¿Hyperloop orbital para aproximación a ccc?

Tenemos un montón de ideas de "catapulta orbital" para poner las cosas en órbita; la mayoría implica algún tipo de bucle con levitación magnética en el vacío. Hay un límite práctico en la velocidad máxima aquí debido a que todo lo que se dispara tiene que atravesar la atmósfera.

¿Qué pasa si construimos este bucle en órbita para impartir velocidad inicial en una nave espacial/carga útil? (Aparte de eliminar la preocupación de quemarse a través de la atmósfera)

¿Qué limita la velocidad de un objeto en un hiperbucle? ¿Qué nos impide acelerar el objeto cerca de c?

Editar: no está relacionado con la recompensa, pero los comentarios me hicieron pensar: coloque un objeto en órbita, envíele energía para hacerlo cada vez más rápido mientras aún se encuentra dentro de cierta proximidad a la tierra, luego déjelo escapar. Sin embargo, supongo que esto desperdiciaría mucha energía para permanecer en órbita a velocidades más altas.

Energía. Acelerar algo cercano a c usa realmente mucha energía. El Gran Colisionador de Hadrones utiliza una cantidad impresionante de energía para acelerar núcleos individuales a velocidades relativistas. Una nave espacial completa va a tomar algo alrededor de la cantidad de átomos en la nave espacial multiplicada por esa cantidad de energía. (Sí, una estimación aproximada, pero no del todo incorrecta).
Me di cuenta de que la energía era un problema, pero no entiendo por qué el requisito aumenta a medida que aumenta la velocidad. ¿Es la energía necesaria para mantenerlo levitando y no atravesando una pared? ¿O la aceleración en sí?
La aceleración en sí necesita mucha energía, si quieres acelerar para C / 2 la energía cinética del objeto será ( γ − 1 ) metro C 2 = ( 1 1 − ( C / 2 ) 2 / C 2 − 1 ) metro C 2 = ( 2 3 − 1 ) metro C 2 ≈ 0.15 metro C 2 , ¡así que alrededor del 15% del resto de la energía de la nave espacial! Y si quieres hacerlo más rápido, solo empeora. Y todo esto es antes de que consideremos las limitaciones de ingeniería reales.
una vela láser podría hacer exactamente esto. La iniciativa Starshot tiene como objetivo acelerar las microvelas hasta 0.5c. El problema en este momento no es tanto la física de acelerarlos a esa velocidad, sino encontrar una forma confiable a prueba de fallas para establecer un enlace ascendente de retorno con estas microsondas.
@VSO Las cosas se ven como esperamos a bajas velocidades en comparación con c. ¿Quieres ir el doble de rápido? Acelere a la misma cantidad durante el doble de tiempo. Pero a medida que te acercas a c, la energía requerida para la aceleración aumenta radicalmente. Eventualmente, a medida que te acercas a c, estás poniendo cantidades ridículas de energía para acelerarlo un poco. Esto parece extraño, pero es una parte muy bien probada de la Relatividad Especial.
" la energía requerida para la aceleración aumenta radicalmente. Eventualmente, a medida que te acercas a c, estás poniendo cantidades ridículas de energía para acelerarlo un poco. Esto parece extraño, pero es una parte muy bien probada de la Relatividad Especial ." ah - esto no es algo que entendí. Detuve la física después de 301 o algo así, simplemente asumí que era constante, asumiendo un vacío perfecto.
Incluso conseguir una nave hasta 0,1c, donde los efectos relativistas son marginales, requiere mucha energía. Recientemente calculé que toda la producción mundial de energía durante un año (2013 fue la última cifra que apareció en Google) es aproximadamente igual a la energía cinética de 1250 toneladas métricas a 0.1c. Y 1250 toneladas no es un barco grande.

Respuestas (1)

Los bucles de lanzamiento deben conectarse a un planeta, lo que proporciona una masa de reacción y una resistencia a la tracción prácticamente infinitas, aunque un momento angular limitado (masa por velocidad por radio), necesario para órbitas circulares altas alrededor de un planeta. Un asteroide grande puede ser un ancla de masa de reacción, pero no proporcionará directamente resistencia a la tracción. Las correas giratorias son la mejor apuesta para cuerpos más pequeños.

La energía es barata; el Sol emite 380 billones de teravatios. Parte de eso puede transmitirse desde satélites de energía solar espacial (SSPS) a rectennas que alimentan bucles de lanzamiento; de hecho, la polaridad del haz se puede rotar a rectennas polarizadas cruzadas, alimentando directamente los motores impulsores del bucle de lanzamiento. La eficiencia de conversión de energía del haz en energía cinética del vehículo estará limitada por rectenna; si eso es 80%, entonces 10 teravatios de energía de haz pueden lanzar 150 toneladas por segundo a una constelación de puertos de construcción, más de 4 mil millones de toneladas por año. Esa energía se puede generar con menos de 10 millones de toneladas de SSPS.

Dado el mercado de lanzamiento global actual de menos de 3000 toneladas por año, eso no sucederá por un tiempo, pero es bueno saber que hay espacio para el crecimiento.

La honda alrededor de la Luna es una forma de agregar impulso angular a un vehículo lanzado en bucle, pero la Luna está en la posición adecuada para esto solo dos veces al mes, mientras que un bucle puede lanzar miles de vehículos por día.

Una chapuza divertida es lanzar algunos de los vehículos a un apogeo muy alto, disparar un cohete pequeño y agregar mucho impulso angular allí arriba (velocidad pequeña multiplicada por un radio enorme). Si el perigeo de la órbita resultante se cruza con el apogeo de un lanzamiento directo desde la Tierra, puede hacer arreglos para intercambiar el impulso allí, con ataduras giratorias o un puerto espacial Arnold/Kingsbury. Consulte http://launchloop.com/ConstructionPort para conocer el trabajo en curso.

¿Quieres ir a algún lugar a la velocidad de la luz? Digitalízate y envía la información a un receptor distante. Los átomos de los que estás hecho son tan comunes como el polvo de estrellas y tienden a dispersarse en menos de un siglo. El receptor se puede enviar como un pequeño replicador, junto con el software para construir el receptor, a velocidades relativamente bajas. Este es un desafío técnico enorme , pero pequeño en comparación con mover cualquier cosa considerable a velocidades relativistas (CERN LHC mueve nanogramos de protones por gigabucks, escala a partir de eso). Los humanos son, después de todo, el producto final de pequeños replicadores.

En última instancia, el último párrafo no tiene sentido para un individuo; claro, puede enviar una copia, pero no hay "usted mismo" en esto.
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