¿Qué efecto tendría viajar fácilmente por el sistema solar?

¿Cuál sería el impacto en la civilización moderna si un inventor benévolo le diera al mundo la capacidad de viajar alrededor del sistema solar de forma rápida y económica?

Si en los próximos cinco años, esta tecnología fue construida y probada por personas como Space X y demostró que funciona, lo que significa que con un motor del tamaño de un automóvil pequeño, sería posible transferir cargas de la superficie de un planeta a cualquier otro. en el sistema solar en cuestión de días/semanas.

La tecnología es de código abierto, relativamente simple de construir, incluso por aficionados técnicamente competentes y con financiación moderada.

Limitaciones

Cualquiera que sea la limitación técnica, la capacidad de carga máxima del motor es de 50 toneladas. Incluido el buque. No es posible usar los motores como un grupo para mejorar ese límite.

Si bien es claramente capaz de alcanzar una velocidad impresionante, tiene un alcance muy limitado, que resulta ser del tamaño del sistema solar. es decir, su empuje está limitado por el tiempo, a la velocidad máxima su combustible se degrada rápidamente, lo que significa que no podría detenerse si se intentara viajar más

Cuáles son los cambios económicos, políticos y sociales que esta tecnología produciría en los próximos diez años.

Editar

La idea detrás del límite de peso es hacerlo similar a un pequeño camión o autocar. Podría mover un montón de cosas o un montón de personas. Pero haría menos probables las operaciones mineras a gran escala, etc. También habría una usabilidad de 'ida y vuelta'. Así que podrías saltar en tu nave espacial en las calles secundarias de Birmingham, hacer un viaje a Neptuno y regresar a casa nuevamente.

¿Dónde está su frontera del sistema solar? Ver en.wikipedia.org/wiki/Solar_System#Boundaries
Teniendo en cuenta que el Shuttle Orbiter, vacío, pesa más de 68 toneladas, eso significa que su motor ni siquiera podría moverlo. Incluso si asumimos que el 50% de eso es el motor y el combustible, y el peso de su motor no está incluido en el límite de 50 toneladas, eso solo le da 11 toneladas de carga útil. Menos de la mitad que un transbordador.
Para ser generoso, digamos dos meses hasta Neptuno en el acercamiento más cercano posible, a unas 14 UA de distancia. (Semi-eje mayor 30.1 AU.) Eso es más de 400 km/s de velocidad promedio alcanzable. (Un cálculo ingenuo dice 405 km/s para un viaje de 60 días, pero las naves espaciales no viajan aparentemente en línea recta . En la práctica, será más rápido). Un proyectil de 50 000 kg que se mueve a, digamos, 500 km/s un marco de referencia relevante, ahora que es un gran impulso! Cualquier proyectil como ese será un arma de destrucción masiva, o algo peor, independientemente de la carga útil.
A modo de comparación, la velocidad orbital de la Tierra alrededor del Sol es de unos 30 km/s, y las naves espaciales más rápidas hasta la fecha han alcanzado velocidades de unos 20 km/s en relación con el Sol.
@MichaelKjörling ¡Sabía que los números estarían en el lado aterrador de dar miedo! pero gracias por dar números reales.
@Mołot, la idea es que es el 'sistema solar' para Jo Bloggs en la calle, lo que significa que podrían ir a Plutón (y regresar) si así lo desean. - Simplemente no quería que se convirtiera en un medio de viaje intergaláctico.
Si le preocupa la energía cinética, ¿por qué no usa algún tipo de dispositivo similar a la teletransportación (es decir, transmite energía en lugar de materia) y deja que el límite límite del sistema solar se deba a una cierta distancia del sol que no lo hace? trabajar por más tiempo.
It is not possible to use the powerplants as a group to improve that limit.Pero puedes mejorar ese límite de todos modos agrupando barcos
Sé lo que está tratando de hacer, pero solo para lanzar una llave inglesa en el trabajo con el límite de 50 toneladas: 50 toneladas en Birmingham es muy diferente de las mismas 50 toneladas en Neptune, que nuevamente es muy diferente al las mismas 50 toneladas en el espacio. ¿Cuál es tu nave espacial capaz de moverse?
¿Por qué el límite de distancia? La forma en que desea aplicarlo arruina totalmente la física (que todos los sistemas inerciales sean iguales es fundamental tanto para la mecánica newtoniana como para la relatividad especial). Dado que la estrella más cercana está a 4 años luz de distancia, tardaría dos milenios en llegar allí a 500 km/s, por lo que probablemente no necesite ese límite. Alternativamente, podría tener combustible que siempre se descompone a la misma velocidad, independientemente de la velocidad, pero que se puede reponer en el destino o los planetas. De esa manera, puede frenar en Neptuno y volar de regreso con el combustible reabastecido, mientras que no podría frenar en Alfa Centauri.

Respuestas (5)

La verdadera limitación aquí no es el tiempo o la distancia, sino la cantidad de cosas que puedes llevar. Una nave espacial de 50 toneladas no es muy grande, y dado que este es el límite total, incluidos los astronautas, el soporte vital y todo lo demás, las misiones se limitarán a lo que se pueda incluir en un presupuesto masivo muy pequeño.

Entonces, lo primero que esto impulsaría es la búsqueda de miniaturizar todo. Los sistemas de soporte de vida cerrados tendrían que ser miniaturizados para que los astronautas no estén metidos en una cápsula llena de tuberías, o limitados por tener un tren de otras naves espaciales siguiéndolos llenos de MRE y botellas de oxígeno para que puedan realizar un trabajo útil una vez que lleguen. su destino Esto también significaría que podrían estar limitados por la radiación, ya que el blindaje contra la radiación consumirá una gran cantidad del presupuesto de masa. El libro "The Millennial Project" sugiere que se requiere un escudo de agua de 5 metros de profundidad para una protección pasiva a largo plazo contra la radiación cósmica y solar. El blindaje activo podría ser posible utilizando imanes superconductores, escudos electrostáticos u otras tecnologías exóticas, pero incluso allí, la masa y la necesidad de una planta de energía van a reducir el presupuesto de masa. Podemos seguir hablando de módulos de aterrizaje, rovers, robots, etc.

Económicamente, además del desarrollo de tecnología miniaturizada, también habrá algunas burbujas económicas extrañas. Supongo que esta unidad debe ser lanzada al espacio primero antes de activarse (esto no está claro en su descripción), por lo que los servicios de lanzamiento de cohetes serán una industria en auge. Otras industrias de apoyo, como las comunicaciones espaciales de largo alcance, se beneficiarán y, por supuesto, habrá un auge especulativo a medida que los bancos y las instituciones financieras, así como Fintech (financiación colectiva, préstamos directos como el club de préstamos) y el mercado de valores se sientan atraídos por este sector.

Políticamente, hay dos escenarios diferentes que podrían suceder.

Los gobiernos y las poblaciones podrían volverse "gordos y felices" con la avalancha de nuevos ingresos que ingresan (las primeras oleadas de personas que saldrán probablemente serán mineros de asteroides que buscan un rápido retorno de su inversión). Las personas que se quedan en casa y recortan cupones y cobran dividendos disfrutarán de sus vidas y decidirán que esas personas locas del espacio están bien mientras permanezcan en el espacio. Los mineros de asteroides no son invitados a demasiadas fiestas.

La otra forma en que esto podría suceder es que los gobiernos de la Tierra envíen a sus burócratas para establecer reglas y regulaciones, y su policía y fuerzas armadas para hacer cumplir estas reglas. Esto se debe tanto a la codicia (quieren el 100% de estos ingresos) como a la autoconservación. Un asteroide de 50 toneladas que se mueve a velocidad interplanetaria es un arma de destrucción masiva. El meteorito de Chelyabinsk era bastante pequeño y entregó un estimado de 500Kt de energía cuando se desintegró en la atmósfera superior. Se estima que un arma nuclear estratégica moderna entrega @ 300 Kt, para darle una comparación, por lo que los gobiernos estarán nerviosos por tener tanta energía disponible para personas potencialmente descontentas en el espacio.

La ruta reglamentaria de estrangulamiento parece probable a menos que este desarrollo sea tan barato que Ted y Earl puedan construirlo en su granero con piezas desechadas y lanzarlo directamente al espacio desde el granero. Internet es un buen ejemplo de una tecnología disruptiva que logró propagarse lo suficientemente rápido como para evadir ser asfixiada por la regulación gubernamental durante las primeras décadas de su existencia. Su límite de 50 toneladas hace que una revolución similar a la de Internet sea poco probable, ya que, en primer lugar, las personas dependerán demasiado de los desarrollos tecnológicos específicos de los sistemas espaciales miniaturizados para funcionar y, en segundo lugar, el tamaño de las naves será demasiado pequeño para que las grandes expediciones establezcan colonias para desarrollar independientes. poderes y nuevas políticas en todo el Sistema Solar para contrarrestar a los gobiernos de la Tierra.

50.000 kg a quizás 500 km/s me asusta muchísimo. Ver mis comentarios sobre la pregunta.
Una muy buena respuesta, gracias. Me imagino que en los primeros días habría muchas camionetas de paneles de Ted y Earl flotando alrededor del sistema solar (con cinta adhesiva sobre los lugares que podrían tener fugas de aire), una especie de Darwin basado en el espacio. Premios
@MichaelKjörling: Eso siempre será un problema con los viajes espaciales, a menos que los haga exclusivamente basados ​​en Stargate. Cualquier nave espacial que pudiera ir a cualquier lugar interesante en cualquier cantidad de tiempo práctico tendría suficiente energía cinética para destruir el ecosistema de un planeta entero.
Una cosa que creo que te perdiste al pensar en el límite de masa: 50 toneladas pueden no ser suficientes para hacer mucho, pero un grupo de estas naves podría viajar y llevar los componentes de una pequeña colonia a, digamos, Marte. Algunas de las embarcaciones podrían desmantelarse por piezas a su llegada, o reconfigurarse como botes salvavidas para evacuar toda la colonia en caso de emergencia.
@vsz The Kzinti Lesson [PRECAUCIÓN: enlace de TVTropes]: "La eficiencia de un impulso de reacción como arma es directamente proporcional a su eficiencia como impulso".
También pensé en eso, pero la descripción del OP no es lo suficientemente específica como para incluir también el impulso sin reacción. De hecho, la premisa de que tiene un límite superior estricto para la masa y no puede agrupar los motores para mejorar el rendimiento parecería indicar que no es una unidad de reacción en absoluto.

Minería

Ver artículo de Wikipedia , especialmente esta parte:

Los minerales y los volátiles podrían extraerse de un asteroide o un cometa gastado y luego usarse en el espacio para su utilización in situ (por ejemplo, materiales de construcción y propulsor de cohetes) o devolverse a la Tierra. Estos incluyen oro, iridio, plata, osmio, paladio, platino, renio, rodio, rutenio y tungsteno para el transporte de regreso a la Tierra; hierro, cobalto, manganeso, molibdeno, níquel, aluminio y titanio para la construcción; agua y oxígeno para sustentar a los astronautas; así como hidrógeno, amoníaco y oxígeno para su uso como propulsor de cohetes.

Debido a los costos astronómicamente altos del transporte espacial actual , las técnicas de extracción aún en desarrollo y las incertidumbres persistentes sobre la selección de objetivos, la minería terrestre es actualmente el único medio de adquisición de minerales en bruto en la actualidad.

Énfasis mío. Parece que solo estás eliminando un obstáculo real.

Industria

No se puede contaminar la atmósfera en asteroides y lunas, no hay ninguno. Si puede extraer todo lo que necesita, también puede fabricar productos allí.

Ambiente

Los puntos anteriores anularían algunas de las principales razones de la contaminación, por lo que la Tierra sería un lugar más limpio y tranquilo para vivir.

Ley

El espacio no está bajo la jurisdicción de nadie. Esto abriría todo tipo de infierno. ¿Derechos de los trabajadores? No ahí. ¿Policía? Ninguna. Tan pronto como se abran nuevas bases, los abogados iniciarán batallas que tardarían décadas en resolverse, porque las necesidades corporativas serían muy opuestas a lo que los políticos deben parecer estar haciendo. Prácticamente cualquier resultado que desee podría suceder.

Espaciadores como subsociedad

No exactamente, no al principio. Pero la minería espacial y la industria serían lucrativas. Algunas personas querrían o necesitarían ir por "solo un contrato más", quedarse "solo un mes más", y algunos de ellos no podrían regresar a la Tierra. Las familias se romperían. Los niños nacidos en el espacio estarían en mayor desventaja. Después de un tiempo de contacto limitado, los Sucios y los espaciales se miraban con desconfianza y falta de comprensión. El inglés seguirá siendo un terreno común para la comunicación, pero podemos esperar un inglés espacial, tal como lo tenemos el británico y el estadounidense.


Tamaño

Módulo Lunar de las misiones Apolo fue 15T. Con tripulación, combustible y todo. Así que tu barco tiene bastante margen. No es necesario que envíe todo de una vez, puede enviar piezas fáciles de ensamblar. Las estaciones espaciales modernas ya están hechas de esta manera.

Por supuesto, la alta competencia conducirá a optimizaciones de uso masivo.

En realidad, es más razonable compararlo con la pila Apollo CSM/LM, porque eso era lo que tenía que impulsar el refuerzo. El LM tuvo que lidiar con una serie de problemas por los que las otras partes de la pila no tenían que preocuparse, uno de los cuales era perder mucha velocidad para aterrizar y volver a la velocidad orbital lunar más tarde. Wikipedia da la masa seca de la pila CSM como 11 900 kg, más una masa seca para el LM de 4284 kg (aunque este último no directamente; tome la masa alimentada y reste la masa propulsora DPS), para una masa seca de pila CSM/LM de 16 184 kg.
En una trayectoria de retorno libre sin las correcciones de rumbo requeridas, la etapa final del propulsor podría inyectar una pila CSM/LM sin combustible en una órbita de transferencia translunar y la pila habría regresado a la Tierra por medio de una honda gravitatoria alrededor de la Luna. Sin embargo, una pila completamente seca no habría sobrevivido; sin agua, sin electricidad, sin calor, sin atmósfera, sin tripulación...
@Michael, pero necesitas aterrizar en la mina o llevar personas a la fábrica lunar. Y para empujar, tenemos este nuevo disco rápido. De todos modos, un poco más de 16T todavía está muy por debajo de los 50T permitidos.
De hecho, pero eso es lo que realmente puedes llevar en una nave espacial de este tipo. Entonces, si en este caso el impulsor tiene un límite superior de 50 000 kg (y suponiendo que sea mágicamente independiente de la órbita objetivo), y la nave espacial que se necesita para apoyar a la tripulación tiene una masa seca de 16 200 kg, eso significa que puede asignar 33.800 kg a cosas útiles , como oxígeno, astronautas o cualquier equipo que los astronautas necesiten para su sustento o trabajo.
¿Y? Usted dice que hay bastante masa para usar. Yo digo que hay bastante masa para usar. ¿Cuál es el punto de sus comentarios?
El punto es que estamos comparando diferentes números. Usted está mirando el Apollo LM completamente alimentado (que realmente no podría sobrevivir por mucho tiempo por sí solo, como lo ilustra la misión Apollo 13 que realmente lo llevó al límite), estoy mirando la pila seca CSM/LM ( que, con combustible y demás, fue diseñado para sobrevivir cómodamente durante toda la duración de la misión). Admito que me sorprendió un poco que la masa del LM con combustible fuera tan cercana a la masa de la pila seca de CSM/LM. Va a mostrar cuánto, en nuestro mundo, de una nave espacial realmente necesita ser combustible, supongo.

No creo que necesites mirar muy lejos en nuestro pasado para ver qué sucedería. La colonización y las "cosas" políticas seguirían casi el mismo patrón.

De especial interés puede ser América Central. Tenga en cuenta que los esfuerzos de colonización del "nuevo mundo" tenían limitaciones similares. Un barco lo suficientemente grande como para cruzar el océano no podía transportar tanto.

Muchas de sus respuestas "humanas" serán las mismas. Colonización, reforma, separación. Creo que las cosas en estos días irán en la línea de Canadá o México y no en la línea de los EE. UU. (Una solución más pacífica al tema de la independencia).

No hemos cambiado tanto que esos modelos ya no se aplican. Esperamos haber aprendido de los errores de nuestro pasado, pero eso no significa que no surgirán los mismos patrones.

Recomendaría centrarse en la ley naval y los patrones históricos de colonización. También tenga en cuenta que debe haber una "razón" para ir. Mira Marte. Tenemos la tecnología y los medios ahora mismo para ir a Marte. Lo que no tenemos es una razón para las dificultades que causaría. Si encuentran algún material súper rentable en Marte, puede estar seguro de que meterían a los astronautas en latas y los lanzarían al planeta. De la misma manera que hicimos con la luna. Su motor hace que esto sea más viable, hay una lata más grande y no toma tanto tiempo, pero aún necesitamos una razón.

Otros han brindado excelentes respuestas, pero, en pocas palabras, los cambios económicos, políticos y sociales serían muy significativos en los próximos 10 años.

Tenemos un ejemplo muy reciente y muy pertinente para guiarnos... ¡ Internet ! Esta tecnología es similar en importancia a la tecnología intrasolar que estás describiendo.

A todos los efectos prácticos, Internet no estuvo "en todos los escritorios" hasta después de 1994. Dentro de los 10 años posteriores a 1994, el planeta Tierra cambió drásticamente... social, económica y políticamente. La Tierra nunca fue la misma gracias a Internet. Ahora, 22 años después, dependemos total y absolutamente de Internet.

En general, el viaje intrasolar seguiría el mismo patrón general. Colonias Extra-Terra comenzarían a formarse. Surgirían nuevas formas de comercio. Tendríamos acceso a nuevas fuentes de energía. Las oportunidades científicas aumentarían considerablemente. En última instancia, creo que tendría un impacto significativamente mayor que la llegada de Internet .

¡Nosotros... las bacterias... tendríamos fácil acceso a una placa de Petri mucho más grande y rica!

Si una nave espacial con una masa máxima de 50 toneladas puede despegar de las calles secundarias de Birmingham y volar a Neptuno y regresar, debe poder generar una tasa de aceleración superior a un g. Esto le permitirá viajar a cualquier parte del sistema solar en días o hasta semanas. La nave espacial tardaría alrededor de una semana en viajar a Neptuno a 1 g, y otra semana en el viaje de regreso.

Esto sugiere que la nave espacial alcanzará una velocidad máxima del uno por ciento de la velocidad de la luz. Pensar que la gente estaba preocupada por un misil de cincuenta toneladas que se movía a 500 km/s, eso es una tontería en comparación con el impacto que tendría este bebé.

Es difícil imaginar una planta de energía de propulsión de nave espacial con un límite superior a su masa de cincuenta toneladas si puede generar una aceleración de 1 g más. Esto nos lleva al reino de la física aristotélica y esa es solo una versión más sofisticada del pensamiento mágico. El resto de esta respuesta asumirá, independientemente de la planta de energía de la unidad espacial, que se aplica la física newtoniana.

Esto significará que el límite de masa es un espejismo, sin embargo, si el verdadero límite de la planta de energía de la unidad espacial es el volumen abarcado por el campo de la unidad, entonces este argumento se derrumba. Considerar las posibilidades de este tipo de impulso espacial en relación con la física newtoniana tiene algunos resultados interesantes.

Una versión más grande de este vehículo, con una carga útil de quinientas toneladas, podría ser suministrada por una flota de camiones espaciales que recorrían la superficie de la Tierra para orbitar y lanzarse con una modesta aceleración de una décima de g. Este barco más grande sería más lento y, con suerte, más seguro, pero tendría la ventaja de una carga útil más pesada. Esto hará que la expansión al sistema solar sea una propuesta más fácil.

Un paso más para permitir una aceleración más baja y una carga útil más alta sería bajar a una aceleración de una milésima g o un centímetro por segundo cuadrado. ¡La carga útil ahora es de cincuenta mil toneladas y el sistema solar es nuestra ostra!

Si bien viajar por el sistema solar en una sola nave espacial de cincuenta toneladas puede ser divertido, no hay mucho que puedan hacer. Sin embargo, si comienzas a volar flotas de ellos que viajan en escuadrones o recorren rutas regulares, muchas naves espaciales viajan, por ejemplo, a Neptuno en grandes cantidades ya intervalos regulares. Muchas de estas naves no necesitarán ser tripuladas. Ahora, al permitir tasas de aceleración más grandes, más pesadas y más lentas, este motor espacial hará que la expansión humana en el espacio interplanetario sea rápida y fácil.