¿Cómo funcionaría el velocímetro de una nave espacial interestelar si todo lo demás se está moviendo?

Un velocímetro es un indicador o dispositivo que se utiliza para medir la velocidad instantánea de un vehículo en movimiento en términos generales, por ejemplo, la lectura que se muestra en el velocímetro de un automóvil estacionado al costado de la carretera muestra cero, lo que implica que está en una posición estacionaria con respecto a la carretera o punto de referencia, etc. tiempo que los objetos circundantes están en reposo con respecto al suelo. Creo que algunos de ustedes ya ven a dónde va esto...

Corrección: este velocímetro en realidad cuenta cuántos giros da la rueda, lo que luego se puede traducir como una buena indicación de la velocidad del vehículo, pero no sin fallas, como se menciona en el comentario de Michael Kjörling.

Otro ejemplo es un velocímetro o registro de pitómetro que generalmente se ve en un bote o barco y lo dejaré para que descubra el mecanismo de trabajo. (pista: presión diferencial del agua)

Sé que con el GPS todavía se usa el velocímetro en la actualidad y mucho menos en el futuro, pero estoy seguro de que algunos de ustedes conocen las limitaciones.

notas

  • Tenga en cuenta la dilatación del tiempo cuando se acerque a la velocidad de la luz en el vacío. (por ejemplo, factor de Lorentz: <0,9)

Preguntas

  1. ¿Cómo mediría la velocidad instantánea con precisión una nave espacial interestelar sin FTL o capacidad envolvente?
  2. Si la velocidad instantánea es inútil para los viajes espaciales, ¿qué tipo de medida se adoptaría en su lugar? (por ejemplo, se usa año luz en lugar de millas o kilómetros, etc.)
entonces, ¿no será suficiente para obtener su velocidad orbital? En absoluto, las cosas en el espacio no se mueven en línea recta sino en... trayectorias (?)... vale, con 0,9 c puede que no tengas que preocuparte por esto, pero todavía me pregunto: ¿será suficiente la velocidad orbital? ?
@ConfusedMerlin: De todos modos, tiene razón. También estoy pensando en una mejor solución para evitar la relatividad. Recuerdo una noción interesante en la relatividad especial: nunca se puede saber si se está moviendo en un espacio de vacío total.
Me tomé la libertad de quitar la etiqueta de ciencia dura . Para que esto se aplique, dice: Todas las respuestas a esta pregunta deben estar respaldadas por ecuaciones, evidencia empírica, artículos científicos, otras citas, etc. Creo que esto no es necesario aquí. Siéntase libre de agregarlo de nuevo si me equivoqué.
@Burki: no hay problema porque pensé que puedo ver algunas ecuaciones y números :)
@MichaelKjörling: gracias por la aclaración
¿Velocidad relativa a qué, exactamente? Un velocímetro en la Tierra funciona porque estás midiendo tu velocidad instantánea relativa a la Tierra. No es que no puedas hacer eso en el espacio, solo que podría no tener ningún significado.
@RolandHeath: ese será mi Q2 :)
¿Interestelar? ¿Sin FTL? ¿Importa un velocímetro?
@ user2338816, cuanto mayor sea la distancia que viaja, con mayor precisión desea conocer su velocidad. Una diferencia de unos pocos mm/s al comienzo de una trayectoria interestelar puede cambiar la distancia a la que se encuentra al llegar en miles de kilómetros. Por supuesto, en la práctica, refinaría su estimación de velocidad varias veces a lo largo de su aproximación y haría los ajustes necesarios. Los ajustes son mucho más "baratos" de hacer cuando estás más lejos, pero eso suponiendo que conoces tu velocidad con precisión.

Respuestas (9)

Una nave espacial podría medir el cambio rojo/azul de las estrellas a su alrededor.

Esto requeriría una base de datos de distribuciones de frecuencia de luz de estrellas medidas "en reposo". La comparación de los valores observados de las estrellas en diferentes ángulos en relación con la nave daría tanto la velocidad como la dirección de la nave (el desplazamiento máximo hacia el azul es hacia donde te diriges). Al incorporar la relatividad en el cálculo, esto debería funcionar para velocidades cercanas a la velocidad de la luz. también.

Dentro de un sistema planetario, su velocidad normalmente es lo suficientemente lenta como para que la medición de la posición de las estrellas y los planetas funcione.

En el combate espacial no importa la velocidad absoluta, solo la velocidad relativa y sobre todo la aceleración. Para eso, los giroscopios y los láseres deberían funcionar.

<sacude el puño> maldita sea, me robaste la respuesta. ¡Si tan solo me hubiera quedado despierto más allá de las 3 a. m.! aquí hay un +1
En el combate espacial puedes triangular a la nave nodriza y la nave nodriza triangular a las estrellas cercanas. De esa manera podrían navegar.
Sí, esta fue mi primera idea. Ni siquiera necesita un catálogo de estrellas; suponiendo que se mueva del sistema estelar A al sistema estelar B, todo lo que necesita son los datos de una de esas estrellas, que obtendrá antes de su aceleración.
Tenga en cuenta que uno no necesita usar las estrellas cercanas. El desplazamiento Doppler y el desplazamiento rojo/azul de los púlsares (de posiciones conocidas con precisión) funcionan. Lo mismo ocurre con las galaxias cambiantes rojas/azules de ángulos conocidos con precisión (y posiciones si uno planea moverse distancias galácticamente relevantes). Pero la versión "más genial" de esto es medir la anisotropía rojo/azul del CMB. (Divertidamente, si uno hiciera esto, podría detectar fuertes sumideros de gravedad cercanos a través de oleadas de radiación Unruh). Esto solo requiere una base de datos con una entrada.
Esto se conoce como velocidad peculiar. Creas un marco de referencia artificial en "reposo" relativo a ti y tu destino. Toma una medida promedio de la velocidad de los objetos lo suficientemente cerca como para poder medir su velocidad con la precisión suficiente para su propósito y que también están lo suficientemente lejos como para tener una influencia gravitatoria insignificante sobre usted y su destino. Este marco de referencia de descanso no tiene nada que ver con el "reposo absoluto" (que es un concepto turbio, si no ficticio). Es una calibración local de lo que significa "descanso", pero se puede usar para calcular su velocidad relativa a su destino.

La nave estelar se está (presumiblemente) moviéndose de un punto a otro.

Esto significa que la única información relevante es la distancia desde el punto de partida y/o la distancia a la ubicación de destino.

Su velocímetro le da una velocidad medida en distancia por tiempo. Ahora, siempre que pueda medir la distancia a su objetivo, puede comparar dos medidas y obtener la distancia delta en el tiempo entre las medidas.

Esta es tu velocidad. Ahora todo lo que necesita es una pantalla donde se muestre este número.

¿Quizás mostrar dos velocidades? ¿Uno relativo a la partida y otro relativo al objetivo?
Lo complicado aquí es que el punto objetivo también se está moviendo. Incluso si te estás moviendo entre sistemas solares, ambos sistemas solares están orbitando el baricentro galáctico, por lo que el punto hacia el que te estás moviendo es no moverse en línea recta. Esto también significa que su velocidad relativa al objetivo en realidad no le da una muy buena estimación de cuánto tiempo llevará interceptar (al menos cuando se acerca desde una distancia significativa). Puede calcular el tiempo de intercepción en función de una órbita de transferencia, pero en realidad no se simplifica a una sola "velocidad" para alcanzar el objetivo.
@DanBryant, por supuesto, esto es correcto, pero el OP no solicitó el cálculo de ETA, solo la velocidad.
@Burki, realmente depende de para qué se debe usar la velocidad. Usamos intuitivamente la velocidad en tierra para estimar el tiempo de llegada, por lo que creo que es importante darse cuenta de que no funcionará de esa manera cuando se considera el movimiento en órbitas.
¿ Tuviste en cuenta la contracción de la longitud ?
@DanBryant Calcular ETA es ciertamente un uso para un velocímetro, pero no el único uso posible, y ciertamente no la definición de "velocidad". La idea de encontrarse con un objetivo en movimiento no es desconocida en la Tierra. Los barcos pueden encontrarse en el mar, los aviones a veces se encuentran con camiones cisterna para repostar en vuelo, etc. Espero que las tripulaciones de las naves espaciales comprendan que cuando se acercan a un objetivo en movimiento, el tiempo para llegar no es simplemente la distancia actual dividida por la velocidad actual.
@Jay en realidad, el tiempo para llegar es simplemente la distancia actual dividida por la velocidad actual, si su marco de referencia está fijo en el objeto con el que está tratando de encontrarse, lo que sería en casi todos los escenarios de viajes espaciales. El concepto de un "objetivo en movimiento" es discutible en el espacio, porque todo puede considerarse "en movimiento" en relación con algo: planetas, lunas, otras naves, incluso sistemas solares completos o galaxias. Si está tratando de encontrar algo, fijaría su marco de referencia en él y mediría su posición y velocidad en relación con el objetivo. ¿Por qué hacer el cálculo más complejo?
@Jay Por supuesto, eso no quiere decir que nunca te interesen varios objetos a la vez. En esas situaciones, es probable que muestre su velocidad en relación con cada uno, y eso se aproximaría más a escenarios como el encuentro del avión cisterna que mencionó. Por ejemplo, al atracar con otra nave en órbita, cuando su velocidad relativa entre sí es cero, sus velocidades relativas al planeta de abajo serán las mismas (cualquiera que sea la velocidad orbital). Al igual que un avión que se reabastece de combustible desde un avión cisterna tendrá (aproximadamente) una velocidad cero en relación con el avión cisterna y la velocidad aerodinámica correspondiente.
@Anaximander Es cierto que puede seleccionar el destino como el origen de su sistema de coordenadas y luego ETA es la distancia / velocidad en ese sistema de coordenadas. Siempre que el destino no esté acelerando. Pero esa es una gran excepción, ya que descartaría un destino que es un planeta en órbita.

Para una navegación útil, queremos conocer varios vectores de velocidad

Suponiendo que la física del mundo real y en realidad está utilizando trayectorias orbitales en lugar de navegación 'warp-to-target':

  1. Vector de velocidad a la posición actual del objetivo. Esto es muy relevante cuando ya estás cerca del objetivo e intentas igualar las velocidades para una maniobra de encuentro. Es mucho menos relevante para la intercepción de largo alcance, ya que el objetivo también se mueve a lo largo de una trayectoria orbital y, por lo tanto, conducir constantemente "hacia" el objeto no es la forma más eficiente de llegar al objeto.

  2. Su vector de velocidad orbital en relación con el pozo gravitacional dominante en el que se está moviendo. Esto le permite predecir su órbita con bastante precisión, suponiendo que no se encuentre con otros cuerpos masivos en el camino. Tenga en cuenta que las órbitas incluyen trayectorias hiperbólicas, como escapar de la órbita de un planeta.

  3. Su vector de velocidad relativo a la superficie de un cuerpo que está orbitando. Esto tiene en cuenta la rotación del cuerpo sobre su propio eje y es bastante relevante para cosas como aterrizar o, por ejemplo, trazar la trayectoria de su láser de bombardeo orbital a través de la superficie.

¿Cómo se medirían estos vectores?

  1. Recibir información sobre nuestro movimiento en relación con un observador, como la Tierra. Este sería el modo de operación más probable en una sociedad espacial típica, ya que tendríamos una red de puntos de observación y relés de comunicación que rastrean constantemente todos los objetos en el sistema.

  2. Para la navegación aislada, una posibilidad es usar transmisiones de púlsares conocidos para calcular la posición.

  3. Otra posibilidad es encontrar algo más moviéndose a lo largo de una órbita conocida y observar cómo se mueve. Esto requiere que estemos bastante cerca del objeto o que tengamos sensores realmente buenos.

Un ejemplo motivador de cómo se utilizarían estos vectores de velocidad

Para dar una idea de cómo funcionaría esto en la práctica, es útil considerar la órbita de transferencia de Hohmann , que es una forma eficiente de interceptar otro objeto que viaja en el mismo plano en órbita alrededor del mismo cuerpo. Este es el tipo de maniobra que usaría para transferirse de un planeta a otro, por ejemplo. El tiempo para realizar la intercepción no solo está determinado por la distancia entre los objetivos (que cambia a medida que se mueven en sus órbitas), sino que depende de varias cosas:

  1. Se necesita tiempo para lograr la fase orbital correcta para la transferencia. Este es un 'tiempo de espera' incluso antes de comenzar la maniobra. En esta fase nos preocupamos por nuestras velocidades orbitales (y por lo tanto nuestras órbitas), ya que estas determinan el punto correcto para realizar la transferencia.

  2. Lleva tiempo acercarse realmente al objeto. Esta es la duración real de la órbita de transferencia y es la analogía más cercana a la 'velocidad de viaje'.

  3. Una vez que te acercas a tu objeto, puedes igualar la velocidad. Aquí es donde la velocidad al objetivo finalmente se vuelve útil. Una vez que haya igualado la mayoría de las velocidades, es probable que también siga con una maniobra directamente "hacia" el objeto. En este punto, las distancias y las velocidades relativas son muy pequeñas en comparación con las trayectorias orbitales, por lo que la gravedad es prácticamente insignificante y podemos fingir que las cosas se parecen más a la imagen intuitiva de las cosas que flotan libremente en el espacio.

Descargo de responsabilidad justo, todo lo que sé sobre la mecánica orbital lo aprendí jugando Kerbal Space Program. Obligatorio xkcd .

Supongamos que está viajando a una fracción apreciable de C. Lo más probable es que tenga algún tipo de protección para que la parte delantera de su nave (y luego la parte delantera de usted) no se desgaste con el medio interestelar. ¿Podrías encontrar algún tipo de dispositivo de medición que use la actividad de ese escudo? ¿Podría entonces combinar eso con una densidad conocida del medio interestelar?

Oh, idea divertida. Esto también lleva a que el universo tenga un requisito para que los 'cartógrafos estelares' mapeen con precisión la densidad del medio interestelar. Aunque es un poco inexacto..

Es muy simple: solo necesitas un acelerómetro preciso . Esto se conoce como un sistema de navegación inercial .

La aceleración se puede medir sin puntos de referencia externos. Solo asegúrate de medir tu velocidad inicial v 0 con precisión cuando todavía está navegando fuera del sistema solar, antes de encender el motor warp. A partir de entonces, solo mira el acelerómetro y calcula su nueva velocidad a partir de la aceleración medida: por cada segundo de aceleración en a metro s − 2 , añades a a v 0 .

Si está acelerando de manera complicada, necesitará un acelerómetro por eje. Si te acercas a un planeta, deberás corregir la gravedad del planeta, pero luego tienes una referencia externa, por lo que puedes recalibrar.

Con suerte, no comenzarás a medir tu velocidad cerca de ninguna masa (como un planeta o una estrella), o medirás la gravedad como un cambio en la velocidad.
@Samuel, la aceleración debida a la gravedad es muy difícil de medir 'localmente' si el gradiente es pequeño, ya que todas las partes del objeto se aceleran casi exactamente en la misma cantidad. Esta es la razón por la que los astronautas en órbita experimentan una "caída libre".
@Dan, estoy midiendo la aceleración local debido a la gravedad con bastante fuerza desde mi silla en este momento. Pero en realidad, si la nave planea entrar o salir de pozos de gravedad y no simplemente orbitarlos, habrá que tenerlo en cuenta.
@Samuel Cierto, pero si hay masa cerca, entonces también tiene un punto de referencia externo, por lo que puede medir su velocidad con eso. Supongo que una fuente de gravedad desconocida e invisible, como la materia oscura, podría plantear un problema. Pero bueno, ese sería un buen punto de la trama :)

Si eres una raza lo suficientemente avanzada, entonces podría ser ventajoso colocar una serie de 'balizas' que emitan pulsos con combinaciones conocidas de frecuencias.

Las balizas tendrían que estar muy juntas (en términos interestelares), debido a las limitaciones de nuestra tecnología de transmisión de señales (aún no somos tan poderosos como las estrellas), pero este sistema podría usarse para unir carreteras conocidas a través del espacio. con las balizas actuando como marcadores de 'millas' y satélites GPS.

El poder relativo de las señales de varias balizas se puede usar para calcular la ubicación en el espacio, y si combina este enfoque con la respuesta de Cyrus sobre el corrimiento al rojo, también obtiene velocidad con un poco más de precisión. 'Velocidad' se convierte entonces en un valor relativo a esta red de balizas.

Obviamente, este enfoque no funciona en un sistema estelar a menos que tenga una cantidad ilimitada de delta-V para mantener las balizas en su lugar, pero si está dentro del sistema, puede usar señales bombeadas desde cuerpos celestes conocidos (como la Tierra). ) para calcular la velocidad. Cualquier red en el espacio interestelar tendrá que cambiar ocasionalmente según el movimiento relativo de las estrellas, pero cualquier sistema que use las estrellas como referencia para el viaje interestelar tendrá que compensar eso de todos modos. Ah, y será costoso de construir y mantener, pero dependiendo de su nivel tecnológico y la necesidad de información de navegación sólida, podría valer la pena.

Una ventaja más: cuando tienes al menos 66 caminos de baliza diferentes, puedes construir algunos comensales espaciales increíbles.

1. ¿Cómo mediría la velocidad instantánea con precisión una nave espacial interestelar sin FTL o capacidad envolvente?

Otras respuestas implícitas, pero nadie declaró descaradamente la respuesta: NO PUEDE medir una velocidad absoluta, lo que se vuelve especialmente obvio en el espacio exterior. Por lo que podemos decir, no existe tal cosa. Incluso en la Tierra, su "velocidad instantánea" es en realidad relativa a... ¡la superficie de la Tierra! (Tenga en cuenta que, por definición, la "velocidad" es independiente de la dirección, y para una nave que se mueve en 3 dimensiones, el vector direccional de su velocidad es vital. ¡Shades of Wrath of Khan! )

A menos que el momento exacto sea importante, como trazar un "campo de batalla" intrincado o ir (bastante lento) entre planetas dentro de un sistema estelar, generalmente puede asumir que sus planetas no se están moviendo. Sólo la velocidad relativa entre las estrellas podría ser de algún interés, y rara vez lo sería. La posición relativa en el espacio tridimensional podría ser de interés, ya que podría haber una distancia considerable en el eje Z entre 2 estrellas que tienen coordenadas X e Y similares.

No preguntaste, pero afortunadamente, se sugirieron varias buenas sugerencias sobre cómo medir la velocidad relativa .

En la práctica, probablemente usaría una combinación de cosas para describir su velocidad, dependiendo de su tecnología, ubicación y velocidad relativa; (continúa en la explicación del #2).

2. Si la velocidad instantánea es inútil para los viajes espaciales, ¿qué tipo de medida se adoptaría en su lugar? (por ejemplo, se usa año luz en lugar de millas o kilómetros, etc.)

Eso dependerá de qué tan "rápido" vaya en relación con otros cuerpos en el espacio (que le interesen), es decir, su "velocidad delta". Algunos ejemplos podrían ser:

  • velocidades pequeñas/objetos a pequeña escala - metros/segundo hasta km/h -- típicamente para botes pequeños, caminantes espaciales y naves pequeñas y medianas que se acercan a esclusas de aire, estaciones espaciales u otras naves, misiles
  • dentro del sistema estelar de crucero, probablemente en km/h hasta km/s, que podría ser muy grande dependiendo de su tecnología de empuje y el tiempo de viaje. Usted elegiría entre /h o /s dependiendo de cuánto tiempo esté viajando o qué tan grande quiera que sea el número. Por ejemplo, la sonda New Horizon a Plutón (la nave más rápida hasta la fecha) salió de la Tierra a 58.000 km/h, lo que equivale a unos 16 km/s.
  • crucero interestelar : podría ser lo mismo que dentro del sistema estelar, pero probablemente querrá que se exprese en km / s porque querrá ir mucho más rápido que incluso New Horizons. Es de esperar que tenga algún tipo de aceleración continua y, en ese caso, se moverá (en relación con su lugar de partida) mucho más rápido que incluso New Horizons.
  • años luz : sin un impulso espacial avanzado, no newtoniano (es decir, "imposible"), nunca necesitará medir la velocidad en años luz a menos que esté tratando de ser lindo. por ejemplo, "años luz/siglo"
  • Desplazamiento rojo/azul o C : a mitad de camino a través de sus viajes largos de décadas/siglos, puede encontrar conveniente usar el porcentaje de desplazamiento rojo/azul de un conjunto de "balizas estelares" o incluso su estrella de destino, ya que su pariente la velocidad podría ser una fracción significativa de la velocidad de la luz... si tienes una cantidad significativa de aceleración todo el tiempo. O simplemente use fracciones o porcentajes de C (velocidad de la luz) para simplificar y hacerlo más comprensible para la mayoría de las personas. Por ejemplo, 93% C o 0,93 C
  • Las distancias pueden recorrer el gameto de metros a km a miles o millones de km a años luz (recuerde que el año luz no tiene nada que ver con medir el tiempo, es solo la unidad de distancia de cuánto viaja la luz en un año, lo mismo que un metro es la distancia que recorre la luz en una fracción de milisegundo)

  • Sin duda querrías medir la distancia entre estrellas en años luz. Solía ​​ser común usar parsecs, pero eso es muy Sol-céntrico.

  • Aceleración : probablemente en metros por segundo al cuadrado para tecnologías conocidas, o como se expresa comúnmente, tal vez en "gravedades" donde 1 G = 9,8 m/s/s: la aceleración debida a la gravedad al nivel del mar en el ecuador de la Tierra. Sin embargo, esto solo sería necesario si sus naves pudieran acelerar muy rápidamente. Los humanos desprotegidos solo pueden soportar unos pocos G, tal vez tanto como 6 G sin lesionarse.

Tenga en cuenta que si viaja dentro de un área interestelar relativamente pequeña, puede crear un marco de referencia basado en un conjunto de objetos de "baliza estelar" (estrellas estables y fáciles de identificar, estrellas variables, púlsares, etc.), que podrían cumplir con el papel de un marco de referencia y así darle una velocidad pseudo-absoluta. Tenga en cuenta que esto significaría que las estrellas y los planetas tendrían sus propias velocidades pseudoabsolutas con ese marco de referencia, y luego tendría que contabilizarlas en la "velocidad absoluta" de su nave.
Entonces, al salir de un planeta/órbita, ya tendría una velocidad significativa, digamos 2000 km/s a 23 grados a la derecha por 43 grados hacia arriba... y su nave tendrá que igualar las velocidades de su destino en 4 dimensiones (4 porque usted tienes que apuntar a donde estará cuando llegues allí). Tal vez su punto de llegada tenga una velocidad de 377120 km/s a 153 grados a la derecha por 83 grados hacia abajo... puede ver que una velocidad relativa es mucho más fácil de manejar después de todo y, francamente, prácticamente ninguno de sus lectores/jugadores (?) entenderá o se preocupará por los detalles exactos de todos modos.

La relatividad especial establece que la masa relativista de un objeto cambia dependiendo de su velocidad. Si tuviera que medir la masa relativista de un objeto en su nave, podría calcular su velocidad.

Pero, ¿puedes calcular eso mientras estás en el barco? ¿O su masa parecería la misma desde su punto de referencia?
@bowlturner Si tuviera que hacer vibrar el objeto a lo largo del eje de movimiento, podría calcular la diferencia de masa mientras se mueve "con" el barco y "contra" el barco.
Bienvenido a Worldbuilding. ¡Tu respuesta suena muy prometedora! ¿Te gustaría elaborar un poco? Por aquí, generalmente nos gustan más las respuestas más detalladas. Además, es posible que desee tomar el tour .
Todavía no puedo comentar, por lo que se trata de la respuesta y el comentario de hehe3301 que sugiere que mida la masa relativista (que cambia con la velocidad) de un objeto en su nave, como "vibrando un objeto a lo largo de los ejes de movimiento y calculando el diferencia cuando se mueve 'con' y 'contra' el barco". Es una buena idea, pero la Relatividad conspira contra ti. Sus medidas están vinculadas a su marco de referencia. Medir la diferencia de masa de un objeto que se mueve en diferentes direcciones arrojará los mismos resultados independientemente de si
@ jeje3301: la masa solo cambia en relación con el observador. Desde su marco de referencia, no experimentaría un cambio, y si moviera un objeto hacia adelante y hacia atrás, le parecería que gana masa por igual cuando se mueve en ambas direcciones. Para un observador que está 'todavía' en relación con usted, la ganancia de masa de la masa vibrante sería diferente, pero desde su punto de vista no lo sería. La relatividad es maravillosamente extraña a veces.
Esto no funcionará. En su marco de referencia (a bordo del barco) la masa no cambia.

Esta respuesta asume que las leyes de movimiento de Newton están en efecto:

Para acelerar una embarcación a cierta velocidad, incluidas velocidades superiores a la velocidad de la luz, se requerirá energía para acelerar la embarcación. Si se conoce la masa aproximada de la embarcación, se conoce el consumo de energía de su sistema de propulsión y se conoce su eficiencia, puede determinar su aceleración y, por lo tanto, la velocidad actual.

Los sistemas modernos de control de motores de automóviles pueden controlar la cantidad de combustible que ingresa al motor y podemos determinar la eficiencia aproximada del combustible con ciertas pruebas básicas. En base a esto, en ciertos vehículos, podemos determinar la aceleración y, por lo tanto, la velocidad en función del consumo de combustible.

Esto no tiene ninguna base en la física relativista y se basa principalmente en la física newtoniana. Esto probablemente sea algo bueno, ya que si asumimos que podemos romper la velocidad de la luz por medios razonables, la física relativista es cuestionable.

No. ¿Cómo puede medir la eficiencia del combustible sin conocer su velocidad? Ningún sistema de control de automóviles utiliza el flujo de combustible para determinar la velocidad o la aceleración. El consumo de combustible no tiene nada que ver con eso... Un sensor de velocidad de rueda es el método más antiguo para medir la velocidad. A partir de esto se puede calcular la aceleración. Los acelerómetros también pueden medir la aceleración directamente, obviamente. Los sensores de flujo GPS, LIDAR, RADAR e incluso ópticos también pueden medir la velocidad y la aceleración. A partir de esto, puede calcular la eficiencia del combustible, pero no puede ir en la otra dirección.
Incluso si asumimos la física puramente newtoniana, sin tener en cuenta el trabajo realizado por Einstein et.al. por no hablar del impulso FTL hipotético, las fuerzas que actúan sobre una nave espacial en el espacio interplanetario o interestelar son bastante diferentes de las fuerzas que actúan sobre un vehículo terrestre en un cuerpo con atmósfera, como un automóvil en la Tierra. Para la nave espacial, al hacer las cosas correctamente , puede realizar grandes cambios en su dirección de viaje y velocidad con maniobras de propulsión absolutamente triviales. Ver el artículo Space Friction en TV Tropes .
¿Cómo funcionaría el velocímetro de una nave espacial interestelar si todo lo demás se está moviendo?
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