Los controladores de masa para el lanzamiento de carga o naves espaciales se pueden mejorar de dos maneras. O uno aumenta la aceleración (que el wetware no puede manejar tan bien) o uno aumenta la longitud del controlador de masa. Si uno lleva el alargamiento del conductor de masa a su conclusión lógica, obtiene un anillo alrededor de todo el objeto celeste.
El diseño particular que tengo en mente es un riel largo de levitación magnética, que simplemente libera la carga, una vez que tiene la velocidad y el vector deseados.
Sin embargo, me preguntaba qué tan alta sería una velocidad de lanzamiento realista. No creo que las naves espaciales puedan (o deban) lanzarse desde estos controladores de masa a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Pero, ¿cuál sería el factor limitante?
Suponga que su presupuesto de energía es realmente masivo (cualquier civilización que construya estos probablemente esté cerca de ser un K2), tiene superconductores a temperatura ambiente, protección decente contra campos magnéticos (suponga que tienen algún tipo de metamaterial avanzado) así como alótropo de carbono basado materiales de construcción.
Aquí hay muchas suposiciones, como los superconductores de temperatura ambiente y la energía ilimitada. Pero bueno, vamos con eso.
Limitaciones
Asumiendo una Civilización K2, la única limitación real es la Física misma. Para todo lo que sigue, asumiré que la Tierra es la plataforma de lanzamiento.
Tierra a las estrellas
La tierra tiene una circunferencia de 40.075km . Por lo tanto, el carril máximo (suponiendo que no haya un patrón en espiral) tiene una longitud de 40,075 km. El cuerpo humano es apto para una aceleración máxima horizontal de alrededor de 6 g durante 10 minutos . Pero eso es solo por 10 minutos. Así que supongamos que el Humano normal y cotidiano puede Handel 2G por tiempo ilimitado.
Esto nos da una aceleración máxima de 2G (=19,62 m/s²) para una longitud de pista de 40,075 km. Podemos usar la ecuación v² = u²+2as . Donde v es la velocidad final, u² es la velocidad inicial, a es la aceleración y s es la longitud de la pista. Todo en Unidades SI.
Entonces v² = u²+2as
v² = (0m/s)²+2*(19,62m/s²*400750000m)
v² = 15725430000m/s
v = sqrt(15725430000m/s)
v = 125401.07655m/s/:1000
v = 125,40 km/s
Entonces, podemos esperar una velocidad final de alrededor de 125,4 km/s con una pista de este tipo y solo una revolución.
El tiempo para esta revolución, por supuesto, disminuye cuanto más rápido vamos. Podemos encontrar el tiempo t con la ecuación v = u+a*t . Donde v es la velocidad final, u es la velocidad inicial, a es la aceleración y t es el tiempo.
v = u+a*t /-u
vu = a*t/:a
(vu:a) = t
v/a = t
125401.07655m/s / 19.62m/s² = t
t = 6391.4921789s / 60
t = 106.524869648min / 60
t = 1,77541449414 horas
Entonces tomaría alrededor de 1.8 horas para la primera revolución.
Pero, te escucho preguntar, ¿por qué algo de eso es importante? Bueno, porque como puedes ver, una revolución realmente no nos da mucho en términos de velocidad. Pero, estoy a punto de probar que está mal.
Tiempo de gravedad
La tierra tiene una aceleración de 9,81 m/s². Y existe esta fuerza, probablemente la conozcas, la fuerza centrípeta. Si lo piensas bien, este Mass Driver no es más que un generador de fuerza centrípeta gigante.
Entonces, ¿cuán grande sería esta fuerza con una velocidad de 125,4 km/s?
En primer lugar, sé lo que estás pensando, "¿pero la fuerza centrípeta no apunta hacia adentro?" Y sí, pero también, no importa ya que el vector que apunta hacia afuera es el mismo. Magia.
La ecuación para obtener la fuerza es simplemente F_z = m*v² / r . En lo cual, oh dios, tenemos un problema. Necesitamos masa, ¿no? Y ahí es donde te equivocas. Solo buscamos la aceleración centrípeta. Para lo cual no se necesita la masa. porque :
F = m*a
F_z = F
m a = m v² / r -> m cancela
a = v² / r
a = (125401.07655m/s)² / 6371000m
a = 2468,28284412 m/s
a = 2,4 km/s
Sí, así es, cuando disparas a lo largo de un riel a 125 km/s, eres empujado hacia arriba con una velocidad de 2,4 km/s, que para todos los propósitos y propósitos, es igual a una fuerza de aceleración porque el tren todavía se está moviendo. Lo que significa que esos 2,4 km/s son tu gravedad efectiva.
Pero podemos hacer uno mejor. Supongamos un tren sin masa y solo un humano de 80 kg viajando. En este caso F_z = m*v² / r es cierto.
Fz = m*v² / r
Fz = 80kg*(125401.07655m/s)² / 6371000m
Fz = 197462.62753 N
Y como F = m*a, podemos resolver para a haciendo el viejo swiggity swoody
F = m*a -> /a
f/m = un
197462.62753 N / 80kg = a (obtenemos aceleración porque N = kg*m/s²)
a = 2468,28275 m/s²
a = 2,4 km/s²
Así que sí, esto no debería ser una sorpresa. La Velocidad Momentánea es la misma que la Aceleración General. Y como sabemos, Mass no tiene efecto cuando se trata de Aceleración (en términos simples).
Los problemas
Así que creo que puedes empezar a ver el problema. En teoría, un Riel a lo largo del Planeta podría empujar cosas a velocidades muy altas. Pero, la aceleración / avance centrípeta realmente no lo ve de esa manera. La mayoría de los dispositivos electrónicos morirían con una aceleración de 2,4 km/s². Sin mencionar que ningún ser humano puede salir vivo de allí.
la respuesta
Pero tu pregunta era a quién rápido podría llegar esto. Bueno, volviendo a la pregunta de cuántos G´sa Human puede manejar, es alrededor de 2G. Todo lo que tenemos que hacer es resolver, digamos 20 m/s² para hacerlo simple.
Podemos usar a = v² / r y simplemente resolver para v². Como esto es o velocidad final.
a = v² / r
a*r = v²
sqrt(a*r) = v
v = sqrt(20m/s)*6371000 m))
v = 11288.0467752/s
v = 11,288 km/s
Entonces, la velocidad final para un sistema de este tipo destinado a humanos es de alrededor de 11,3 km/s. Que es realmente rápido.
Suponiendo que la carga normal puede soportar alrededor de 100G, tenemos una velocidad de:
a = v² / r
a*r = v²
sqrt(a*r) = v
sprt(100 9.81m/s² 6371000 m) = v
v = 79056,6316004 m/s
v = 79 km/s
Resolver
Ahora, todo esto parece un poco de BS. ¿Tienes esta pista larga y lo mejor que podemos lograr son 80 km/s? Pero realmente, la única razón por la que estamos limitados es por la forma. Si fuera una pista lineal sin curva, podrías ir tan rápido como quisieras. No hay fuerza hacia arriba.
Sin mencionar que me gustaría ver una vía férrea colgada en la tierra con 100 veces la gravedad tirando de ella una vez que su súper tren pase sobre ella.
Considerándolo todo, es una idea muy poco inteligente construir algo así.
Perdón por los errores tipográficos, soy alemán D:
Respuesta corta:
Significa que si podemos tolerar 2g, podemos llegar a 8+16=32 km/s. Si puede tolerar 3g - 8+32=40km/s
El ascensor espacial directo tampoco es adecuado como acelerador de masas. Con una longitud de 150 000 km y una aceleración de +1 g (por lo que la aceleración total, incluida la gravedad, al nivel del mar es de 2 g) se pueden obtener hasta 27,4 km/s y con +2 g (3 g al nivel del mar) - 38,7 km/ s (y ni siquiera considero la fuerza de Coriolis)
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