¿Propulsión para destinos dentro del sistema solar que solo toma horas (o menos), no días o meses? [cerrado]

Como comentó @Andrew Dodds, puede tener la propulsión que desee (realmente, depende de usted), aún está limitado por la tolerancia a la aceleración y la velocidad de la luz.

Tomemos como ejemplo su viaje de 6 horas a Júpiter. Spoiler: no va a pasar. Consideraremos que sus viajeros pueden soportar durante varias horas una aceleración de 3G. 3Gs por horas es realmente incómodo , pero se puede sobrevivir (a menos que tengas alguna condición de salud). Entonces, estamos hablando de una aceleración de unos 30 m/s². En 3 horas, esto significa que alcanzamos una velocidad de 324 km/s. ¿Por qué 3 horas? ¡Pues porque ahora tenemos que desacelerar para hacer un sobrevuelo y volver! Entonces, tu viaje de 6 horas será a una velocidad media de 162 km/s. Eso es mucho, pero aún menos del 0,05% de la velocidad de la luz. ¿Cuánta distancia podemos cubrir? Unos 3.500.000 km.

Lamentablemente, en su punto más cercano a la Tierra, Júpiter está a 4 UA de distancia. O 600.000.000 km.

¿Cuánto tiempo tomará con el límite de 3Gs? Un poco menos de 80 horas. Más de 3 días. Su velocidad máxima sería de alrededor de 4200 km/s (un poco más del 1% de la velocidad de la luz), que es una velocidad bastante peligrosa: cualquier pequeña mota de polvo podría causar daños enormes: 1 miligramo de materia que lo golpee será aproximadamente equivalente a la explosión de 2 kilogramos de TNT.

¿Por qué estoy señalando esto? Bueno, porque si desea que los sistemas solares viajen en cuestión de horas, su motor tendrá que ajustar manualmente el límite de Gs, suprimiendo los efectos de una fuerte aceleración. De hecho, su nave debería tener algún "supresor de inercia" . Y si tu nave puede hacer eso, la propulsión no es realmente un problema: si puedes manipular la inercia (más bien mágicamente, como cualquier tecnología suficientemente avanzada), puedes lograr una gran aceleración sin necesidad de mucha propulsión. Solo imagine que su dispositivo supresor de inercia hace que su nave se comporte como si tuviera una masa de 1 kg. No necesitarás mucho combustible para lanzarlo a gran velocidad. Simplemente agregue un sistema de defensa contra las diminutas pero letales motas de polvo que podría encontrar su nave.

Además, ten en cuenta que el último límite, la velocidad de la luz, te permitirá recorrer una distancia máxima de 25.920.000.000 km en un día (con un tiempo de aceleración y desaceleración despreciable), o 173 UA, aproximadamente el doble del diámetro de la órbita de Plutón. . Los sistemas estelares más grandes (y el nuestro está en el rango pequeño) pueden ser difíciles de navegar en cuestión de horas.

Si desea llegar a cualquier parte del sistema solar utilizando un sistema de propulsión de aceleración continua y limita la tasa de aceleración a una gravedad (1 g), esto lo limitará a viajar a la Luna. Aproximadamente cuatro horas a una aceleración constante de 1 g. El 1 g es fundamental si quieres viajar con comodidad, y todo el mundo vive con un 1 g constante debido a la gravitación.

Suponiendo que desea viajar a algún lugar relativamente cercano a la buena Madre Tierra, digamos, como el planeta Marte. Ahora, en la novela Dr Futurity de Philip K Dick, el protagonista es deportado a Marte en un vehículo tipo cápsula relativamente pequeño. Todo el viaje duró una hora. Esto lo coloca en el parque de bolas de lo que estamos buscando.

Ahora bien, la distancia del planeta Marte varía según su ubicación en su órbita y la posición de la Tierra en su propia órbita. En su punto más cercano, Marte está aproximadamente a tres minutos y medio luz de distancia y en su punto más lejano, cuando Marte está en el lado opuesto del Sol, está a veinte minutos luz de distancia.

Por lo tanto, si el viaje del Dr Futurity fue a Marte en su punto más cercano, entonces su velocidad promedio será de 0.05833 co 17,500 km/seg. Mientras que si se dirigía a Marte a su distancia más lejana, la velocidad media sería un tercio de la velocidad de la luz o 100.000 km/seg. En cada caso, la cápsula espacial tardará quince minutos en acelerar para alcanzar su velocidad media. (Tenga en cuenta que en ambos casos se supone que la cápsula espacial acelera y desacelera a lo largo de todo el trayecto de su viaje a Marte, por lo que acelera constantemente). Las aceleraciones constantes son, para el viaje más corto, 1984,13 g y para el viaje más largo, 11 337,87 g. .

Tasas ultra altas de aceleración como estas matarán a seres humanos desprotegidos. Por lo tanto, la forma de propulsión debe ser tal que los seres humanos no se vean afectados por la aceleración ultraalta o que exista un mecanismo de protección para anular cualquier efecto adverso. Para el último mecanismo de protección, una de las formas más sencillas de hacerlo es activar manualmente un sistema de contraaceleración. Suponiendo que haga lo que dice en la lata, los seres humanos que viajan en naves de ultra alta aceleración no se verán afectados.

Hay otras soluciones hipotéticas utilizadas en la ciencia ficción. Accionamientos de control por gravedad y accionamientos de campo. La explicación que se da con la mano para una unidad de control por gravedad es que la estructura del espacio está doblada, de manera análoga a la forma en que un campo gravitacional provoca la curvatura del espacio, y todo el vehículo, su contenido, los pasajeros y la tripulación pueden ser acelerado a cualquier velocidad de aceleración, incluidas las aceleraciones ultraaltas. Efectivamente, la nave está en caída libre en un campo gravitatorio generado artificialmente. Exactamente como las personas dentro de un ascensor (lo siento, estadounidenses, un ascensor) cayendo por el hueco de un ascensor o una nave espacial en órbita alrededor de un planeta.

Los impulsores de campo asumen que cada partícula de una nave espacial se acelera a la misma tasa uniforme de aceleración entre sí. Esto tiene el efecto neto de dentro de la nave espacial de una aceleración aparente de cero. Esto es a pesar del hecho de que la nave espacial está acelerando a través del sistema solar a, digamos, cien mil g (100 000 g), pero dentro de la nave todo es ingrávido (porque están igualmente en caída libre). Aunque un escritor reflexivo de ciencia ficción permitirá un ligero deslizamiento en la aceleración de la unidad de campo para permitir una gravedad interior de 1 g para la comodidad de los pasajeros y la tripulación.

Por cierto, esa cápsula espacial que hace una hora a Marte y tuvo que viajar veinte minutos luz, tenía una aceleración de 100.000 g solo tendría una fase de aceleración de un poco más de 100 segundos para alcanzar una velocidad de 100.000 km/seg. . Tendrá que desacelerar otros 100 segundos al final del viaje.

Viajar al sistema solar exterior requeriría acelerar cerca de la velocidad de la luz con sistemas de propulsión de aceleración ultra alta. Por ejemplo, el planeta Neptuno está aproximadamente a cuatro horas luz de distancia, por lo que llegar allí en horas significa acelerar y desacelerar durante todo el viaje o elegir una velocidad terminal alta que esté cerca de la velocidad de la luz. Por ejemplo, un viaje a un promedio de la mitad de la velocidad de la luz lo llevará allí en ocho horas.

Posiblemente sea necesario recurrir a impulsos más lentos que la luz cuando una nave espacial viaja a velocidades superlumínicas de entre 1,5 c y 4 c. La velocidad límite inferior llega a Neptuno en dos horas y cuarenta minutos, y la velocidad superior en una hora plana. Esto hace un tipo de unidad FTL de botón pulsador en el que presiona un botón y la unidad FTL se mueve a una velocidad superlumínica constante. Parar solo requiere presionar el botón de apagado.

Alternativamente, se podría emplear una unidad de salto más rápida que la luz para viajes rápidos a través del sistema solar. Esto podría tener el diseño donde la unidad de salto requiere "cargar" sus motores de salto por una cantidad de tiempo proporcional a la distancia que tiene que atravesar.

Supongamos que el tiempo de carga es un tercio de la distancia en unidades de tiempo de luz. Por ejemplo, el planeta Saturno está a una hora de distancia. Una nave espacial cargará sus motores de salto durante veinte minutos completos. Entonces puede activar su motor de salto e instantáneamente recorrer la distancia desde la Tierra hasta Saturno (sin pasar por ningún punto del espacio-tiempo entre los dos planetas; ¿no son maravillosos los motores de salto?).

Este tipo de viaje espacial requiere aceleraciones extremadamente altas o tasas modestas de viaje FTL. La ciencia ficción está llena de ejemplos adecuados.