/s (que debe tenerse en cuenta, por ejemplo, cuando se usa GPS), pero son lo suficientemente pequeños como para ser irrelevantes. Pregunte en el intercambio de física por fórmulas exactas, mis habilidades físicas están fuera de forma después de un largo desuso.
@Zan Lynx: la parte complicada de la relatividad es que ambos cálculos son correctos (observador dentro del cohete y en el planeta fuente). Lo que cede es la velocidad del tiempo y el concepto de eventos simultáneos (que no tienen sentido a menos que digas quién está observando), que no son "absolutos".
Agregué algunos números a mi respuesta : a la física no le importa cuál es su opinión o cómo debería funcionar.
@PeterMasiar: sin embargo, sí le importa que use las ecuaciones correctas y los números correctos, algo que solo ha logrado hacer parcialmente.
Con mucho gusto votaré cualquier respuesta con mejores números. Hasta ahora no tenemos ninguno. Hasta ahora, @Jason Patterson es el más cercano, pero todas las respuestas ignoran la tiranía de las ecuaciones de cohetes : necesita mucho combustible para que una pequeña cantidad de combustible se mueva rápidamente. La lata de refresco es 94% combustible, 6% lata. Y ninguna de las respuestas (incluso la mía) calcula la necesidad de combustible para el viaje de regreso.
Black holes affect large areas of space so even if you didn't get 'close' it could still affect your trajectory.Tenga esto en cuenta: un agujero negro no afecta el espacio más de lo que lo haría una estrella regular de igual masa. Si nuestro sol se convirtiera en un agujero negro, no habría diferencia en la órbita de la tierra. No digo que un agujero negro de 1,0 masas solares pueda formarse naturalmente; Tampoco digo que los agujeros negros no puedan volverse significativamente más masivos que 1,0 masas solares. Solo señalando lo básico.
@Lakey Sí, pero el sol aún afecta un área muy grande del espacio y si te acercas (tal vez solo dentro de la heliosfera), aún podría afectar tu trayectoria. La mayoría de los agujeros negros están hechos de estrellas más grandes, por lo que tendrían una gran área afectada y no se destacarían tan fácilmente como la estrella de la que están hechos. Ese era mi punto.
Sí, tienes toda la razón. La mayoría de los agujeros negros tienen más gravedad que el sol (si no significativamente más), por lo que su sistema planetario (también conocido como "sistema solar"), su Nube de Oort y su heliosfera serán todos más grandes que los del Sol. La única razón por la que quería hacer mi comentario es porque mucha gente no entiende la relación entre la masa de un agujero negro y su influencia gravitatoria; la gente suele pensar que un agujero negro tiene una gravedad infinita, lo cual no es así; tiene una densidad infinita.
Randall Munroe hizo algunas "matemáticas" para un problema similar hace mucho tiempo: béisbol relativista

jason patterson · Answer 1

jason patterson

En la vida real, el problema no serían rocas o incluso partículas de polvo, sino átomos individuales. La presencia de un número pequeño pero no insignificante de átomos/iones/moléculas en cualquier volumen de espacio crearía enormes cantidades tanto de fricción como de radiación para cualquier nave que viaje a esa velocidad.

La mejor solución que he visto que es físicamente realista es un campo magnético grande (miles de km de extensión) y un rayo láser/EM lo suficientemente fuerte como para ionizar cualquier materia frente a la embarcación. Una vez ionizado, el gas/polvo se verá afectado por el campo magnético y puede canalizarse A) hacia los motores del barco para obtener combustible, como en el estatorreactor Bussard o B) alrededor del barco.

Los objetos más grandes son extremadamente escasos en el universo y si te encuentras con uno, hablando de manera realista, estás muerto. Es poco probable que lo haga, pero no imposible. Se podían ver objetos muy grandes usando un telescopio y navegar alrededor.

Peter M. - significa Mónica

Bien, +1 pero ahora necesita masa adicional para alimentar el generador de campo magnético y el superláser. Y la pregunta de cuánto viaje seguro desea tener (posibilidad de colisión mortal con un asteroide/cometa rebelde arrojado fuera de su sistema solar) permanece abierta.

jason patterson

@PeterMasiar La potencia/combustible proviene del propio gas, por lo que no necesita traer más masa con usted. Usando el mismo campo magnético que lo desvía del área de la tripulación (y en realidad cualquier área de la nave que no quieras aniquilar por completo antes de llegar muy lejos) lo canalizas hacia un reactor de fusión. Es casi en su totalidad hidrógeno y helio monoatómicos, por lo que es básicamente combustible de fusión esperando a suceder. Cuanto más rápido vayas, más fácil será recoger el combustible. Definitivamente existe la posibilidad de toparse con algo, y no es uno que me gustaría tomar.

caleb hines

Project Rho tiene una descripción larga de las estrategias de cohetes relativistas aquí: projectrho.com/public_html/rocket/slowerlight.php#id--Go_Fast . Esto consiste principalmente en más detalles de los que nunca quiso saber sobre el estatorreactor Bussard (y varios derivados), pero también describen un concepto llamado Valkyrie, que coloca un cohete de materia/antimateria al frente y utiliza una nube de gotas como refrigerante y protección. . Por supuesto, también usan un bloque sólido de antihidrógeno sobreenfriado como parte del propulsor, así que...

Loduwijk

@JasonPatterson No creo que su sistema no tenga pérdidas. ¿Estás pensando que destruir un objeto requerirá menos energía de la que ganarás al recogerlo como combustible? Es posible que pueda recuperar parte de la energía, pero es probable que la mayor parte se pierda. No digo que no pueda funcionar; simplemente señalando que no obtendrá energía gratis en el camino.

jason patterson

@Aaron Nunca mencioné destruir nada. De hecho, dije específicamente que encontrar algo de tamaño sustancial probablemente resultaría en la destrucción de la nave. No es necesario que un sistema no tenga pérdidas: la segunda ley de la termodinámica lo impide, en cualquier caso. Un estatorreactor Bussard usa hidrógeno interestelar como combustible, así que sí, obtienes energía gratis siempre que traigas tu propio reactor de fusión para usar los átomos de H que flotan por ahí.

Loduwijk

@JasonPatterson Con respecto a la destrucción: sin embargo, mencionó un láser para tratar con la materia frente a la embarcación. No sabía cuáles eran los métodos de ionización y supuse que el láser era para destruir. Disculpas por mi ingenuidad.

Loduwijk

@JasonPattersonConc. sin pérdidas y termodinámica: No hay nada que diga que un sistema no puede ser sin pérdidas en sí mismo si no es un sistema cerrado. Los paneles solares con baterías son un sistema de este tipo, siempre y cuando no tenga en cuenta su deterioro (todo necesita mantenimiento; eso no viene al caso); su entrada de energía (del medio ambiente) puede ser mayor que su salida de energía. Soy escéptico con ideas como el estatorreactor Bussard. Podría ayudar, pero creo que la salida operativa del estatorreactor superará la entrada, especialmente. si se usa como se menciona aquí. La seguridad es un problema. Sin embargo, es mejor usarlo que combustible.

Sonvar

Puedes proyectar en un cono frente a ti un campo magnético. luego ioniza todo dentro de ese cono y lo atrae hacia el centro. En la punta del cono magnético, frente a la nave, hay un dispositivo que produce un poderoso campo magnético. Esto es lo suficientemente fuerte como para alterar la trayectoria de las partículas atómicas para dirigirlas a un eje donde luego se expulsa por la parte posterior a altas velocidades. los objetos más grandes no podrían cambiar su trayectoria tan fácilmente y ser arrojados a un lado. así es como me imagino que su dispositivo funcionaría.

mriklojn · Answer 2

Solo para responder cuán catastrófica sería la canica:

tamaño de la canica = 1 cm

$\text{marble size} = 1 \text{ cm}$

densidad del vidrio = 2.65 {gramos/cm}^{3}

$\text{glass density} = 2.65 \text{ g/cm}^3$

volumen de mármol = 4 / 3 \times π \times 1 {cm}^{3} \approx 4.2 {cm}^{3}

$\text{marble volume} = 4/3 \times \pi \times 1 \text{ cm}^3 \approx 4.2 \text{ cm}^3$

masa de mármol = 11.13 gramo = 0.01 kg

$\text{marble mass} = 11.13 \text{ g} = 0.01 \text{ kg}$

β = 0.75

$\beta = 0.75$

factor de lorentz = \frac{1}{\sqrt{1 - β^{2}}}

$\text{lorentz factor} = \frac{1}{\sqrt{1- \beta ^2}}$

factor de lorentz \approx 1.5

$\text{lorentz factor} \approx 1.5$

energía tradicional = 0.01 kg \times (224844343 \frac{metro}{s})^{2} \approx 5.05549788 P.J.

$\text{traditional energy} = 0.01 \text{ kg}\times (224844343 \frac{m}{s})^2 \approx 5.05549788 \text{ PJ}$

energía real = 0.01 kg \times 1.5 \times (224844343 \frac{metro}{s})^{2} \approx 7.58324682 P.J.

$\text{actual energy} = 0.01 \text{ kg}\times 1.5 \times (224844343 \frac{m}{s})^2 \approx 7.58324682 \text{ PJ}$

bomba de hiroshima = 67 T.J.

$\text{hiroshima bomb} = 67 \text{ TJ}$

energía de mármol 7583 T.J.

$\text{marble energy} ~ 7583 \text{ TJ}$

relación \approx 113

$\text{ratio} \approx 113$

o alternativamente, por $0.2c$ :

β = 0.2

$\beta=0.2$

factor de lorentz = \frac{1}{\sqrt{1 - β^{2}}}

$\text{lorentz factor} = \frac{1}{\sqrt{1-\beta ^2}}$

factor de lorentz = 1.0206

$\text{lorentz factor} = 1.0206$

trad. energía = 0.01 kg \times (59958491 \frac{metro}{s})^{2} = 35.950206429 T.J.

$\text{trad. energy} = 0.01 \text{ kg}\times (59958491\frac{m}{s})^2 = 35.950206429 \text{ TJ}$

energía real = trad. energía \times 1.0206 = 36.690780682 T.J.

$\text{actual energy} = \text{trad. energy} \times 1.0206 = 36.690780682 \text{ TJ}$

relación = casi la mitad : (

$\text{ratio} = \text{just about a half} :($

Eso significa que la canica que golpea su nave espacial o lo que sea al 75% de la velocidad de la luz generaría la energía equivalente a 113 veces la bomba de Hiroshima, pero al 20% de la velocidad de la luz, se reduce significativamente, a poco más de la mitad de la de Hiroshima. bomba. Puede ser un poco menos o más, ya que estos son bastante aproximados y no responde a su pregunta real, pero ahí lo tiene. solo me preguntaba

¡Yo también me preguntaba! Una excelente adición a las respuestas. También muestra que no desea un escudo físico real para su protección. ¿Quieres hacer la energía a una velocidad de 0,2 también? :)
Simplemente reemplace todos los "0.75" con "0.2" y escríbalo en una calculadora. ¡Sin embargo, lo agregaré a la respuesta!
Solo mencionemos que no solo la canica tiene 113 veces más energía que una bomba de Hiroshima, sino que también se distribuye en una masa mucho menor.

Cangrejo · Answer 3

Al más puro estilo Sci-Fi, ¡alguien ha pensado en eso!

En Star Trek, el deflector de navegación se usa ~~para todo lo imaginable~~ como un escudo solo para este propósito, desviando pequeños desechos que de otro modo podrían dañar la nave. Funciona junto con el Deflector Shield .

Su funcionamiento es así:

Para evitar chocar contra los escombros, puedo imaginar que algo como esto sería muy deseable. Sin embargo, cualquier tipo de escudo debería servir.

¿Qué pasa con las cosas más grandes?

Star Wars utiliza los droides Navicomputer y Astromech para realizar los grandes cálculos necesarios para trazar una serie compleja de saltos a través del espacio. El trazado inicial se habría realizado con saltos meticulosamente cortos para trazar lentamente las ubicaciones aproximadas de los grandes cuerpos estelares. Para ayudar con cuerpos grandes que pueden moverse (¡o ser movidos por piratas!) en carriles hiperespaciales comunes, el Hyperdrive tiene dispositivos de seguridad incorporados para cortar la energía si se detecta un pozo de gravedad. Esto no se trata solo de evitar colisiones, por supuesto, pero creo que eso está fuera de alcance aquí.

Star Wars también tiene su propio Deflector Shield , que parece estar diseñado para evitar colisiones o daños de cualquier tipo. Hay algunas referencias a que la protección contra meteoritos es un beneficio, específicamente la variedad Particle Shield .

Buena respuesta, pero la detección de estos objetos me parece bastante difícil. Si la nave se mueve a 0,75 de la velocidad de la luz y estás utilizando un método de detección restringido a la velocidad de la luz, ¿eres realmente tan capaz de detectar objetos que vienen hacia ti para desviarlos? En el momento en que su 'haz' de detección haya encontrado el objeto, ¿cuánto tiempo tiene realmente para desviarlo antes de golpearlo? ¿Qué tipo de alcance necesitaría este haz deflector para desviar un objeto antes de que lo golpees, suponiendo que el haz también está limitado por la velocidad de la luz?
Prefiero la solución de Star Trek hasta ahora, hicieron mejor su tarea. Star Wars suena mejor pero no explican mucho cómo funciona su tecnología. La especia de Dune es demasiado mágica. Dejando a un lado el control de la realidad, para una historia de acción/película/videojuego nada puede vencer al Caballero Jedi.
@HatoruHansou: En Star Wars, respetan que no puedes ir a la velocidad de la luz: van súper súper súper súper rápido y luego eliminan el espacio real y saltan la velocidad de la luz. El principio, por supuesto, es que evites el problema. Los pozos de gravedad son una causa de preocupación, ya que tienden a destrozar los barcos por alguna razón. De ahí la explicación de C-Canon Kessel Run, ya que es un montón de agujeros negros. G-Canon solo quería usar "parsecs", creo.
@Duodécimo: En Star Trek es un haz constante para protegerse, y no estoy 100% seguro de cómo solucionan los problemas de velocidad. En Star Wars, no describen mucho de lo que recuerdo: los hiperimpulsores solo saben, aparentemente. En el momento en que siente la gravedad (externa), la unidad se apaga. Sé que C-Canon habla de versiones muy antiguas de la tecnología que se basan en la Fuerza, así que... MAGIA.
También podríamos adoptar el enfoque de Halo. En el universo de Halo, las naves logran FTL al abrir un camino en el espacio de estela que evita este problema por completo.
@Thebluefish: Esa es una opción viable, por supuesto, aunque no estoy seguro de cómo funciona el hiperespacio en Star Wars, por lo que es posible que ya esté cubierto (lamentablemente... me gusta cómo lo hace Halo). El Wiki sugiere que se escapan de nuestro "espacio real", y una de las novelas que he leído puede confirmarlo; sin embargo, todavía se ven afectados por la gravedad en cierto sentido, ya que los hace explotar. Los viajes espaciales futuristas son difíciles.
Esto es realmente completo, pero en realidad no tiene base científica; está más basado en la ciencia ficción.
@ HDE226868 Entonces, viajar a 0.75C en una nave por el espacio, ¿no? Sin embargo, veo tu punto.
@Cragor, en el guión de ANH: "Ben reacciona al estúpido intento de Solo de impresionarlos con información errónea obvia". La respuesta verdadera es que se suponía que Han debía verse como un idiota.

Duodécimo · Answer 4

Creo que este podría ser uno de esos momentos en los que las 'rutas de envío en el espacio' realmente tienen sentido, ya que podríamos despejar una línea de espacio y asegurarnos de que no haya objetos grandes en el camino. La mejor teoría que se me ocurre es la teoría del rayo deflector... detecta el objeto frente a ti y usa una especie de rayo para apartarlo del camino.

va a asumir:

nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz para esta respuesta, ya que es lo mejor que sabemos en este momento.
Podemos desviarnos. Si un objeto se moviera directamente hacia la nave, ¿podríamos realmente desviarlo o simplemente lo empujaríamos con un rayo deflector?

Digamos que un objeto está a 1 'minuto luz' frente a nosotros. Eso significaría que podríamos golpearlo con un rayo de detección en 1 minuto. Al 75% de la velocidad de la luz, estaríamos a 45 segundos del camino con 15 segundos restantes para el momento en que el haz de detección golpee el objeto. Cuando el haz de detección da la vuelta y rebota, estamos aproximadamente a 51,5 segundos hacia él (8,5 segundos de distancia). Si un rayo que viaja a la velocidad de la luz pudiera generarse instantáneamente (suponiendo un tiempo de calibración cero), entonces tenemos 2,125 segundos para que la fuerza de este lo desvíe... lo que supondré que es improbable o imposible. Por supuesto, podemos extender esto para que estemos detectando más allá de 'un minuto luz' frente a nosotros, y tendría que averiguar cuánto tiempo le tomaría a ese cuerpo desviarse de nuestro camino para tener una idea de cuanto '

También debe tener en cuenta que generar este rayo y proyectarlo hacia adelante ralentizará la nave que lo genera, lo que requerirá más propulsión para mantener la nave al 75% de la velocidad de la luz.

Creo que esto finalmente llega a la conclusión de que habría dos estilos de viaje muy separados... uno que se adentra en lo desconocido a una velocidad significativamente más lenta y otro que recorre rutas conocidas que se mantienen despejadas intencionalmente (¿autopistas espaciales?) donde la velocidad podría ser significativamente más rápida (entonces te metes en el problema de una nave espacial más lenta que se interpone en tu camino)

Como expansión, me gustaría saber qué tipo de fuerza se necesitaría para cambiar de dirección, ya que algunos objetos deberían evitarse por completo (digamos que es un cometa que se aproxima al camino).

Hasta ahora, creo que esta es la mejor respuesta, con Jason en segundo lugar.
Intenté ampliar el tema "cuántos minutos luz necesitamos para desviar un objeto en nuestro camino"... no funciona mal si el objeto ya se está moviendo, pero no es tan fácil si el impulso del objeto es bajo o casi estacionario, ya que no tiene impulso con el que trabajar (desviación IE) y está más en el rango de tratar de empujarlo fuera del camino, lo que solo lleva más tiempo.
¿Puedes usar esa 'desviación' en objetos más grandes para alterar tu curso a su alrededor? Creo que eso ayudaría un poco.
@bowlturner: buen punto ... usar el deflector en una dirección diferente cambiaría su trayectoria hasta cierto punto ... aún más si pudiera rebotarlo en una luna y regresar a usted mismo para alejarse nuevamente (doble efecto del empujar mientras generas y el empuje cuando te golpea?) ... pero eso sería extremadamente difícil en lo que respecta a la implementación, creo que los 'propulsores' direccionales o algo así tendría más sentido ... Yo También estoy luchando para desviar 2 objetos simultáneamente.
Supongo que estaba asumiendo que si estás enviando suficiente fuerza para 'mover' un objeto en tu camino, ¿no debería esa misma fuerza empujarte igualmente? Entonces, ¿estarías 'empujando' los artículos grandes?
@bowlturner: yo también estaba pensando eso, pero ¿por qué necesitarías un objeto para empujar? Simplemente lanzar esa energía al espacio debería lograr el mismo efecto independientemente de lo que golpee, ¿no? La única ventaja de tener un objeto para golpear sería que el rayo rebotara y te golpeara de nuevo, en teoría duplicando el empuje que se le da... ¿creo?
Si estás enviando suficiente energía para 'mover' algo fuera de tu camino, también debería moverte 'hacia atrás'. piense en el 'rayo de fuerza' como un palo largo. empujas en un extremo y afecta las cosas en el otro (y también empuja hacia atrás con cualquier resistencia que encuentre. Estaba pensando que esto podría usarse para redirigir un barco alrededor de un objeto. Esto también asume que estoy entendiendo mi física correctamente .

Peter M. - significa Mónica · Answer 5

Mucho más seguro y rápido es hacer saltos hiperespaciales, donde saltas (te mueves discontinuamente) sobre todas las áreas con escombros. Por supuesto, para calcular los saltos hiperespaciales necesitas ver el futuro (porque llegas allí antes de lo que puede hacerlo la luz), por lo que necesitas la especia de Dune :-)

zan lince · Answer 6

¿Cómo detectar cosas que vienen hacia ti al 75% de la velocidad de la luz? Radar.

RADAR REALMENTE POTENTE

Una serie de ciencia ficción que leí tenía naves con radar, lidar y otros sensores que eran tan poderosos que en realidad actuarían como armas a distancias más cortas. Esto es necesario, porque necesitas un rango muy largo para detectar objetos y poder esquivarlos. Y esto fue solo al 20% de la velocidad de la luz.

Las matemáticas son malas. Debe rociar un cono delante de su barco con suficiente RF para garantizar una señal de retorno de cualquier cosa lo suficientemente grande como para lastimarlo y lo suficientemente lejos como para reaccionar. Las cosas lo suficientemente grandes como para lastimarte son bastante pequeñas y te estás acercando a ellas muy rápidamente.

No voy a hacer esos cálculos ahora, pero sospecho que la nave no necesitará armas láser adicionales. Cualquiera que sea lo suficientemente tonto como para acercarse a él puede hacer que sus átomos individuales se conviertan en plasma con solo escanearlos.

"Nos están escaneando cap--" -Bola no identificada de sustancia pegajosa energizada flotando en el espacio.
¿Estás hablando del principio de incertidumbre de Heisenberg?
@thescribe No. ¿Dónde crees que se aplica la incertidumbre?
La forma en que funcionan tales armas es que estudian algo con niveles extremos de escrutinio. De acuerdo con el Principio de Incertidumbre, estudiar algo introduce un nivel desconocido de energía. Cuanto más de cerca estás estudiando algo, más energía se agrega. Si estudia algo lo suficientemente de cerca (como registrar las posiciones exactas de todos sus átomos), el exceso de energía lo hará explotar. Como dijo @Crabgor, "'Nos están escaneando capta--' - Bola no identificada de sustancia pegajosa energizada flotando en el espacio".

henry taylor · Answer 7

Solo porque nadie más lo ha ofrecido...

¿Qué tal usar el campo de estasis de esclavos de Larry Niven? Lo describe como una burbuja de espacio/tiempo en la que el tiempo se detiene efectivamente. Los objetos encerrados en la burbuja no pueden verse afectados de ninguna manera por los objetos del exterior.

Entonces, para un viaje espacial largo, simplemente alcanza la velocidad de crucero deseada y luego enciende el campo. Su ahora invulnerable barco avanza, a lo largo de su curso deseado, chocando contra las cosas pequeñas y perforando o rebotando en las cosas más grandes. Luego, en un momento preestablecido (controlado por un temporizador de huevo glorificado y un acelerómetro, ambos almacenados fuera del campo de estasis, en una caja fuertemente protegida), el campo se apaga, permitiéndole "despertar" y ver si están en cualquier lugar cerca de donde quería ir. Si no, gira la nave, aumenta la velocidad y hazlo todo de nuevo.

Así que mi respuesta a su pregunta, con todo el crédito para el Sr. Niven, es que usted no navega por las cosas que se interponen en su camino. Simplemente avanzas a través de él.

Entonces, si un trozo de basura espacial explota tu temporizador de huevos, ¿te quedas flotando para siempre?
No, según recuerdo, hay 3 dispositivos fuera del campo de estasis: temporizador de huevo, acelerómetro y generador de campo. El temporizador no es para apagar el campo. Proporciona una corriente positiva para mantener el campo activo hasta que se agote el tiempo. El acelerómetro funciona de la misma manera, proporcionando corriente hasta que el barco deja de moverse. Ambos son necesarios, junto con un generador de campo totalmente funcional, para mantener activo el campo de estasis. Si alguno de los tres es destruido, el campo se desvanece. Entonces, si el barco se detiene o se acaba el tiempo, o se rompe algo, el campo se apaga. Es un sistema deliberadamente defectuoso.
Pero si ese sistema falla, ahora está a alta velocidad sin protección.
sí... ¡SPLAT! ¡Es por eso que los pilotos siempre se van a dormir con el pie sobre el pétalo del freno!

Peter M. - significa Mónica · Answer 8

No es un problema.

Si queremos permanecer dentro de los límites de la ciencia: editar: e ingeniería

Será extremadamente difícil acelerar a 0.75SL y luego desacelerar a 0. El combustible debería ser como el 99.999% del peso del cohete, incluso con etapas. Así que espere viajar al 5-10% de SL.
Será extremadamente difícil disparar balas hacia adelante, destruir cualquier objeto, nuevamente debido a la física relativista, porque se moverían extremadamente rápido en relación con nuestra nave.
Y, por supuesto, disparar cualquier cosa hacia adelante para destruir obstáculos te ralentiza. Las leyes de Newton también se aplican a los viajes relativistas.

La única forma de viajar dentro de los límites de la física tal como la conocemos ahora es viajar lentamente, en una nave multigeneracional, de alguna hibernación. A esa velocidad, la detección de obstáculos es más simple y tienes más tiempo para eliminarlos con láser (lo que tiene menos impacto en tu impulso de avance que disparar una bala para destruir dicho objeto).

Por supuesto, es menos divertido viajar tan despacio.

Otra opción es descubrir un nuevo enfoque físico. Como saltos discontinuos en el hiperespacio, pero que no están dentro de los límites de las leyes de la física.

Si quieres apegarte a las leyes de la física para resolver esto, no podrás llegar a tal velocidad, y si ignoras la física, puedes hacer hipersaltos o obstáculos con rayos tractores o lo que tu imaginación quiera.

Editar: números proporcionados por cohete relativista

para llegar a Vega (27 aly) y detenernos allí, necesitamos 57 kg de combustible por cada kg de carga útil, usando un motor 100% efectivo.

Ver también http://en.wikipedia.org/wiki/Space_travel_using_constant_acceleration

La lata de refresco es 94% combustible, 6% de construcción. Construir estructuras capaces de soportar tales fuerzas y transportar grandes cantidades de combustible es muy difícil. Lea La tiranía de la ecuación del cohete.

Es por eso que argumento que no es factible viajar a tales velocidades (dentro de los límites de la física y la ingeniería tal como las conocemos hoy), por lo que no necesita protección para tales velocidades. Y estoy de acuerdo en que es menos divertido que hacer zoom como en las películas de Hollywood. Frijoles duros.

En otras palabras: cuando tengamos (ahora desconocida) tecnología e ingeniería capaces de construir este tipo de naves, protegerlas será una tarea relativamente sencilla. Por eso digo que no es un problema.

Edit2:

si el cohete no lleva consigo combustible/masa de reacción, ¿de dónde vendrá? ¿Del espacio vacío? ¿O será alimentado por magia? Las ilusiones no pueden impulsar una nave espacial.
Por supuesto, disparar en reposo y en 0.7c sigue las mismas leyes: eso es lo que dice EXACTAMENTE la teoría de la relatividad. El problema es el tiempo de entrega. A 0.7c, el universo parece " contraído en longitud ", por lo que los objetos distantes están más cerca. Y vienen hacia ti a una velocidad de 0.7c, por lo que incluso si golpeas el objetivo, tienes buenas posibilidades de que te golpeen los escombros, porque no hay mucho tiempo para dispersarse.
el retroceso del rifle no "parece" reducir la velocidad de la locomotora debido a la diferencia entre la masa (y la inercia) del rifle y el tren. Pero todavía se aplican las leyes de Newton, acción = fuerza de reacción. Cualquiera que crea que no hay efecto en el tren disparando un rifle desde el tren, no puede esperar que su opinión sobre la física se tome en serio.

La física continúa funcionando, incluso si algunas personas prefieren rechazar mi respuesta cuando les recuerdo hechos inconvenientes.

Editar: contracción de longitud - eso es lo bueno de la relatividad:

en nave espacial: la longitud de la nave sigue siendo la misma, el universo se contrae.
para el observador externo: las distancias en el universo siguen siendo las mismas, la nave se contrae.

¿Es realmente válida una respuesta a una pregunta sobre cómo detectar objetos mientras viaja a 0,75 la velocidad de la luz como "no podemos ir tan rápido"?
¿Es válido cualquier intento de responder a la pregunta "cómo puedo diseñar una bicicleta que permita a los peces colonizar la luna dentro de los límites de la física"?
Supongo que ese tipo de tontería del hombre de paja estaría cerrado. La suposición de que podemos llegar a esa velocidad se indica en la pregunta, si desea cuestionar una suposición de la pregunta que invalida la pregunta, sugeriría que para eso es la sección de comentarios en lugar de publicar dos respuestas separadas que realmente se reduce al mismo argumento 'simplemente no viaje al 0,75% de la velocidad de la luz'
Debido a la relatividad, es exactamente tan difícil disparar balas al 75% de la velocidad de la luz como al 0% . No alcanzarán el objetivo mucho antes que tú, pero definitivamente avanzarán y verás que se alejan tan rápido como si estuvieras en reposo. También copió la línea incorrecta para Vega, no usó una velocidad máxima de 0.75c, el enlace que encontró no indicaba el 99.999% de la energía. La idea de esta respuesta es buena, pero la calidad es muy baja.
El 99,999 % de la energía se supone realista menos del 100 % de eficiencia del motor, el sitio web vinculado supone el 100 %. A .75c, la energía para disparar es la misma pero la distancia al objetivo es más corta.
No todos los barcos necesitan llevar su combustible con ellos. Aunque definitivamente estaré de acuerdo en que viajar tan rápido definitivamente está fuera de la tecnología actual, no está fuera de la teoría actual. Por ejemplo, si uno pudiera enfocar un láser lo suficientemente ajustado, podría hacer brillar el láser desde una estación en una órbita estrecha alrededor de una estrella que extrae su energía de la luz de la estrella convertida en electricidad. (Esta es solo una de muchas de esas posibilidades).
Es gracioso que incluso esta respuesta parezca coincidir con la respuesta @Twelfth (considerada "mejor" por OP), gana alrededor de 1 voto negativo por cada voto positivo. Sin comentarios por qué, supongo que porque los votantes negativos no pueden aceptar que la lentitud es la única forma factible.
No estoy de acuerdo con los tres puntos. (1) el barco no llevará consigo combustible/masa de reacción; (2) disparar una bala no es diferente a estar en reposo; en el marco de referencia del barco, el arma no es diferente a estar en reposo. Lo que necesita es un plazo de entrega suficientemente largo. (3) se ha sabido de personas que disparan rifles desde locomotoras, y el retroceso no parece disminuir la velocidad del tren en una cantidad notable.
Gracias, al menos tengo la oportunidad de refutar al votante negativo esta vez. Ver editar.
Si bien no he votado ni a favor ni en contra de la respuesta (aunque veo que muchas personas se sienten fuertemente al respecto: ¡no obtienes un +5/-4 por nada!), No estoy de acuerdo con la segunda viñeta de la (última, creo) editar. La contracción de la longitud no hace que el universo parezca más corto; hace que el cuerpo sea más corto. Ah, y le interesará ver este artículo sobre un barco sin combustible. ¿Guay, verdad?
Sí, leí y suena genial. Pero la interacción con todo ese gas induciría una gran resistencia, es como la aerodinámica. Así que lo clasifico igual que la magia o los saltos hiperespaciales (como no plausible hasta que se demuestre que funciona). También agregué una explicación de la contracción de la longitud, que puede ser contraria a la intuición, pero como ocurre con tantas otras propiedades, también es relativa: no tiene sentido afirmar que "la longitud de X es Y" a menos que proporcione un marco de referencia: quien esta observando.

JDługosz · Answer 9

Ninguno de los ejemplos ficticios es "SF duro", lo que supongo que es lo que la pregunta significa con base científica .

Una respuesta realista es que los objetos deben detectarse lo suficientemente lejos como para hacer algo al respecto. Un escudo magnético de la vida real funciona para el gas y el polvo espacial cuando se mira hacia adelante; al desacelerar, el escape le despejará el camino. Los artículos más grandes, encontrados por lidar, pueden ser destruidos o golpeados por una bala de contramedida avanzada. Supongo que esos deberían ser golpeados para arrojar a los debis fuera de tu camino. Finalmente, un escudo estático recibirá impactos. Este puede ser su almacén de masa de reacción en forma de hielo, o una torre de placas con espacios entre ellas para aislar eventos del cuerpo de la nave.

En resumen, tienes tres opciones: salir del camino, sacarlo del camino o recibir el golpe.

León · Answer 10

Alastair Reynolds tenía una forma bastante agradable de tratarlo en sus libros. Si no recuerdo mal, los barcos en sus libros resolvieron el problema envolviendo el casco en una capa de hielo muy gruesa (creo que era algo así como cientos de metros). Todas las partículas pequeñas impactarían en el hielo sin causar ningún daño directo al barco. Parecía plausible cuando lo leí, pero realmente no puedo recordar todos los detalles.

... Y necesitas acelerar todo ese hielo a 0.7c. ¡Mucho combustible!
@PeterMasiar: Sí. Sin embargo, si recuerda correctamente, eso no fue un problema ya que los motores obtuvieron su energía de otra dimensión o algo así. No puedo recordar los detalles exactos, pero el combustible era infinito.
¡Ah, magia, simplemente derrite todos los problemas de ingeniería!

victorantunes · Answer 11

Este mismo tema ha sido abordado en la serie de Orson Scott Card llamada El juego de Ender.

Más precisamente, viajamos al libro llamado Ender in Exile.

Solo para arrojar un poco de historia: la Tierra fue atacada por una raza alienígena, llamada Formics. Tenían mucha mejor tecnología, etc.

Advertencia: algunos podrían considerarlo como un spoiler.

"Todos esos viejos videos que muestran naves espaciales esquivando cúmulos de asteroides, en realidad no estaban muy lejos. Porque cuando golpeas una molécula de hidrógeno cuando estás cerca de la velocidad de la luz, libera una gran cantidad de energía. Es como golpear una roca enorme en un velocidad mucho más lenta. Te destroza. Cualquier esquema de protección que idearon nuestros antepasados involucraba tanta masa adicional, o costaba tanta energía y, por lo tanto, combustible, que simplemente no era práctico. Tenías tanta masa que no podías transportar combustible suficiente para llegar a cualquier parte".

[...]

"Entonces, ¿cómo lo solucionamos finalmente?" preguntó Ender.

"Bueno, por supuesto que no lo hicimos", dijo el capitán.

"Los fórmicos lo hicieron por nosotros", dijo el capitán con alegría. "Cuando llegaron aquí, sí, devastaron partes de China y casi nos azotan en las dos primeras guerras. Pero también nos enseñaron. El mismo hecho de que llegaron aquí nos dijo que se podía hacer. Y luego se fueron pensativamente. detrás de docenas de naves estelares en funcionamiento para que las estudiemos".

[...]

"Por favor, no me digas que es un huevo", dijo Ender.

El capitán se rió. "No le digas a nadie, pero los motores de esta nave, y todo ese combustible, son solo para maniobrar cerca de planetas y lunas y demás. Y hacer que la nave funcione. Una vez que alcancemos el uno por ciento de la velocidad de la luz, cambiamos en este bebé, y de ahí en adelante, solo es cuestión de controlar la intensidad y la dirección".

"¿De que?"

"Del campo de tiro", dijo el capitán. "Fue una solución tan elegante, pero ni siquiera habíamos descubierto el área de la ciencia que nos habría llevado a esto".

"¿Y qué área es esa?"

"Fuerte dinámica de campo de fuerza", dijo el capitán. "Cuando la gente habla de eso, casi siempre dicen que el campo de fuerza fuerte rompe las moléculas, pero esa no es la historia real. Lo que realmente hace es cambiar la dirección de la fuerza fuerte. Las moléculas simplemente no pueden mantenerse juntas cuando los núcleos de todos los átomos constituyentes comienzan a preferir una dirección particular de movimiento a la velocidad de la luz".

Ender sabía que estaba hablando mucho de términos técnicos, pero estaba cansado del juego. "Lo que estás diciendo es que el campo generado por este dispositivo toma todas las moléculas y objetos con los que se topa en la dirección del movimiento y usa la fuerza nuclear fuerte para hacer que se muevan en una dirección uniforme a la velocidad de la luz" .

Eso suena como un quitanieves. Pero la nieve no se cae por los lados.
Lo que está describiendo se llama Bussard Ramjet. En realidad, un estatorreactor llevaría las cosas al centro de la embarcación, momento en el que serían disparadas por la parte trasera.

JDługosz · Answer 12

Acabo de tener una idea novedosa.

Considere un "canal de borrado" en la transmisión de datos. Si está enviando algún recurso a otro sistema estelar, divídalo en cargas pequeñas (digamos, n cargas) y agregue redundancia, lanzando (n+k) cargas.

Si se trata de una infraestructura semilla para configurar una capacidad de fabricación autorreproductiva, entonces el padre puede continuar enviando "paquetes" a medida que los fabrica.

Se esperan algunas pérdidas en tránsito. Solo n (cualquier n del conjunto) necesita llegar con seguridad.

Enfoque obvio si se enmarca de esta manera. ¿Qué pasa con la gente? Bueno, ¿por qué no enviamos información por láser (o lo que sea) y reconstruimos en el otro lado? O vivir como puro software todo el tiempo.

Si es más fácil "sneakernet" que lanzar un potente láser, entonces la información que compone al pasajero se trataría de la misma manera y se incluiría en los envíos.

los daleks · Answer 13

Simplemente haga un escudo de hielo frente a la nave espacial para absorber los impactos.

Cómo evitar objetos cuando se viaja a más de 0,75 de velocidad de la luz. o ¿Cómo no ir SPLAT?

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