Considerar:
Una nave espacial viaja entre planetas. Acelera a una tasa constante durante la primera mitad del viaje y luego desacelera en la otra mitad. A lo largo del viaje, aparte del cambio de dirección en el medio, los ocupantes del barco experimentan una cómoda gravedad constante. Es posible que los viajes más largos se reconstruyan a partir de varios pares de patas de aceleración/desaceleración, de modo que en ningún momento la nave espacial tenga que lidiar con partículas que se precipitan hacia ellos a velocidades relativistas.
En lugar de dejar caer toda la nave por un pozo de gravedad y sacarla, se utilizan naves más pequeñas (mejor equipadas para el reingreso y otras travesuras aerodinámicas) para transportar pasajeros y carga entre la nave espacial y el planeta. La nave que espera en órbita se mueve un poco más rápido de lo que lo haría un objeto libre en la misma órbita, y proporciona la fuerza centrípeta adicional necesaria al disparar continuamente sus propulsores en la dirección que se aleja del planeta que se encuentra debajo. La tripulación que espera a bordo de la nave experimenta gravedad artificial con "abajo" apuntando hacia el espacio. (O viceversa, con una nave lenta y propulsión lejos del planeta en lugar de hacia él, y gravedad artificial en la dirección opuesta).
Una estación espacial con gravedad artificial producida de la manera antes mencionada. Un ascensor espacial lo conecta con otra estación en una órbita más alta, que experimenta ingravidez porque está orbitando con el mismo período que la estación "inferior". La estación "superior" proporciona un entorno de ingravidez controlado, tal vez para todo tipo de ciencia en gravedad cero, mientras que una tripulación permanente/a largo plazo se rota a través de la estación "inferior" para que experimenten la gravedad con la frecuencia suficiente para evitar que su salud se derrumbe. . El tráfico entre la estación y el planeta de abajo transporta carga (comida, propulsor, otras necesidades) exclusivamente.
La idea es eliminar el problema de adaptarse a la ingravidez, simplemente haciendo que cada lata en el espacio que tenga personas se mueva de tal manera que la gravedad se experimente casi todo el tiempo. Esta pregunta trata sobre el equilibrio entre el costo de la propulsión (combustible y el mantenimiento de los motores que se mantienen las 24 horas del día, los 7 días de la semana) y la conveniencia y otros beneficios de tener gravedad.
Debido a que quemar combustible químico caro solo para que las cosas no se vayan flotando parte del tiempo es extravagante en un grado espantoso (y simplemente no es sostenible de todos modos), podríamos suponer que la fusión (o algún otro método para obtener mucha energía barata de muy poca masa) está disponible.
editar: la intención del párrafo anterior, y la redacción de la siguiente pregunta, había sido indicar que el problema de generar el alto impulso sostenido requerido para la implementación de estos esquemas debe tomarse como un problema que se puede eludir. Fueron escritos con base en el supuesto de que el acceso a energía barata implica la capacidad de generar esos empujes; como han señalado las respuestas de Rekesoft y Firedrake a continuación, esa suposición no es cierta.
Sin embargo, todavía estoy interesado en ser informado de otros problemas que son relevantes para los escenarios descritos, ahora suponiendo que se emplee algún tipo de impulso espacial mágico.
¿Qué otros obstáculos deben superarse para que el uso generalizado de la gravedad artificial sea prácticamente favorable? ¿Qué otras cosas importantes estoy pasando por alto?
Algunas cosas más que he considerado:
No creo que haya investigado lo suficiente sobre las formas de aliviar los efectos perjudiciales de la microgravedad en los cuerpos humanos para juzgar esto, pero sospecho que tener algo de gravedad (digamos varias décimas de g) ya podría ser muy útil. En ese caso, haciendo algunos cálculos simples y tomando datos de algunas páginas wiki , parece que tener alrededor de 0.2 ge sería, considerando el empuje requerido kilogramo por kilogramo, aproximadamente cuatro veces más caro que mantener un avión en vuelo de crucero. No tengo idea de qué tan económico sería esto, pero creo que no parece demasiado irrazonable si la propulsión es lo suficientemente barata.
Posiblemente relevante sea esta pregunta , en la que la gravedad artificial se logra a través del mismo mecanismo en un hábitat de anillo, excepto que la carga es soportada por la integridad estructural en lugar de la propulsión.
La principal ventaja que tiene este sistema no es la gravedad que proporciona, sino la reducción del tiempo de viaje. Una aceleración constante, aunque sea débil, es la forma de alcanzar velocidades ultra altas, siempre que sus motores puedan entregar durante tanto tiempo. Unos pocos días acelerando a 1G lo harían viajar a una fracción apreciable de la velocidad de la luz, acortando así el viaje hasta el punto en que los efectos de la microgravedad son insignificantes; supongo que los viajes del sistema solar, no las naves estelares.
Sin embargo, no creo que haya ningún tipo de tecnología que lo haga económicamente viable.
Sí, esto es aceptable. Es básicamente la solución utilizada en las novelas Expanse de James SA Corey, así como algunos otros como Mike Kupari. Los barcos de expansión tienen motores increíblemente eficientes para que puedan navegar con un empuje, generalmente a 0,3 go más o menos, pero pueden subir hasta 3-4 go más durante períodos cortos. Sin embargo, en órbita, aún estaría en microgravedad a menos que esté acoplado a una estación giratoria. Esto tiene sentido, hay tantas ubicaciones en el sistema solar que una estación de algún tipo estaría en casi cualquier lugar al que valga la pena ir.
La gravedad cero prolongada es muy perjudicial para los humanos y esto soluciona ese problema (suponiendo que los personajes hagan la transición de gravedad cero a una gravedad más alta regularmente, si permanece en gravedad cero, los cambios pueden no ser tan peligrosos). Hay cambios agudos cuando se pasa a gravedad cero (vértigo, congestión de los senos paranasales, etc.) que esta solución no aborda, pero se pueden pasar por alto (y casi siempre se pasan por alto).
Es virtualmente imposible llevar suficiente remasa para permanecer bajo empuje durante mucho tiempo, pero hay conceptos de naves antorcha que requieren poca mano de física y aún permiten que los barcos usen empuje para la mayoría, si no todos, de un viaje de planeta a planeta. O simplemente diga que la nave recolecta y usa materia oscura para reagrupar (¡el 80% del universo!) y empuje a su gusto :)
El empuje no es la respuesta: no existen métodos actuales o plausibles para producir un empuje sostenido lo suficientemente alto como para ser biológicamente útil. (Todo es un empuje alto y un impulso específico bajo, como los cohetes químicos, o un empuje bajo y un impulso específico alto, como los motores iónicos y las ideas plausibles para la fusión).
Es mejor tener un anillo (flotante libre o parte de la nave espacial) o unir dos naves espaciales y hacerlas girar alrededor de su centro de masa común. Luego, debe construir una nave espacial bastante grande según los estándares actuales (o usar una correa larga), porque una rotación rápida desorienta el oído interno, y cuanto más grande es la nave, más lento puede ser para obtener la misma aceleración. Además: el giro complica las maniobras (efectos giroscópicos; tener dos anillos que giran en sentido contrario puede ayudar un poco); el giro complica el acoplamiento; una sección de giro requiere rodamientos muy fiables.
Si despliegas un impulso espacial mágico que puede producir un alto empuje sostenido de manera bastante económica, necesitas una razón por la cual los planetas todavía existen (ya que cualquiera con un impulso puede construir un arma cinética que lo destruirá); pero también el encuentro se complica nuevamente, porque las dos naves tienen que igualar su empuje distinto de cero antes de que puedan comenzar las maniobras para atracar.
Otra complicación: a veces la unidad fallará, que es exactamente cuando no desea que la tripulación de su barco se encuentre en una situación nueva e inesperada.
Otra complicación: la fabricación en gravedad cero facilita mucho el montaje de grandes naves espaciales. (Y para algunos materiales puede ser necesario).
Una nave en una trayectoria orbital crea la condición de ingravidez al caer hacia el centro de gravedad a la misma velocidad con la que lo alcanza, por así decirlo. En órbita terrestre baja esto es práctico.
En las trayectorias interplanetarias, el centro de gravedad más cercano estará lo suficientemente lejos como para que la nave pueda, durante un período, caer intencionalmente hacia él a una velocidad más rápida que la que alcanza. 'Arriba' y 'abajo' se crean a lo largo de una línea en algún lugar entre las líneas de las dos fuerzas que se están considerando, dando un grado de gravedad a bordo. Cuando llega el momento de corregir el rumbo del barco, el compartimento de la tripulación gira en su cardán y el barco acelera alejándose del centro de gravedad.
Para abreviar, uno podría caracterizar esto como gravedad de 'zig zag' o 'salto de canguro', ya que la ruta real de la nave traza una línea similar a un epiciclo alrededor de la ruta teórica del cometa (y en ese mismo plano).
El barco zigzaguea alrededor de un camino similar al de un cometa. A medida que se consume el potencial durante la caída, la velocidad de la nave aumenta y, a medida que se aleja de la trayectoria inferior, disminuirá su velocidad en una trayectoria balística. Se necesitará energía para corregir los rumbos de cada zig y zag, y para reorientar el compartimiento de la tripulación. La gravedad artificial no será constante, pero al menos habrá un sube y baja.
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