Disculpas por la larga pregunta.
Con toda la especulación que rodea a los planetas del tamaño de la Tierra recién descubiertos a "simplemente" 40 ly de distancia, estoy revisando reflexiones anteriores sobre formas de enviar sondas interestelares en una escala de tiempo útil (por ejemplo, menos de miles de años).
Si fuéramos a usar algún tipo de acelerador lineal o cañón de riel (no entiendo las diferencias lo suficientemente bien como para saber cuál se aplica mejor) para "disparar" una sonda de escala de sub-kilogramo a otro sistema solar, ¿cómo lo haces? sobre el cálculo de la "velocidad inicial" lograda utilizando factores de entrada de energía y longitud? Supongo que la parte de "sub-kilogramo" no es tan relevante, excepto para establecer el alcance de la variable de masa acelerada, pero quería establecer los límites en torno a lo que estoy tratando de descubrir.
Las preguntas asociadas son:
Comience con la física básica. Fuerza = masa por aceleración (F=ma). Me resulta más fácil comenzar con 1 kg y luego aumentar o disminuir según sea necesario. ¿Qué velocidad quieres alcanzar? La velocidad final es la velocidad inicial más la aceleración por el tiempo (v1 = v0 + at). Convierta cuarenta años luz en metros (fácil de hacer usando calculadoras en línea). 40 al = 3,784292e+17 m. Me gusta redondear a una unidad fácil, entre 3 x 10^17 y 4 x 10^17. Tomemos 4 x 10^17, porque se dividirá muy bien con el siguiente valor.
El tiempo es la distancia dividida por la velocidad. Quiere llegar al sistema en menos de 1000 años. Convertir años en segundos. Nuevamente, eso es fácil de hacer con una herramienta de búsqueda en la Web. 1000 años = 3,1556926 x 10^10 segundos. Digamos 4 x 10 ^ 10 segundos para una velocidad más baja (debido a más tiempo). Entonces, la velocidad es 4 x 10^17 / 4 x 10^10, es decir, necesitas alcanzar una velocidad de 1 x 10^7 metros/seg, o 10 x 10^6 m/s en forma de ingeniería.
Digamos que construyes un acelerador de 10 000 km de largo, o 10 x 10^6 metros. La aceleración promedio es el cambio de velocidad en dos veces la distancia, (v1^2 - v0^2)/2s. Entonces, (10 x 10 ^ 6 m/s) / 2 x 10 x 10 ^ 6 m = 5 x 10 ^ 6 m/s ^ 2 . Eso es alrededor de 49 millones de g.
En este punto, puede ver que su acelerador, ya sea un cañón de riel, un cañón de bobina o un dardo de soplado, tendrá que ser mucho más largo que 10 millones de metros si desea que los materiales normales sobrevivan. Si la aceleración fuera al menos 1000 veces mayor, algunos objetos macroscópicos podrían sobrevivir. Necesitamos un acelerador de (más de) 10 millones de kilómetros. Es por eso que Stephen Hawking habla de usar rayos láser lanzados al espacio; no quiere tener que construir un tubo de varios millones de kilómetros de largo hacia el espacio. Los físicos teóricos no ganan tanto dinero.
La aceleración es el cambio en la velocidad sobre el cambio en el tiempo. Reordenando, encontramos que el tiempo es 10 x 10^6 m/s / 5 x 10^6 m/s^2 = 2 segundos
La energía cinética es 0,5 masa x velocidad ^ 2, por lo tanto, 5 x 10 ^ 12 julios. La potencia es la energía dividida por el tiempo, por lo que 2,5 x 10^12 julios/seg. Digamos 2x10^12 J/s, o 2 TW. Son muchos paneles solares. Si la luz solar proporciona 1500 vatios/m^2 y nuestros paneles solares tienen una eficiencia del 30 %, necesitaríamos más de 4x10^9 m^2 de paneles solares para proporcionar esa cantidad de energía en ese tiempo. Por supuesto, podríamos usar un capacitor y una matriz más pequeña.
UIDAlexD
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