¿Una nave espacial interestelar que viaja a velocidad relativista requiere un empuje continuo para mantener la velocidad?

Suponiendo un espacio completamente vacío, ¿una nave espacial que viaja a 0,5 C requiere un empuje continuo para evitar la desaceleración?

Si la nave espacial viaja a 0,5 C, ¿su masa relativista actúa sobre los objetos por los que pasa?

Se entiende que el espacio no está verdaderamente vacío. La pregunta fue diseñada para considerar solo efectos relativistas.

Sin embargo, en un pensamiento continuo, si la nave espacial viaja a 0.5 C y comienza a desacelerar, ¿necesita desacelerar su masa relativista o su masa en reposo?

"Espacio completamente vacío" y "Objetos que pasan por él" es una completa contradicción.
Estoy bastante seguro de que desacelera la velocidad o, específicamente, el impulso disminuye. La masa relativista es algo muy específico que se confunde fácilmente con la masa total.

Respuestas (5)

En un espacio completamente vacío, una nave espacial que viaja a cualquier velocidad no necesita empuje para mantenerse a esa velocidad. Solo necesita empuje para acelerar o desacelerar. El espacio no está vacío, por lo que una nave especial necesitaría una pequeña cantidad de empuje para mantener su velocidad, pero en la mayoría de las circunstancias el empuje necesario es pequeño. Este problema se discutió en ¿Se beneficiaría una nave espacial interestelar rápida de una forma aerodinámica? .

No importa qué tan rápido viaje una nave espacial, no desarrolla un campo gravitatorio más fuerte. Esto se debe a que la fuente del campo es el tensor de energía de tensión, no solo la masa. Para obtener más información sobre esto, consulte Masa relativista vista por diferentes observadores .

Una nave espacial de movimiento rápido tiene un campo gravitatorio mucho más fuerte en un marco de reposo que una nave espacial de movimiento lento, desvía más los objetos estacionarios, precisamente porque el tensor de tensión es la fuente, y tiene más "masa relativista". Esta es la confusión causada por pensar que la masa en reposo hace la gravedad. La energía hace la gravedad, la masa relativista hace la gravedad, no la masa en reposo.
Estoy confundido. ¿Está diciendo que el efecto de 'Gravedad' causado por la masa relativista de las naves espaciales de alta velocidad tiene un efecto en los objetos que pasa?
Sí lo hace. El CMB ejerce una presión de radiación.

Primero, una objeción: en un espacio completamente vacío , la velocidad de una nave espacial está mal definida. ¿Con respecto a qué se estaría moviendo? ¿Espacio vacio?

Ahora, digamos que la nave espacial se mueve en relación con el CMB a 0,5 c en un espacio vacío. Me gustaría decir que no se requiere empuje porque no hay resistencia en la nave espacial para desacelerarla. Sin embargo, debido al cambio azul del CMB en la dirección del viaje, sospecho que en realidad puede haber algo de presión de radiación que desacelere la nave espacial.

Actualizar:

Otra objeción menor: la masa que actúa sobre otras masas es una concepción newtoniana de la gravedad. En el contexto de GTR, la masa no "actúa sobre los objetos"; la masa (energía) "actúa" sobre (curvas) el espacio-tiempo. Esta curvatura está relacionada con la densidad y el flujo de energía y el momento, que son cantidades dependientes del marco (aunque se expresan de forma independiente del marco a través del tensor de tensión-energía).

La conclusión, como señala Ron, es que, en el sistema de coordenadas en el que el cohete se mueve a 0,5 c , es la energía relativista y el momento de la nave espacial lo que se relaciona con la curvatura del espacio-tiempo como se "ve" en ese sistema de coordenadas .

No. De hecho, el principio de inercia implica que una vez que algo se pone en marcha en un espacio vacío, seguirá moviéndose a esa velocidad para siempre. Aunque para tu segunda pregunta sí la presencia de otros cuerpos te aceleraría hacia ellos ya que seguirías una geodésica (siendo seguir una geodésica la generalización adecuada del principio de inercia). La velocidad realmente no importa (aunque obviamente cambia el grado en el que te atraen y si te mueves lo suficientemente rápido puedes escapar de la atracción del planeta, pero NO si no aceleras). Entonces, no, en un espacio COMPLETAMENTE vacío, no necesitaría un empuje continuo (o cualquier empuje adicional), pero si hay otros cuerpos alrededor, necesitará un poco de empuje para evitarlos, pero si están lejos, este empuje podría ser algo insignificante.

Editar: (Como se señaló en otra respuesta, si se estuviera moviendo en un espacio vacío, ni siquiera "sabría" que se está moviendo, pero creo que sigue siendo una pregunta razonable si el espacio está "casi vacío", como si estuviera entre Andrómeda y la Vía Láctea (fingiendo que nada más está flotando entre ellos). Entonces podrías "ver que te estás moviendo", pero los cuerpos no requerirían que empujaras realmente para seguir avanzando a una velocidad constante (aunque estrictamente hablando, estarías siguiendo una geodésica con una curvatura diminuta).

No tengo nada que agregar a la cinemática y la relatividad de la situación, que otros han abordado adecuadamente. Pero si está interesado en el tema de los viajes interestelares en general, este artículo de un ex científico de la NASA es una excelente lectura: http://arxiv.org/abs/1101.1066

Resumen a continuación:

Energía, obsolescencia incesante y las primeras misiones interestelares

Marc G Millis

Las proyecciones para las primeras posibilidades de misión interestelar se calculan en base a 27 años de datos sobre tendencias históricas de energía, prioridades sociales, energía requerida para la misión y las implicaciones del Postulado de Obsolescencia Incesante (Donde las sondas más nuevas superan a las sondas anteriores). Se consideran dos misiones de muestra: lanzar una nave de colonia mínima donde el destino es irrelevante y enviar una sonda mínima a Alpha Centauri con una duración de misión de 75 años. Se supone que la nave colonia tiene una masa de 10^7 kg y la sonda de 10^4 kg.

Se encuentra que las primeras misiones interestelares no pudieron comenzar hasta aproximadamente otros 2 siglos, o 1 siglo en el mejor de los casos. Incluso cuando se considera solo la energía cinética de los vehículos sin tener en cuenta el propulsor, la nave colonial no puede lanzarse hasta alrededor del año 2200, y la sonda no puede lanzarse hasta alrededor del 2500. El examen del Postulado de Obsolescencia Incesante muestra que se vuelve irrelevante bajo varias condiciones. .

Presumiblemente, este "Postulado de la obsolescencia incesante" sería la observación de que podría llegar allí pronto si se lanza más tarde si su tecnología o el acceso a los recursos energéticos está creciendo lo suficientemente rápido.

Para conocer el arrastre causado por el CMB, consulte http://prao.aps.org/story/v12/st22 y las referencias allí.

Tenga en cuenta que esto se define en términos de la velocidad relativa al CMB. Lo que significa que puedo elegir un marco de "reposo" desde el cual la nave espacial "rápida" está en reposo en relación con el CMB y no experimenta resistencia.
@dmckee ¿Podría explicar eso un poco más? La velocidad relativa al CMB debe ser verdaderamente objetiva. El marco de referencia CMB en una ubicación se mueve en relación con el CMB en otra ubicación (como un cúmulo local comparado con otro, se alejan), pero podemos predecir el marco de referencia CMB cerca del borde del universo visible y evaluar si es una galaxia. se mueve con respecto a ella. O eso pensé.
@AlanSE: seguro que el marco CMB está bien definido. Pero la pregunta no impone restricciones al resto del marco. Entonces, para algunos marcos de reposo, la nave espacial "rápida" podría estar en reposo en relación con el CMB y no experimentar resistencia. En ese caso, por supuesto, el observador en reposo experimenta un empuje del CMB.
¿Una nave espacial interestelar que viaja a velocidad relativista requiere un empuje continuo para mantener la velocidad?
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