Una razón que podría jugar un papel más importante de lo que piensas es en realidad la estética.

Claro, una bola grande y fea de componentes es la opción más barata ahora, pero ¿le proporcionará algún patrocinador para su próxima misión? ¿Inspirará a la próxima generación de astronautas potenciales? ¿La gente en casa mirará tu barco y pensará '¡Sí, ese es un barco en el que quiero partir hacia las estrellas!'?

Si su barco no es más que un desastre de metal soldado en frío y feos puertos de propulsión, nadie se sentirá inspirado por él, le gustará o querrá navegar (si navegar es el término adecuado para usted) en él. Si todo lo que estás haciendo es acelerar en línea recta para ir de una estrella a otra y tienes los medios de ingeniería estructural para evitar sobrecargar la estructura de tu nave (lo que realmente espero que hagas), entonces puedes usar cualquier forma que te guste. Si hace que la subestructura de su nave sea tan fea como desee y luego le coloca una superestructura estéticamente agradable (potencialmente con algunas pantallas holográficas agradables para obtener ingresos por publicidad en órbita), entonces puede obtener más patrocinadores, recuperar los costos de la buena diseño, y también conseguir más reclutas para su misión interestelar en el proceso.

Curiosamente, una respuesta adecuada a su pregunta es: porque se ve bien .

El espacio no es un vacío puro. Todavía hay pedazos de roca y otros escombros flotando. ¿Realmente quieres masas impactando tu nave a fracciones de la velocidad de la luz?

Los diseños aerodinámicos harían que cualquier cosa que lo golpee desde el frente se deslice en ángulo, en lugar de transferir todo el impulso a un punto en un recipiente hermético en el vacío . Los que golpean los costados deben ser soportados, pero no tendrán ni de cerca el ímpetu relativo como una roca que golpea el frente mientras el barco está a toda velocidad. Básicamente, las mismas razones por las que los barcos son aerodinámicos.

Riesgos de radiación, o por qué aprendí a dejar de preocuparme y construir mis naves como rascacielos.

Una razón entre muchas es proteger a la tripulación de la radiación. Sin embargo, no es radiación interestelar incidente: radiación de su propia nave.

Dado que la energía solar no es realmente una opción en el oscuro vacío interestelar, lo más probable es que esté utilizando alguna variante de energía nuclear, fusión u otra. Esterilizar a su tripulación y darles cáncer generalmente está mal visto y, como tal, debemos diseñar en torno a eso. La solución más obvia es simplemente colocar grandes bloques monolíticos de plomo entre el reactor y la tripulación, pero el plomo no es conocido por ser liviano, y los viajes espaciales consisten en aprovechar al máximo la menor masa. Enormes escudos de radiación son técnicamente una opción, pero no una buena. Sin embargo, hay esperanza.

La radiación (tanto de partículas como EM) cae por el inverso del cuadrado de la distancia. Si estoy el doble de lejos de la fuente, obtengo solo una cuarta parte de la dosis. Cuatro veces más lejos, y obtengo solo un dieciseisavo de la dosis. Lógicamente se sigue que quiero poner a mi tripulación lo más lejos posible del reactor.

La forma más fácil de hacer esto es hacer que la nave sea larga y delgada, poner el reactor en un extremo y la tripulación en el otro. Entre ellos y el reactor empacamos nuestros tanques de combustible/propulsor para ayudar a absorber parte de la radiación, así como cualquier sistema que no se vea afectado por ella. Si la radiación sigue siendo demasiado extrema, puede colocar algo de protección allí, pero no necesitará tanto como lo haría si la tripulación estuviera justo al lado del reactor.

Una forma aerodinámica tiene más ventajas que simplemente reducir la resistencia al viajar a través de algún medio.
La apariencia aerodinámica es solo en el exterior. El exterior también es la barrera entre el espacio no habitable y el acogedor interior.
Es seguro asumir que el material del casco es bastante caro, por lo que desea minimizar el costo del material del casco. Eso significa que desea una forma que proporcione el máximo volumen por área de superficie.
La geometría nos dice que la forma perfecta para esto sería una esfera.

Entonces, ¿por qué terminas con un atún, un zepelín o algo similar?

El espacio es en su mayoría bastante vacío, pero también muy, muy grande.
Como resultado, debe ir muy, muy, MUY rápido para ir de un lugar interesante a otro más interesante.

Así que estás viajando a velocidades alucinantes.
Ahora imagina un obstáculo. Por ejemplo un guijarro. Simplemente sentado allí en el espacio (lo cual no hará, se moverá, pero eso no es tan importante).

Imagínese golpear una piedra con un delta-V de algo así como 2000 veces la velocidad de la bala de un rifle de francotirador. Esta cosa rayará un poco la pintura de tu bonito barco nuevo.
Entonces, también desea minimizar la sección transversal vista desde el frente, porque ahí es donde golpeará el guijarro. Una sección transversal más pequeña simplemente significa menos guijarros. Además, cuanto más empinada sea la pendiente del frente, más fácil será desviar este guijarro.
Ahora tienes una nariz de bala. En cuanto a la sección de la cola: lo más probable es que sea cualquier cosa que requiera su motor, más tal vez algo de carenado, porque incluso los ingenieros tienden a las formas simples cuando pueden.

Voilà, aquí está tu hermosa nave espacial interestelar.

Fabricación y mantenimiento de un tipo de barco en un... astillero espacial más grande

Siempre que el fabricante de su nave esté produciendo tipos o modelos de naves, en lugar de productos personalizados, necesitará tener un patio espacial que se adapte a la nave. Esta fábrica tendría que ser más grande que el tamaño de los objetos, o tendría que ajustarse a una forma creciente (por ejemplo, esférica). Cosas difíciles y caras de hacer.

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‹[ ☰☰☰|☰☰☰|☰☰☰|☰☰☰|☰☰☰|☰☰☰|-===       Ship
  \☶☶☶|☶☶☶|☶☶☶|☶☶☶|☶☶☶|☶☶☶|-\\\
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         /———⚇———⚇———\          section
         \———⚇———⚇———/

Si tiene un recipiente con forma de cigarro, puede producir sección por sección moviéndose mientras avanza. En cualquier caso, en el que fabricaría secciones que no se pueden apilar encima (bueno, es espacio, no hay una parte superior , así que: una al lado de la otra), necesitaría una fábrica adicional, completamente diferente en tamaño y forma de la el primero, solo para montar piezas juntas. Esto daría como resultado un paso adicional en la producción. Si un paso se retrasa, la otra fábrica se paraliza.

Cuando un astillero tendría que adaptarse (transformándose) al tamaño del barco, perdería tiempo. Simplemente compare el proceso con lo que hizo Henry Ford. Otro aspecto sería que no podría realizar mantenimiento o mejoras en barcos existentes si la fábrica tuviera que adaptarse a la forma del barco. Simplificado: un barco con forma de cigarro (o atún) puede variar fácilmente en tamaño (incluso como actualización), mientras que cualquier otra forma no permitirá un formato igualmente fácil para el astillero.

^{Un ejemplo de diseño malo, pero rentable: The Reliant Robin (Wikipedia) .}

La forma se reduce a: Dinero. Simplemente no es rentable en la producción.

El dinero es la razón de muchas formas que parecen menos prácticas que otras, pero que lo son cuando las partes interesadas quieren obtener el máximo rendimiento monetario de su inversión.

Otra razón adicional: necesitan la superficie extra.

Contrariamente a la creencia popular, el espacio no es frío. El espacio está simplemente vacío, y eso significa que no tiene temperatura, y la nave no puede pasar ningún excedente de calor generado al espacio que no sea irradiarlo.

El problema es que, en cualquier sistema cerrado, cualquier conversión de energía (por ejemplo, de combustible a energía cinética, o electricidad, o luz, o de alimentos a energía química en nuestros cuerpos) va a producir algo de calor no deseado.

Y a menos que se deshaga de ese exceso de calor, sus astronautas llegarán a su destino demasiado cocidos a lo que se considera aceptable.

Entonces, tal vez su maquinaria produzca suficiente calor como para que necesite paredes adicionales para calentarla y que pueda irradiar el calor hacia el exterior.

Las naves espaciales no solo recorren espacios interestelares. Puede hacer el despegue y el aterrizaje en un entorno que tenga atmósfera o fricción.

Es una combinación de varios factores, la mayoría de los cuales ya se han mencionado, pero los pondré todos juntos de todos modos, con algunas analogías útiles.

1. Estética/Regla de lo cool

Para esto usaré la analogía de un rascacielos. El diseño más eficiente para un rascacielos, en términos de uso de todo el espacio disponible, es un paralelepípedo grande y alto. Pero no encontrarás muchos rascacielos modernos que se vean así porque los cuboides grandes y altos son realmente aburridos de ver . El Burj al-Arab, por ejemplo, parece una vela gigante. Freedom Tower se estrecha cuidadosamente a lo largo de sus bordes. El pepinillo parece un... pepinillo. Alternativamente, mira los autos. ¿Qué se ve mejor, un Land Rover voluminoso y cuadrado o un Aston Martin suave y aerodinámico? En realidad, sobre el tema de los autos deportivos...

2. Reducción de arrastre

(Obtuve ninja'd por @tom en este)

Tienes razón en que la fricción no es realmente una preocupación en el espacio, pero supongo que en algún momento, tu nave interestelar querrá aterrizar en un planeta y luego despegar de nuevo. Y cuando estás saliendo o entrando en una atmósfera planetaria, especialmente cuando estás entrando, la fricción es una gran preocupación. La fricción es (hasta donde yo sé) lo que genera las temperaturas masivas que hacen que los objetos se quemen en nuestra atmósfera, por lo que, a menos que desee que su nave se desintegre al volver a entrar, la racionalización y la protección contra el calor decente son muy importantes.

3. Desviar objetos extraños

Como @nzaman y @Burki ya han señalado, una nave interestelar viajará muy, muy rápido. Lo suficientemente rápido como para que golpear algo incluso del tamaño de un guijarro podría causar un daño importante debido a la velocidad relativa. IIRC de Wikipedia (lo buscaré más tarde cuando tenga tiempo), una pieza de metal de 6 g que golpea su nave a velocidad orbital dejará un cráter de 3 pulgadas... y su nave viajará mucho más rápido que la velocidad orbital. Además, volviendo al punto #2... basura espacial. Si lo tenemos, otros planetas avanzados probablemente también lo tengan, en mayor o menor grado, y algunos de ellos serán demasiado pequeños para detectarlos y esquivarlos.

Un diseño aerodinámico tendrá dos beneficios aquí. En primer lugar, reducirá la sección transversal frontal de su nave y, por lo tanto, reducirá la posibilidad de que ese malvado guijarro espacial golpee su nave en primer lugar. Segundo, ¿sabes cómo los tanques tienen armadura inclinada? Eso es para aumentar el grosor relativo: un objeto que golpea una placa de metal en un ángulo de 45 grados tiene mucho más material que atravesar que si golpea directamente. Por lo tanto, también reducirá el daño causado por esas pequeñas piezas de desechos espaciales y aumentará la posibilidad de que simplemente se desvíen.

4. Ahorro de peso/material

Las naves espaciales interestelares son, como insinuó en el OP, caras. Realmente caro Y los materiales necesarios para construirlos pueden ser difíciles de conseguir. Así que querrás reducir costos. Eso significa que querrás que tu nave tenga el área de superficie más pequeña posible sin comprometer el espacio interior, no solo por motivos aerodinámicos, sino para que puedas usar la cantidad mínima absoluta de material necesario. Esto también ahorrará peso, lo que, dependiendo de su sistema de propulsión, podría hacer que su nave sea más eficiente en combustible y le ahorre aún más dinero a largo plazo.

Entonces, sí, hay muchas razones por las que querría (o incluso necesitaría ) que su nave interestelar fuera optimizada.

Sección transversal más pequeña

Si su barco es largo en la dirección de viaje y estrecho en otras direcciones, significa que su barco presenta una sección transversal más pequeña a lo largo de su dirección de viaje. Algunas ventajas incluyen:

• Menos colisiones con polvo y otros desechos y, por lo tanto, menos desgaste en su casco, o menos energía necesaria de sus escudos o deflectores de navegación.
• Presentas un objetivo más pequeño a los enemigos a los que te acercas o huyes

Dado este diseño, también hay ventajas en hacer que su barco se reduzca en ambos extremos: significa que un mayor volumen de su barco está adyacente al casco que mira hacia adelante o hacia atrás. Por ejemplo, esto puede significar que puede montar un cañón láser orientado hacia adelante mucho más grande o una matriz deflectora o lo que sea.

Todo el mundo parece haber olvidado un solo principio importante.

Redondo es más fuerte que cuadrado.

https://www.youtube.com/watch?v=hUhisi2FBuw

Simple. Preste especial atención a la profundidad de la pared y los materiales necesarios.

Ahora, ¿por qué necesita un frente puntiagudo? no lo hace Simplemente se ve bien.

Veo al menos tres razones:

1) Una de las tecnologías que se está discutiendo en este momento para la ISS es un gran láser grande para hacer estallar los desechos orbitales lo suficiente como para desviarlos. Por lo tanto, un área de sección transversal más pequeña en la dirección en la que viaja es una ventaja para la desviación.

2) Para la gravedad artificial rotacional, la simetría rotacional es importante, al menos en términos de masa, al igual que tener mamparos paralelos a la rotación para que funcionen como pisos. Entonces, en un barco rotacionalmente simétrico, en cualquier punto habrá una sección transversal circular, o similar. (Es cierto que, en cambio, podría tener una gran masa en un lado, contrarrestando un brazo grande más hacia afuera pero con mayor velocidad, orbitando alrededor del centro de masa. El centro de masa permanecería estacionario, lo cual es importante cuando desea que el empuje vaya a través de ese centro de masa. Sin embargo, este diseño es mucho más doloroso y más inestable)

3) Para cualquier tipo de protección antirradiación estática alrededor del barco, las líneas suaves sin puntas hacen que el campo sea más fácil de calcular y mantener constante.

• El diseño quiere separar dos componentes (por ejemplo, la planta de energía y los cuartos de pasajeros) tan lejos como sea factible. Esto da un casco cilíndrico, o tal vez una mancuerna.
• El diseño utiliza un impulso tecnológico con limitaciones en la geometría.

Por la misma razón tu ojo es una bola. Vacío.

1. Las naves espaciales pueden viajar por el espacio, pero el espacio está lleno de campos gravitatorios de diferente magnitud.
2. También hay estrellas que constantemente llenan el espacio con muchos tipos de radiación cuya superficie curva tiene una mayor probabilidad de rebote.
3. El diseño aerodinámico puso menos tensión en las uniones y soldaduras de la propia nave espacial. También se aprovecha mejor el movimiento del material debido a las diferentes temperaturas (expansión y contracción)

Aterrizaje

Cuando llegas a tu destino, no sabes cuánto combustible podrás conseguir. Así que tienes que llevar combustible de aterrizaje contigo. En lugar de llevar suficiente combustible para múltiples viajes, simplemente aterrice todo. Una vez en tierra, puede ir y venir fácilmente del barco. Puedes caminar. No se necesita combustible. Use paneles solares, etc. y cargue las baterías en vehículos con ruedas o con orugas.

Repostaje

Recuerdo que uno de los viejos juegos de rol ( ¿ Traveller ?) Tenía una opción simplificada. Lo usaron para volar hacia un gigante gaseoso o un océano y recargar el reactor de fusión. Sin eso, tenías que comprar combustible en una estación espacial, lo que no funciona tan bien para una nave de generación.

El punto aquí es que si llegas a la estrella objetivo y no puedes encontrar un planeta adecuado, esto podría ayudarte a pasar al siguiente sistema estelar.

Nadie ha sugerido aún la forma que dictan las necesidades. Las necesidades son minimizar la posibilidad de colisionar con algo de tamaño significativo y permitir que las personas experimenten la gravedad. Lo primero, porque a una fracción de la velocidad de la luz, encontrar un grano de arena es similar a ser blanco con éxito de un misil nuclear. No sobrevivible. Por otro lado, si pasa zumbando a solo quince centímetros de su casco, es inofensivo.

La gravedad parece ser una necesidad fisiológica para los seres humanos, y esta es una nave generacional que implica que no hay forma de engañar y almacenar a todos en animación suspendida. Se especula plausiblemente que la gravedad es aún más vital para un bebé que se desarrolla en el útero de su madre que para los adultos, para evitar anomalías en el desarrollo.

Por lo tanto, el diseño será un núcleo central cilíndrico que contenga masa de reacción y motores principales, y tres o más cascos largos y delgados unidos a él con cables. Todo el conjunto girará alrededor del eje del núcleo central, creando una seudogravedad en los cascos exteriores. Dentro de esos cascos, la experiencia será similar a vivir en un barco si es del tipo acuático, pero sin las olas. Mucho largo, no tanto ancho.

El blindaje contra la radiación (¡contra la radiación causada por el impacto con meras moléculas!) dicta que la mayoría de los cascos habitados se llenen con masa de reacción, y que esta masa será la última en usarse durante la llegada. La parte habitada estará en la parte de atrás.

¡La geometría es la parte fácil, en comparación con todo lo demás!

Si su barco usa una vela ligera como usted describió, entonces quieren que sea aerodinámico para minimizar su sombra. Cuantas más cosas sobresalgan, más fotones bloquearán.

Por supuesto, mucho depende de su tecnología (por ejemplo, el sistema de propulsión, etc.). Por ejemplo, si viaja a través de distorsiones handwavium y la distorsión es esférica, tiene sentido construir un barco como una esfera que se extiende hasta el límite del volumen distorsionado disponible. Incluso podría colocar los materiales más prescindibles en la periferia, de modo que en un apuro pueda generar una distorsión más pequeña y salir corriendo con el núcleo de su nave, dejando las capas exteriores del HMS Onion para distraer a un enemigo o luchar hasta el final contra lo que sea. fenómeno astronómico del que estás huyendo.

En algunas novelas de Mark L. Van Name , los Portales espaciales tienen forma circular, por lo que desea una nave cilíndrica lo más grande posible para usar todo el Portal y lo más larga posible para pasar la mayor cantidad de material. La necesidad de cierta flexibilidad estructural hace que termines con barcos de espagueti (o barcos que se pueden doblar en espagueti para viajar).

La propulsión gravitatoria de la vela Warshawki dicta una forma de doble martillo y es poco lo que se puede hacer al respecto.

Y los generadores de gravedad de materia colapsada te obligan a viajar en el tallo de grandes hongos .

Si hacemos sin propulsiones handwavium y materia colapsada, y solo introducimos velocidades relativistas, entonces las formas cilíndricas se vuelven casi una necesidad.

• cuando viajas a velocidades relativistas en el espacio real, sin "escudos de energía", continúas recibiendo luz del exterior en toda la superficie de la nave, pero tu sección transversal frontal recibe la luz con una fuerte compresión de efecto Doppler . A velocidades no tan bajas, esto se traduce en un cambio azul de la luz que viene del frente. A velocidades relativistas, la luz de las estrellas ordinarias, pero además, incluso el fondo cósmico de microondas , se desplazará hacia los rayos X y la gamma dura, tanto que no solo irradiará la proa, sino que comenzará a fotodesintegrarse en su superficie. Las partículas individuales no pueden viajar a velocidades relativistas durante demasiado tiempo porque también incurren en este efecto, lo que lleva a lo que se conoce como el límite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (lo que también es válido para las naves estelares , por lo que solo pueden moverse hasta cierto punto entre repintados o reemplazo de escudo ablativo). Tiene sentido tener la menor sección transversal posible. A bajas velocidades, las consideraciones de arrastre conducen a preferir un cono frontal o una forma de bala a un cilindro romo. Dado que la proa deberá estar blindada y hecha de material resistente a la radiación (por muchas razones, probablemente será donde se alojará el tanque de agua principal), un cilindro permite limitar la masa que debe levantarse.
• Presumiblemente, la nave necesitará motores muy potentes y es probable que requieran mucho enfriamiento, además de emitir mucha radiación ; no serán propulsores de Orión, pero podrían ser algo parecido. Ambas razones sugieren desplegar una "cola" larga con aletas radiantes y posiblemente colocar un escudo entre el cuerpo de la nave y la planta de energía/sección del motor.
• la sección cilíndrica de pasajeros y carga permite maximizar la superficie que, una vez girada (y contragirada) para producir pseudogravedad, experimenta la misma aceleración. Posiblemente, el cilindro podría estar formado por una serie de "rosquillas" unidas a un eje central.
• tener una "carga útil" cilíndrica permite una construcción modular, simplemente alargando el eje y agregando más donas. En Slow train to Arcturus, las diversas donas son en realidad pequeños mundos separados capaces de una navegación independiente limitada. Las rosquillas en sí mismas podrían estar compuestas además por secciones cilíndricas capaces de una rotación limitada a lo largo de sus ejes; de esta manera, la rotación de la rosquilla y el empuje de la nave, tanto acelerando como desacelerando, podrían combinarse para dar la aceleración de gravedad deseada, y hacer que las secciones cilíndricas giren de tal manera que la aceleración sea perpendicular al piso (una variación de este mecanismo se presenta en El enigma del juego final de JP Hogan ).

Al final, obtienes algo no muy diferente a esto:

        <||=######====|====<<<<

que podría definirse (caritativamente) como en forma de pez .

Algunas razones en contra de las formas cilíndricas que (si bien es cierto) todavía no compro

• "las formas esféricas redistribuyen mejor la presión". Cierto, pero las formas cilíndricas no se quedan atrás; Las botellas de gas de alta presión son en realidad cilíndricas, por lo que su mejor factor de empaquetamiento debe ser suficiente para compensar cualquier ventaja estructural que puedan tener las esferas.
• "facilidad de construcción": una placa de superficie para una forma esférica puede ir a cualquier parte de la superficie. Cierto, pero también lo puede ser una placa de superficie para un cilindro, a excepción de la parte superior. En realidad, hay razones por las que es mejor construir la parte superior con una forma diferente, aleaciones diferentes, etc.; tener una forma esférica significa que toda la superficie debe ser capaz de resistir el embate en la dirección del movimiento. Y si una parte de la esfera es internamente diferente, esto acaba con todos los argumentos a favor de la simetría. Como alguien más ya observó, los cilindros son en realidad más fáciles y económicos de construir en base al volumen, ya que pueden ser extruidos desde el astillero. Y como yo mismo observé, los cilindros se modularizan fácilmente. Las cuñas esféricas serían mucho más incómodas.

Solo para impresionar a los inversores que juzgan todo basándose en el arte y no saben nada sobre los elementos de diseño de la ingeniería de rendimiento. Sin embargo, no creo que realmente importe qué forma tiene un barco antes de que impacte con un objeto del tamaño de una pelota de béisbol o pase a través de una nube de cristales de hielo tan pequeños como granos de sal de mesa mientras viaja a una fracción significativa de la velocidad de luz.

No imagino que una nave interestelar se moleste mucho con un diseño de cuerpo aerodinámico. Creo que hay múltiples razones, pero la que reflexionaré aquí es la masa.

Cuanto más masiva sea la nave, más energía se necesitaría para acelerarla a velocidades cercanas a las relativistas. ¿Cuál sería el sentido de cualquier viaje real entre estrellas si no pudieras alcanzar velocidades relativistas?

Hasta donde sabemos, la mayor parte o la totalidad de esa energía, en forma de algún tipo de combustible, debería transportarse en el barco. Eso seguramente ocupará algo de espacio y, por supuesto, la masa del combustible en sí también debe acelerarse.

Empujar un objeto a la velocidad real de la luz requeriría una cantidad infinita de energía. Empujar un objeto a, digamos, la mitad de la velocidad de la luz simplemente requeriría una cantidad de energía gigantesca, masiva e insondable en la actualidad. Entonces, estamos hablando de un problema en el que una embarcación que transporta una cantidad finita de combustible necesita producir una cantidad efectivamente infinita de energía (simplificando en exceso).

En total, la masa de la nave será un problema de ingeniería absolutamente fundamental que requerirá avances tecnológicos increíbles. Agregar un elegante casco exterior extra aerodinámico agregaría una masa que el barco simplemente no puede permitirse.

Por otro lado, quién puede decir que la humanidad no creará algún tipo de impulso de energía infinita. Tal vez podamos extraer energía del subespacio, o usar una reacción de materia/antimateria que involucre cristales de di-litio, o aprovechar la energía de un agujero negro o magnetar a través de algún tipo de conducto subespacial. O dado que el conducto subespacial probablemente será un agujero de gusano, que bien podría ser un agujero negro, tal vez podamos canalizar cantidades alucinantes de energía de magnetares o explosiones de rayos gamma a través de agujeros negros.

O podríamos desarrollar un motor warp que comprima y expanda el espacio alrededor de la nave para que salte a través del universo más rápido de lo que la luz podría viajar convencionalmente, pero sin desincronizarse en el tiempo y haciendo que la masa de la nave sea irrelevante. Eso sería genial, y el barco podría verse genial solo por verse genial.

Y, ¿quién puede decir que el casco exterior súper aerodinámico no podría estar hecho de una red de carbono de un átomo de espesor, ligera como una pluma pero sorprendentemente flexible y fuerte?

El espacio interestelar es un vacío, pero no un vacío completo (100%). Hay un gas súper enrarecido con densidad > 0. Por lo tanto, cuanto más rápido viaje la nave espacial, más denso se volverá el flujo de gas contrario y la resistencia al viento (incluida la fricción) aumentará. Aunque la mayor parte del gas es plasma (iones) y es bueno tener un escudo contra él.

Las secciones con presión de aire tendrían la forma más económica como un globo.

Además, reducir a la mitad la sección transversal reduciría a la mitad la posibilidad de chocar contra los escombros interestelares. Entonces, si todas las partes a bordo están presurizadas y reducimos la sección transversal: obtenemos naves espaciales de perritos calientes

Sin embargo, si asumimos que el motor ejerce una gran cantidad de fuerza en un solo punto (como mencionaron otras personas), entonces esto moldeará nuestra forma de la misma manera que el transporte de un globo aerostático moldea el globo en una lágrima. soltar

... Y una lágrima es un poco aerodinámica, al menos de atrás hacia adelante

Pero dado que no tenemos naves espaciales que viajen por la galaxia, podemos apostar que, en cierta medida, se basarán en tecnología/física que tampoco tenemos. ¿Tal vez viajarán en ondas gravitacionales y, por lo tanto, tendrán la forma más óptima de tablas de surf?

Creo que es porque se ven bien pero también es ciencia ficción. Cuando se vuelva real, se verá tan inusual como una vela solar o algo similarmente único.

Llenar el sobre definido por algún campo

Suponiendo que incluso en el futuro ningún material del casco sea lo suficientemente fuerte como para soportar colisiones/fricción a alta velocidad implícitas en la escala del espacio y los viajes espaciales; puede ser que se deba usar algún tipo de campo de protección en su lugar. De hecho, un campo protector y/o de control del tiempo y el espacio.

La aparente aerodinámica del barco puede ser el resultado de hacer el uso más eficiente del espacio dentro de la envolvente definida por tal campo; o puede ser la forma a partir de la cual sea más económico proyectar dicho campo.

Esto sería ligeramente diferente de los "escudos" genéricos de ciencia ficción pulp que se usan en combate. Esos probablemente serían contundentes; tener que proporcionar una protección adecuada en todas las direcciones.

Con un razonamiento científico, todo lo anterior podría ser cierto... un barco largo y aerodinámico con tripulación en un extremo y ?fuente de energía? en otros podría proteger a la tripulación, desalojar rocas espaciales y ser estéticamente agradable. Las atmósferas de gas frenarían cualquier cosa menos una nave aerodinámica... también hay grandes nubes y bolsas de gases en el espacio. Estructuralmente, una forma delgada y triangular es físicamente la forma más fuerte y más capaz de empujar a un lado los desechos espaciales. Se necesita fuerza, y una forma geométrica universal o un diseño similar a una aguja parece lo mejor. La forma y la función existen en los diseños geométricos que conocemos, y un disco/triángulo tiene un sentido universal (incluso un cubo Borg absorbería nuestra atmósfera sin un campo especial que elimine la masa, la inercia, la resistencia o la resistencia).

No lo haría.

Enlace obligatorio: http://www.projectrho.com/public_html/rocket/basicdesign.php

Es probable que su nave espacial interestelar no se parezca a nada que vea en la Tierra. Ni un barco, ni un avión. El parecido más cercano sería una plataforma petrolera. Habría varias partes conectadas por vigas estructurales puras.

Si insiste en simplificarlo de alguna manera, necesita inventar una razón. Uno podría ser algún tipo de campo de fuerza que proteja o funcione como una burbuja de deformación o lo que sea. Esto podría, según las leyes físicas, ser una esfera o una esfera oblonga y aplicar una restricción que conduzca a una forma específica.

Fue diseñado por una inteligencia incapaz de conceptualizar la geometría euclidiana.

Visitantes extradimensionales, o tal vez una IA que perdió (o nunca tuvo) la capacidad de calcular geometrías simples.