Una vez que una nave espacial está en el espacio, ¿qué factores determinan su velocidad máxima?

¿Existe una limitación de la velocidad de una nave espacial en el espacio debido a la gravedad del sol? ¿La velocidad depende puramente de la ingeniería? ¿O entran en juego otros factores?

Respuestas (1)

Propulsor: Esta es la principal limitación práctica de Δv, de la capacidad del cohete para cambiar de velocidad (ir "más rápido" o "más lento"). Suponiendo motores de materia convencional, sin propulsión exterior y que desea reducir la velocidad nuevamente en un destino, la velocidad máxima a la que puede acercarse es la mitad de la velocidad de la luz.

En la práctica, las naves espaciales tienden a ser incapaces de acelerar más de unas pocas decenas de kilómetros por segundo. Aunque tenemos la tecnología para alcanzar un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz con bastante facilidad, se trata en su mayoría de tecnologías nucleares que las principales naciones con capacidad espacial son demasiado tímidas para atreverse a lanzar.

Relatividad: No puedes acercarte o salir de un destino a una velocidad relativa superior a la velocidad de la luz.

Medio interplanetario/interestelar: si se mueve en relación con el tenue gas/plasma en el espacio a alta velocidad, puede dañar su nave espacial. Cosas como "átomos de hidrógeno" comienzan a parecerse más a "radiación de protones y electrones".

"La mitad de la velocidad de la luz" suena como un buen número redondo. ¿Tiene alguna referencia para respaldar sus afirmaciones?
La honda de gravedad también se puede probar, supongo.
"...en más de unas pocas decenas de kilómetros por segundo..." Estimo aquí que la velocidad máxima de la sonda solar Parker es de 190 km/s. Por supuesto, es un caso un poco especial, y usa mecánica orbital en lugar de propulsor para hacer eso.
@OrganicMarble Esto proviene de sustituir el ISP en el mejor de los casos ( 30570000 ) en la generalización relativista de la clásica ecuación del cohete de Tsiolkovsky para obtener un Δv (relativo al marco en reposo) de C . Luego divide esto por dos para obtener el Δv que puedes usar para acelerar. Puedes leer más sobre cohetes relativistas aquí .
@uhoh Sí. Un ejemplo adicional serían los motores iónicos que, debido a su ISP significativamente más alto que los propulsores químicos, pueden tener un Δv más alto. La nave espacial Dawn, por ejemplo, tenía 11 km/s Δv de sus propulsores de iones, pero lleva una carga útil significativa. Un cohete químico con este tipo de Δv en una sola etapa tendría una relación de masa de ≈19,7.
Sospecho fuertemente que la velocidad del punto medio no sería la mitad. Iría por 0.549c, pero si quisiera reducir la velocidad cuando llegara allí, en realidad haría una etapa, lo que permitiría una velocidad de punto medio aún más alta.
en realidad, si la nave relativista tuviera 3 toneladas de combustible por su masa seca de una tonelada, consumir dos toneladas de combustible la aceleraría a 0,6 c, y consumir la tonelada restante la desaceleraría. Si tuviera 99 toneladas de combustible podría llegar a 0,74 c consumiendo 90 toneladas y desacelerando con las 9 restantes. Con una fracción de masa lo suficientemente pequeña podría acelerar a c y luego desacelerar nuevamente. La relatividad es rara.
Una vez que una nave espacial está en el espacio, ¿qué factores determinan su velocidad máxima?
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