Enter Iaeptus: una misión de un millón de hombres nacida en una flota de diez mil naves hacia el sistema solar exterior. Su comandante: Minevera, una supercomputadora con cerebro en una cubeta. Con un peso de 5 toneladas, una densidad de neuronas 12 veces mayor que la del hombre mortal y 3,4 x 10^25 sinapsis, es el dispositivo computacional más poderoso que existe en el Sistema Solar. Su misión: Construir el Atlas Prime, la próxima nave espacial más grande en la historia humana. Un enorme remolcador de gravedad autopropulsado y ladrón de inercia , se construirá para modificar las órbitas de los objetos transneptunianos y del cinturón de Kuiper.
Dado que más grande es mejor para un remolcador de gravedad, ¿qué tan masivo puede ser Atlas Prime?
Limitaciones
Debe ser autopropulsado
Su sistema de propulsión debe ser demostrablemente posible
el nombre de la unidad no puede contener las palabras "gusano" o "warp"
la carga útil masiva debe constituir ~50 % o más de la masa total (si es posible)
la nave debe ser capaz de acelerar al menos a 1,0 m/s^2
Dadas estas especificaciones, ¿cuál es el límite superior de la masa de Atlas Prime?
notas
Para aclarar, estoy preguntando, dados los parámetros, qué impulso impulsará la mayor cantidad de masa y cuál sería la mayor parte.
Es probable que Atlas Prime sea cualquier cosa, desde un cilindro O'Neil hasta una masa de plomo con un cohete atado a él. La parte más importante de Atlas Prime es que es portátil en masa.
Es posible que no cumpla con sus requisitos de aceleración, pero debe considerar las velas de fusión . No puede obtener mucho más masivo que eso, aparte de un propulsor Shkadov, que sería demasiado para sus necesidades.
En general, la forma más fácil de construir un tractor de gravedad masivo es probablemente:
Pero como menciona Slarty, los tractores de gravedad solo son necesarios si no puede montar un motor directamente en el objeto objetivo.
En teoría, una nave espacial puede ser arbitrariamente grande y aun así acelerar a 1 m/s. Considere este experimento mental: tome dos cohetes Saturno V y conéctelos uno al lado del otro en el espacio. Esta unidad seguiría teniendo la misma aceleración que un solo Saturno V, pero tendría el doble de masa. Dejando a un lado los problemas de estabilidad técnica, este proceso podría repetirse tantas veces como desee. Si la carga útil necesita ocupar al menos la mitad del peso, suponga que la segunda y la tercera etapa de los Saturn V se reemplazan por masas iguales de cualquier carga útil requerida.
Una mejor medida del rendimiento del cohete es el cambio de velocidad que puede lograr, que viene dado por la ecuación del cohete:
Cambio en la velocidad = velocidad de escape * logaritmo natural (masa inicial / masa final)
La masa inicial es el vehículo más la masa del propulsor.
La masa final es simplemente la masa del vehículo.
La velocidad de escape es la velocidad de los gases calientes propulsores cuando salen del motor del cohete.
Si la carga útil es la mitad de la masa, esto se simplifica a Cambio de velocidad = velocidad de escape * 0,69 El motor principal del transbordador espacial tiene una velocidad de escape de 4,4 km/s en el vacío
Los motores de iones tienen una velocidad de escape de alrededor de 20-50 km/s
Los cohetes de fusión podrían tener una velocidad de escape del orden de 100 km/s.
Si desea cambiar la órbita de un objeto transneptuniano o del cinturón de Kuiper, una mejor opción sería colocar un gran motor de iones en él junto con una gran planta de energía nuclear e instalaciones de procesamiento. Procese parte del material del cuerpo en gas y luego use ese gas en el motor de iones alimentado por la planta nuclear.
Cort Amón
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