¿Es posible viajar a la velocidad de la luz? ¿Probable?

Estaba contemplando la posibilidad de enviar una sonda interestelar que pueda producir resultados en un marco de tiempo razonable.

Para que tal misión sea realista, la nave espacial tendría que viajar a una fracción (significativa) de la velocidad de la luz. Calculé que a 0.5c, se necesitarían 14PJ de energía por kilogramo. Si asumimos una sonda de 500 kg, requerirá 7000 PJ de energía.

Según mi investigación, eso es alrededor de 2000 terravatios, aproximadamente la mitad del consumo eléctrico anual en los EE. UU. Obviamente, esto es enorme, pero dado que de alguna manera podemos brindar confianza constante sin aumentar significativamente el peso de la nave espacial:

¿Hay alguna razón fundamental por la que me esté perdiendo que haría que el viaje a la velocidad de la luz no sea posible?

¿Hay alguna razón fundamental que haría que viajar a la velocidad de la luz sea extremadamente poco práctico/poco probable?

Editar: no estoy preguntando por razones de ingeniería, sino por física fundamental.

¿Cómo conducir tan rápido?
La bomba nuclear más grande hecha por el hombre pesó 27,000 kg ( en.wikipedia.org/wiki/Tsar_Bomba ) A menos que esté planeando hacer estallar todas en el mismo instante, entonces la energía de la primera se gastará acelerando la sonda más todas las demás bombas. Google para "ecuación de cohete relativista"
Razones puramente de ingeniería. Las mismas razones por las que no podemos tener ascensores espaciales, terraformación, puentes transatlánticos o esferas Dyson.
Además, al comparar la energía cinética de su sonda con la energía producida por las armas nucleares, considere que son dos cosas muy diferentes. La mayor parte de la energía liberada por la Tsar Bomba (si la explotaras en el espacio) consistiría en un destello isotrópico de rayos gamma. Es poco probable que pueda convertir todo eso en energía cinética de su sonda.
Además, ¿de qué sirve si su sonda pasa como un rayo por el sistema estelar objetivo a 0,5c? Si va a recopilar datos significativos, tendrá que reducir la velocidad. De nuevo, consulta esa ecuación del cohete. Tener que reducir la velocidad no significa duplicar el tamaño del cohete: la carga útil del cohete que hace que todo alcance la velocidad de viaje es el cohete completo que va a frenar el paquete científico de regreso a la velocidad normal.
@jameslarge La sonda se ralentizaría, se menciona en la pregunta. La equivalencia nuclear es solo para tener una idea de cuánta energía se necesita. Estoy sugiriendo usar armas nucleares como medio de propulsión, pero al menos podemos ver que los requisitos de energía están dentro de nuestras posibilidades como especie.
es un tema genial, y seguramente ha recibido millones de horas de estudio por parte de científicos, y hay muchas páginas sobre el tema en línea, y probablemente términos técnicos... hum... déjame ver... búsqueda búsqueda... en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_travel
¿Cómo esperas conducir tan rápido? el tiempo medio de colisión depende de la velocidad, como de costumbre
@ufomorace Busqué pero quería que la respuesta fuera un poco más vigorosa; a veces es difícil si un artículo de Wikipedia se basa en ciencia sólida o en una novela de ciencia ficción. Es por eso que realicé los cálculos yo mismo y me sorprendió descubrir que la energía requerida está a nuestro alcance. Dado que mi física es bastante rudimentaria, pensé que tal vez me estoy perdiendo algo...
De hecho, uno puede viajar bastante cómodamente con exactamente la velocidad de la luz, pero no en forma de materia bariónica. Todos los intentos de fabricar algo como un impulsor de velocidad cercana a la luz son soluciones de ingeniería extremadamente mal razonadas para el problema de los viajes interestelares. Ningún ingeniero sensato con un mínimo de conocimiento de la física propondrá jamás tal esquema.
Bueno, para algunos observadores, estamos viajando arbitrariamente cerca de la velocidad de la luz.
Bien, estoy usando la Tsar Bomba como un ejemplo de cuánto podría pesar un dispositivo que puede producir tanta energía. A menos que el dispositivo entregue toda la energía en un instante (por ejemplo, como una bomba nuclear que explota), entonces su "cohete" tendrá que llevar el dispositivo y su combustible durante el viaje. Como dije, busque en Google 'cohete relativista' para obtener una imagen clara de cómo calcular los requisitos reales de energía y masa de reacción.
@jameslarge Eliminé la referencia al ejemplo nuclear. ¿Podemos ahora dejar de hablar de eso?

Respuestas (6)

Hay una razón fundamental por la que podría ser muy, muy difícil (sin mencionar la ingeniería). A medida que te acercas a la velocidad de la luz, se vuelve cada vez más difícil acelerar. A 0.5c, esto definitivamente se convertiría en un factor. Acelerar de 1%c a 2%c es mucho más fácil que acelerar de 50%c a 51%.

Investigue los átomos promedio de gas y las posibles partículas de polvo por metro cúbico en el espacio profundo y el daño de impacto cinético de viajar a 0,5c a través de eso.

Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Una vez que tenga suficiente reputación, podrá comentar cualquier publicación ; en su lugar, proporcione respuestas que no requieran aclaración por parte del autor de la pregunta . - De la revisión

Bueno, la física fundamental es bastante sólida aquí, lo que dice explícitamente que

F = d pag d t
pag = γ ( v ) metro 0 v
γ ( v ) = 1 1 − v 2 C 2
metro 0 es masa invariante.

Entonces, en teoría, una nave espacial puede acelerar hasta cualquier v < C conforme a las leyes. La dificultad principal es solo problemas de ingeniería como:

  1. La fuente de energía debe ser enorme, confiable, segura y fácil de extraer.
  2. Densidad de energía/eficiencia del combustible o cualquier sistema de propulsión.
  3. Los materiales de la nave espacial deben soportar una aceleración tan masiva junto con los ocupantes, supongo.
  4. Costo de la nave espacial.
  5. ¿Rocas interestelares, asteroides, planetas rebeldes?

Actualmente no existe tal tecnología, ni nuclear ni convencional.

Sí, pero ¿de qué fracción estás hablando?
La idea más realista, aunque ridícula, es usar velas para atrapar explosiones nucleares. Pero logrando solo 0.33% de velocidad de la luz.

La propulsión catalizada por antimateria, suponiendo que se puedan obtener cantidades suficientes de antimateria, ofrece velocidades de escape de 0,94c que pueden impulsar una nave espacial a un mínimo de 0,05 a 0,25c con suficiente tiempo de aceleración.

No hay una razón física fundamental. Recuerda que la velocidad es relativa: ir con 0,01c según un cuadro significa ir con 0,91c según otro.

Para algo con masa, sería bastante difícil ya que la velocidad de la luz es un límite que no se puede traspasar. En la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones ha acelerado con éxito protones muy cerca de la velocidad de la luz (porque los fotones tienen muy poca masa). Para objetos sin masa (un punto de luz, por ejemplo), ES posible.

¡Bienvenido a PSE! Los "fotones" entre paréntesis también deberían ser "protones".
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