No hay un límite significativo en G como usted describe. El límite G real se basa en los límites del combustible para cohetes, pero si lo rechazas con la antimateria, entonces el único límite real es la capacidad de tus materiales para transmitir fuerza. Si diseña para eso, puede hacer un misil que se flexione en una forma fuerte y estable bajo carga.

El verdadero desafío en estas situaciones es la vibración. Si está acelerando a 1 g, tener el 5% de su energía destinada a la vibración es una molestia menor. Si estás acelerando a 100 g, de repente el 5 % de tu energía son 5 G. Eso es 5 G en cualquier dirección arbitraria, no solo en la dirección en la que fortaleciste tu cohete.

Entonces, su límite real dependerá en gran medida de la calidad de sus cohetes de fusión catalizados por antimateria.

La aceleración depende de la relación empuje-peso ( TWR, ejemplos )

• Motor cohete Merlin 1D, versión de empuje completo - es capaz 1765$m/s^2$, pero no incluye masa de combustibles y resto de construcción.

El segundo factor limitante es el ISP (y la energía generada), que determina la cantidad necesaria de combustible para lograr la velocidad deseada.

Hay un sistema de aceleración sin combustible, por ejemplo, soluciones similares a las velas solares y cosas de aceleración con láser, donde solo una superficie plana similar a un espejo puede actuar como motor, tendrá un ISP alto pero también tendrá algo de TWR que depende de la perfección del sistema.

Cerca de 1 c en una hora es una aceleración bastante alta alrededor de 80000$m/s^2$o alrededor de 8000 g - es alto, pero no sorprendentemente alto incluso para materiales ordinarios (esto depende de la forma de construcción). (Como ejemplo, una pieza de acero de 0,1 x 0,1 x 0,2 m (2L) el primer litro de acero presionará el segundo litro de acero con una fuerza de aproximadamente 56 toneladas, la fuerza de aceleración total es de 112 toneladas: esta forma y material son perfectamente capaces de resistir esa fuerza Seguro que esa barra de acero no es un cohete, y el cohete con una tasa de aceleración dada hará que los desarrolladores tengan dificultades para descubrir cómo construirlo).

Táctica

Triste pero hay que decirlo, pero empezaste con el pie izquierdo.

En primer lugar, debe pensar en las tácticas y las capacidades que tiene.

Los misiles siempre serán capaces de velocidades de aceleración más altas que los barcos, no por los humanos, sino porque es posible que no tengan carga útil excepto el motor, el combustible, la fuente de energía, donde el barco debería tener todo eso y carga útil: humanos, carga, lo que sea. El misil es más rápido que el barco es en realidad todo lo que necesitas en general. Los misiles antibuque no son los más rápidos de su tipo, son lo suficientemente rápidos para la tarea.

Una hora a 1 c de velocidad significa en realidad una distancia de aceleración de unos 540'000'000 km o 3,6 AU. - Personalmente, encuentro tales distancias de combate bastante realistas, pero ¿qué pasa con las naves? ¿Son capaces de romper la distancia? Supongo que no, pero depende de la tecnología y de qué tan preparados estén contra el ataque y sus objetivos. Si no, nada significativo cambiará si golpeas el objetivo no en una sino en dos horas desde cuatro veces esa distancia. Puede que no tenga sentido, pero este punto se tratará en el siguiente párrafo.

Si confías en la velocidad del cohete como medio para protegerlo y haces más difícil que el atacante se defienda de él, hay un problema: no es tan simple. Una lámina delgada alrededor de la nave, digamos unos pocos segundos luz alrededor de la nave, la protegerá efectivamente de un proyectil de 1 c , desde cualquier dirección.

Una nube de gas lo suficientemente grande (globo o simplemente una nube, ya sea por la explosión del escape del cohete antimisiles o por su explosión (como ejemplo)) puede actuar como una contramedida efectiva, especialmente si conoce la dirección aproximada y el momento del lanzamiento del misil atacante. (Hay contramedidas para misiles en esa situación, pero hay contramedidas para contramedidas).

Y por razones de qué tan grueso debe ser ese papel alrededor de la nave, el grosor crece proporcionalmente al cuadrado de la velocidad (proporcionalmente a la energía cinética del proyectil). Por ejemplo, si una lámina con un grosor de 1 μm es suficiente para destruir el proyectil a 0,9 c , entonces tiene que ser 100 veces más gruesa para un proyectil de 0,09 c y esto significa 100 veces más masa para ese caparazón y esto puede hacer que este tipo de defensa ineficaz. Este es un ejemplo de cómo una velocidad más baja puede afectar las estrategias de defensa haciéndolas más complejas para las embarcaciones defensoras. Sí, es posible que tenga dificultades para detectar 1 cproyectiles con sus sistemas, pero no tiene que detectarlos para estar protegido contra ellos. Las velocidades más bajas de los proyectiles permiten el uso de sistemas de detección, pero lo que realmente significa es reemplazar una solución simple que funciona en todo momento, con una solución más compleja y menos eficiente (que puede no funcionar).

Existe un delicado equilibrio entre muchos de los factores y, dependiendo de las implementaciones particulares, puede haber un óptimo local para las diferencias de velocidad entre la nave objetivo y el misil, pero no es necesario que las velocidades sean de 1 c , y muy probablemente no para las naves. combates a barco a múltiples distancias AU.

El tamaño de los barcos en realidad no es muy importante, en cuanto a sus tamaños: los misiles y los sistemas de defensa se escalan proporcionalmente a la masa de los barcos.

Hay un ejemplo de un intento de modelar posibles tácticas de combate en el sistema solar. Pero si prefieres el combate en el espacio interestelar, funcionará de manera similar, simplemente reemplaza la estrella con una nave y ajusta las escalas para que coincidan con los tamaños. (detección y contramedidas, el caparazón de enjambre puede estar todavía horas luz alrededor de un barco)

Entonces recomiendo comenzar con las tácticas de combate, con las características de las naves, con la naturaleza del espacio donde se desarrolla el combate y con los objetivos de los defensores y atacantes.

La naturaleza de las tácticas es muy sensible a los detalles, el más mínimo cambio puede cambiar todo el panorama, lo que significa que nunca tendrá que adivinar, pero incluso comenzando con las conjeturas, debe definir muchos de los detalles. Cuantos más detalles haya definido, más difícil será para sus oponentes demostrar que uno está equivocado. :)

Las respuestas de Cort Ammon y Tucídides son ejemplares a la hora de abordar problemas relacionados con el sistema de propulsión. Esta respuesta es más general y sugiere que hay límites para la aceleración de cualquier objeto material. particularmente si ese objeto material es un dispositivo tecnológico como un misil.

Este límite está definido por la resistencia de los materiales que componen el misil.

La resistencia de materiales, también llamada mecánica de materiales, es un tema que trata sobre el comportamiento de objetos sólidos sujetos a esfuerzos y deformaciones.

En la ciencia de los materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallar. Una carga aplicada a un miembro mecánico inducirá fuerzas internas dentro del miembro llamadas tensiones cuando esas fuerzas se expresan en unidades. Las tensiones que actúan sobre el material provocan su deformación de varias maneras. La deformación del material se llama tensión cuando esas deformaciones también se colocan en una base unitaria. Las cargas aplicadas pueden ser axiales (tracción o compresión) o cortante. Las tensiones y deformaciones que se desarrollan dentro de un miembro mecánico deben calcularse para evaluar la capacidad de carga de ese miembro. Esto requiere una descripción completa de la geometría del miembro, sus restricciones, las cargas aplicadas al miembro y las propiedades del material del que está compuesto el miembro.

Teniendo en cuenta los siguientes modos de falla de materiales, una vez que la aceleración supere cualquiera de estos tipos de fallas de materiales, el propio vehículo bajo aceleración fallará.

Resistencia última (tracción)

La tensión máxima que soporta un material cuando se somete a una carga aplicada. La división de la carga en la falla por el área de la sección transversal original determina el valor.

Límite elástico

El punto en la curva de tensión-deformación más allá del cual el material se deforma permanentemente después de retirar la carga.

Límite elástico

Punto en el que el material excede el límite elástico y no volverá a su forma o longitud original si se elimina la tensión. Este valor se determina mediante la evaluación de un diagrama de tensión-deformación producido durante una prueba de tracción.

Habrá un límite máximo de falla de materiales donde todos los materiales que componen el misil se fracturarán, deformarán y romperán bajo su fuerza de aceleración. Cort Ammon aludió al diseño de misiles para que sus componentes formaran formas o configuraciones en las que fueran lo suficientemente fuertes para soportar el impacto adverso de la tensión acelerada.

Para determinar las cargas de falla específicas aplicadas por una alta aceleración, es necesario saber qué materiales se utilizan en la construcción de un misil dado. Una vez que se sabe esto, es posible calcular la aceleración límite de su misil.

Sin conocer más detalles, es posible que le estés ladrando al árbol equivocado. Para acelerar rápidamente, necesita la masa más pequeña y liviana posible. En lugar de un "trozo de material sólido", estaría viendo un conjunto de peso pluma de nanotubos de carbono, grafino y aerogeles. Por analogía, considere la diferencia de aceleración entre un automóvil deportivo Lotus moderno y un sedán Toyota. Ambos funcionan con los mismos motores (Lotus compra sus motores en Japón), pero el motor está unido a un marco ridículamente liviano en el caso de un Lotus, que a menudo pesa solo un poco más que una motocicleta, lo que resulta en un rendimiento increíble en comparación con un Camrey.

El segundo problema para resolver esto es de qué tipo de cohete de "fusión catalizada por antimateria" estás hablando. La fusión de deuterio libera gran parte de la energía en forma de neutrones, por lo que se desperdicia una gran cantidad de energía, lo que significa que su cohete será mucho más grande y pesado para generar la potencia de salida que desea. El cohete también podría vaporizarse bajo el intenso calor a menos que haya un sistema de enfriamiento activo.

Finalmente, ¿a qué estás disparando exactamente? lo que estás describiendo suena casi como una especie de sistema de "apuntar y disparar", en cuyo caso es posible que no quieras un cohete de todos modos (el enemigo verá el lanzamiento, y todavía hay un tiempo finito para impactar, lo que permite que se tomen contramedidas). desplegarse). Puedo ofrecer algunos dispositivos de la vida real que funcionan con física conocida que podría dañar o destruir seriamente naves espaciales, estaciones espaciales o incluso instalaciones en la superficie de los planetas; específicamente armas de bombeo nuclear.

La página de armas convencionales de Atomic Rockets cubre esto en detalle, por lo que el resumen es:

Explosiones nucleares para impulsar perdigones a velocidades de hasta 100 km/s

"Cargas con forma" nucleares para impulsar una corriente de metal líquido hasta un 3% de c

El obús Casaba para enviar una lanza de plasma caliente estelar a un objetivo al 10% de c

Láseres de rayos X bombeados por bombas que suministran energía a la velocidad de la luz

La liberación de energía es mucho más rápida que las reacciones químicas o la aceleración de los misiles, por lo que todo lo que necesita es tener la ojiva dentro del alcance del objetivo (incluso podría arrojarlas por la esclusa de aire como si fueran minas, si es necesario). El RKKV que desea requeriría órdenes de magnitud más tamaño, masa y gasto para acelerar a la velocidad que podría entregar la misma cantidad de energía que un arma bombeada.

La velocidad es tu enemigo en esta situación. Un barco puede simplemente apartarse del camino. Un misil a esa velocidad no tiene capacidad de giro, es solo un dardo. Un punto clave sobre la luz es que viaja en C en cada marco de referencia. Entonces, a medida que el misil acelera, la nave objetivo lo verá y comenzará a apartarse. A largas distancias, incluso un error de 0,1 grado en el ángulo de orientación se vuelve desagradablemente grande. Se puede suponer que un proyectil relativista es visible para alguien que está mirando, y tiene muchas advertencias. En rangos largos, el cambio Doppler lo hace obvio, toda la luz que lo toca, rebota en frecuencias más altas. Luego simplemente mueves algo frente a él para dispersar la energía. A distancias cortas, las restricciones de densidad de energía hacen que acercarse a C sea prácticamente imposible, incluso con un motor de antimateria. Masas de misiles de movimiento más lento,

Creo que la respuesta de a4android es exactamente la información que estás buscando. Sin embargo, puede haber algunas cosas que no hayas considerado.

Cualquier proyectil a velocidades relativistas va a causar niveles de daño que destruirán el mundo. No se requiere una carga útil explosiva. Específicamente: una bala de 10 gramos a .999c tendría una energía de alrededor de 2*1018 J, lo que equivale a un arma termonuclear de 480 megatones. (Tomé esta figura de los foros de física, no sé si explicaron la relatividad especial y la masa creciente).

La única ventaja que tendrían los misiles es la capacidad de ajustar su curso una vez que han sido lanzados. Pero, de nuevo, a velocidades relativistas esto no importa: un cambio de curso de 2 grados a casi la velocidad de la luz requeriría la mitad de un sistema solar (y una ENORME cantidad de combustible).

Lo que esto significa para usted es que si tiene un cañón de riel supercargado capaz de disparar una bola de bolos a .01c, arruinaría el día de alguien, en algún lugar y en algún momento.

Es por eso que no lo "observamos".