¿Cómo reducir efectivamente la velocidad de una nave a punto de atravesar el Sistema Solar a 0.6c?

Supongamos que nuestra valiente y heroica expedición interestelar al azar regresa a la Tierra desde Alpha Centauri al 60% de la velocidad de la luz, pero hubo un accidente en el reactor nuclear, lo que obligó al capitán de la nave a desechar toda la sección de propulsión para poder evadir. la explosión nuclear La nave ha perdido todo el poder de propulsión y está en un curso que pasará directamente a través del sistema solar (se suponía que la nave se detendría durante la última etapa de la misión) y lo abandonaría nuevamente, para quedarse varado eternamente en el espacio profundo, en última instancia. dejando nuestra galaxia.

Todavía tenemos soporte vital (que seguirá funcionando durante 5 años) y nuestra distancia actual a la Tierra es de 2 años luz, lo que significa que se supone que pasaremos por nuestro planeta de origen en 3 años y 4 meses si nuestra velocidad no cambia. antes de que nos dirijamos al espacio nuevamente. La nave tiene dos transbordadores que están diseñados para volver a entrar y aterrizar en la Tierra.

La señal tardará (lo has adivinado bien) 2 años en llegar a tierra, lo que significa que tenemos 1 año y 4 meses hasta el paso más cercano. En el momento en que la señal llegue a la Tierra, la distancia entre la nave y nuestro planeta será de 0,84 al.

Si tenemos en cuenta la dilatación del tiempo (+25% para el observador a 0,6c, por eso elegí esta velocidad), la Tierra tiene en realidad 1 año y 8 meses hasta el paso más cercano.

Como se dijo antes, si no ocurre ningún cambio en la velocidad, saldremos disparados del sistema solar nuevamente a 0.6c con una corrección de rumbo mínima inducida por la gravedad solar.

Mi pregunta es:

  • ¿Cómo se puede salvar el barco (o al menos la tripulación) en un período de tiempo razonable (quedan 3 años de soporte vital)?
    • Por "salvado" me refiero a que la nave debe reducirse a una órbita solar a la que puedan acceder las embarcaciones de rescate.
    • Puntos de bonificación por hacer que se dirija hacia la tierra o en una órbita terrestre para que la tripulación solo tenga que abordar los transbordadores.
    • Ninguna propulsión puede provenir de la nave misma a menos que decidas enviar un nuevo reactor nuclear y un módulo de propulsión para el encuentro a velocidades relativistas.
    • Puede usar cualquier otra cosa siempre que sea factible en el año 2100 en un entorno de ciencia ficción dura.
¿Ninguna unidad de propulsión redundante? Es probable que la demanda de USS esperando a suceder no tenga suficiente tiempo para desacelerar a un ritmo de supervivencia humana, aunque escribiré una respuesta cuando tenga tiempo para hacer los cálculos. Creo que la respuesta de @ Serban es probablemente la más probable.
Odiaría estar en el planeta donde el componente del motor Mega-ton descartado eventualmente impacta a 0.6c.
@SerbanTanasa Ningún planeta sería golpeado, tuvieron que deshacerse porque iba a explotar. Ese motor ahora es una bola de gas y polvo.
¡¿El sistema de soporte vital solo está diseñado para durar poco más de un año después del final de una misión de varios años a otro sistema solar?! Parece mal pensado.
Podrías probar el aerofrenado o la asistencia por gravedad.
¡Haz una tirada de barril! ... bueno, tengo un plan de respaldo, vea la sección de respuestas, por si acaso, eso no ayuda.
@LorenPechtel: Apuesto a que una bola de gas y polvo que viaja a 0,6c sigue siendo muy peligrosa.
@Michael: es completamente una cuestión de cuán difuso es cuando golpea su planeta: cantidades minúsculas de partículas de rayos cósmicos de alta energía que viajan mucho más rápido que las que golpean la Tierra todo el tiempo. Uno espera que el enorme kaboom, combinado con los más de 3 años que tardará en llegar al planeta más cercano (y, si el sistema de lanzamiento está diseñado para que no alcance la Tierra, los muchos, muchos años que tardará nuestra creciente nube de polvo en chocar con algo más) significa que ningún planeta será golpeado por mucho. Seguramente este objeto no puede ser peor que una supernova ;-)
¿No hubiera sido mejor si el capitán apuntara el núcleo en la dirección del viaje, aflojando la sujeción del barco, así cuando el núcleo explote parte de la energía ralentizará el barco...
Invierta el dinero que iba a gastar en su rescate en la investigación del cáncer y salve muchas más vidas... ¡Esos astronautas conocían los riesgos! ;)
¿Están sus naves trabajando de acuerdo con la ecuación del cohete, o tienen una tecnología handwavium?
¿Cuál es la masa aproximada de su barco? Supongo que muchas personas subestiman significativamente la energía cinética de algo que se mueve a 0,6 c.
Podrías mover un asteroide en su camino y decirle que salte justo antes del impacto. :)
Hay una parte en el libro Aurora de Kim Stanley Robinson en la que una nave espacial que viaja a altas velocidades ingresa al sistema, pero no puede reducir la velocidad lo suficiente primero. Termina haciendo una maniobra en la que entra en una órbita retrógrada alrededor de los diferentes cuerpos solares para reducir la velocidad. Comenzando con el sol, luego Júpiter, luego Saturno, luego de regreso alrededor del sol, luego Neptuno, Saturno nuevamente, etc. Solo toma alrededor de 15 años de esto para volverse lo suficientemente lento como para lanzar una pequeña nave que podría ser ralentizada por propulsores. lanzado desde la Tierra para que pueda entrar en órbita terrestre.
Para obtener ideas, es posible que desee leer acerca de las naves antorcha .
¿Tiene el barco la capacidad industrial para construir velas solares? Si es así, la presión de la luz del sol debería ayudar a reducir la velocidad. Los láseres del sistema podrían ayudar a aplicar presión adicional.
¿Todavía no hay una respuesta aceptada?
@ AndyD273 - Eso no funcionaría. La velocidad máxima que puede perder a través de un sobrevuelo es 2x la velocidad orbital. En otras palabras, incluso si pudieras hacer un sobrevuelo perfecto de todos los planetas del sistema solar, solo perderías ~0.001c y, como tal, estarías volando hacia el espacio interestelar a ~0.6c.
@TLW Probablemente tengas razón, aunque tendrías que golpear planetas más de una vez. Tal vez sol a saturno y viceversa una y otra vez. IIRC en ese ejemplo viajaban mucho más lento; alrededor de .1c o un poco menos.
@ AndyD273: eso todavía no funcionará. Tu camino no estará lo suficientemente inclinado por el sol para que eso funcione, y mucho menos por Saturno. Dependerá de qué tan cerca de Saturno viaje, por supuesto, pero incluso a 0.1c no va a doblar su trayectoria ni un solo grado. Recuerda: a 0.1c pasarás por Saturno en unos 4 segundos. No vas a desviar tu camino de forma apreciable en tan poco tiempo.
@ AndyD273 La historia de KSR hizo que la nave desacelerara de 0.3c por sus propios motores y un láser de desaceleración, y tenía una propulsión limitada para usar en los puntos apropiados. Dudo que KSR haya hecho algún cálculo para verificar su solución, pero el OP ha esbozado un situación mucho más difícil.
Espera un minuto, tienes capacidad de vuelo relavístico, pero ¿no puedes diseñar una planta nuclear que no produzca una explosión nuclear? Ni una sola planta nuclear jamás construida en este planeta sufriría una explosión nuclear. Por favor, hazlo contaminado por radiación en su lugar. O, si desea una gran explosión, use una brecha de contención de antimateria inminente.
@Innovine Claro, no tengo idea de cuánta investigación puso KSR en su historia, por lo que fue un comentario, no una respuesta, que señala formas en que alguien más resolvió el problema en su historia con diferentes niveles de realismo. Mi respuesta real es al menos un poco más plausible, incluso si es una posibilidad muy remota. .
en retrospectiva, si la nave planeaba romperse durante algunos años, literalmente no hay posibilidades de que llegue a unos pocos días luz del sistema solar en su trayectoria actual.

Respuestas (23)

Tu no

En cambio, la respuesta óptima es acelerar una nave no tripulada desde la Tierra (o LEO) de modo que en algún punto coincida con la velocidad de los retornados que se aproximan, descargar y dar la vuelta a la nave de rescate.

  • ¿Por qué no tripulado? porque g. Puede acelerar más rápido sin cosas carnosas y blandas a bordo, por lo que puede cruzarse incluso dentro de Sol propiamente dicho, lo que significa que nuestros retornados llegan a casa más rápido, necesitan menos masa de soporte vital para vivir, etc.
  • ¿Por qué no hacer algo con el propio barco? Porque la Tierra tiene PIB, el barco no tanto.

Lo más probable es que esta sea una de las cientos de contingencias de misiones examinadas por la Agencia Espacial Planetaria antes de que la nave fuera diseñada, y mucho menos enviada. Tal misión probablemente costaría cientos de billones de dólares según nuestros estándares actuales, por lo que todos los resultados posibles se habrán considerado cuidadosamente de antemano dado el gasto. El vertedero central habría seguido el protocolo establecido y los pernos de separación habrían tenido que instalarse con anticipación. Esto hace que sea probable que una nave interceptora capaz de igualar la velocidad de crucero máxima de la misión principal ya esté en los muelles, esperando que se desencadene la contingencia.

Estoy completamente de acuerdo con @Serban Tanasa. Ni siquiera necesita preocuparse por la fecha límite de intercepción, porque en realidad sería MÁS FÁCIL esperar a que la nave pase por la Tierra y lanzar una nave de rescate después de que vaya en la misma dirección (aunque el lanzamiento probablemente se llevaría a cabo de antemano para tener en cuenta la aceleración). Póngase al día con el barco, descargue a todos los pasajeros/carga/datos/lo que sea, luego dé la vuelta y regrese a casa en un barco con sistemas en funcionamiento. ¡Nadie quiere un viejo barco roto de todos modos!
Ir a una nueva misión; no te des la vuelta. Mismo costo de cualquier manera.
¿Cuál es este PIB que tiene la tierra pero no el barco?
PIB = Producto Interno Bruto, es decir, capacidad industrial para construir cosas nuevas y costosas rápidamente
@JDługosz Eso es cierto si la nave de contingencia está lista para la misión. Sin embargo, muy plausiblemente, para mantener los costos lo más bajos posible para un barco que, con suerte, nunca se utilizará, el barco de contingencia tendría exactamente lo que necesita para salvar a la tripulación y volver a casa a salvo, no más que eso.
@SerbanTanasa Buenas noticias: vas a vivir. Malas noticias: necesitamos que trabaje un poco hasta tarde el sábado. Estarás trabajando durante los próximos 20 años.
Realmente me encanta cómo son las respuestas de Serban "a tierra". +1
O tal vez no un barco completamente nuevo, sino solo un motor + un módulo mínimo de control/navegación no tripulado. Cuando llegue a la nave vieja, desecha el módulo no tripulado y conecta el nuevo motor a la nave vieja.
¿Cómo se envía el combustible para eso? Necesita que su embarcación de rescate acelere a .6c, luego descomponga la nave a 0 (no puede usar el propulsor original porque se iba a convertir en una bomba nuclear y había sido desechado) luego acelere para el viaje de regreso y vuelva a romper en el sistema sol.
@AngeloFuchs, que es exactamente lo que el barco inicial habría tenido que hacer en primer lugar.
@SerbanTanasa Pero nuestra nave podría reabastecerse de combustible en Alpha Centauri, mientras que la sonda no puede (ya que no hay un sistema estelar en la dirección opuesta). Por lo tanto, necesita tomar el combustible adicional para el viaje de regreso, el combustible para dividir ese combustible en el espacio medio y el combustible para acelerar todo ese combustible también en primer lugar. Además, teniendo en cuenta que no teníamos un plan de respaldo si los alunizajes salieran mal, no asumiría que también hay un plan de respaldo para esa misión.
@AngeloFuchs, ¡parece que querrás escribir una respuesta!
@Angelo Fuchs, el hecho de que el motor haya sido desechado no significa que el combustible lo haya sido;)
¿La fuerza G es realmente un problema? ¿Existe algún sistema realista de propulsión de alta G que pueda alcanzar una fracción de la velocidad de la luz? Con tiempo suficiente, la aceleración de baja G funcionaría, y creo que hay mucho tiempo, ya que la nave de rescate no necesita interceptar cerca de la tierra, puede lanzarse ahora en la misma dirección en la que se dirige la nave dañada y dejar que barco para alcanzarlo mientras el barco de rescate acelera. Con una aceleración de 1G, se necesitarían 1,2 años terrestres para alcanzar 0,77c con una aceleración de 1G
@MozerShmozer no, quieres una ventaja inicial. La trayectoria de energía mínima siempre se mueve más lentamente que la cosa con la que están igualando la velocidad, y la cosa con la que están igualando la velocidad los alcanza . Si están adelantados, primero tienes que adelantarlos y luego reducir la velocidad.
@Yakk Por eso mencioné que el lanzamiento ocurriría antes de que la nave pasara por la tierra.
@MozerShmozer Usted dijo: "[...] MÁS FÁCIL esperar a que la nave pase por la Tierra y lanzar una nave de rescate después de que vaya en la misma dirección" , y ahora dice que dijo exactamente lo contrario. No entiendo, parece que no tienes sentido.
Obviamente, planearon solo este escenario. De lo contrario, no habrían creado un sistema para desechar los sistemas de propulsión en primer lugar. :)

Cualquiera que sea el método que se utilice para reducir la velocidad de la nave, la fuente de energía no puede provenir del interior de la nave, en una medida razonable. La cantidad de energía involucrada en las velocidades relativistas es enorme.

Incluso suponiendo que se abandone el resto de la nave y que toda la tripulación entre en una pequeña cámara (que luego se desacelere), la energía cinética de un objeto de 1 tonelada (1/5 de la masa del módulo de comando Apolo ) es de 0,6 c es 2E19J .

Esto se convierte en aproximadamente 5 Gt de TNT , equivalente a 100 Tsar Bombas . A menos que la tripulación tenga una fuente de energía de respaldo capaz de proporcionar el 2E19J requerido, la física dura prohíbe que la nave disminuya la velocidad a menos que se proporcione esa cantidad de energía para permitir que la nave obtenga suficiente delta-V de 0.6c.

Por lo tanto, cualquier salvación para la tripulación del barco debe provenir de fuentes externas. Las buenas soluciones ya mencionadas incluyen proporcionar combustible y un nuevo reactor a lo largo de la ruta del barco, enviar una embarcación de rescate no tripulada o proporcionar la energía requerida de una fuente externa.

Además, las fuentes de propulsión deben proporcionar cantidades relativamente grandes de aceleración. La tripulación morirá dentro de 5 años sin suministros, por lo que la nave debe regresar a la Tierra (o al menos reabastecerse) para entonces. Para desacelerar a velocidad 0 dentro de 5 años, la nave debe desacelerar a una tasa constante de 0.116 g , y más si la nave sobrepasa la Tierra. Esto descarta cualquier desaceleración utilizando fuentes de bajo impulso, como velas ligeras o nubes de gas, a menos que el barco también esté reabastecido.

100 Tsar Bombas no parece REALMENTE mucho. Consideraré convertir la nave en un Orión.
En teoría, podría provenir del sol, usando cables + la heliosfera para reducir la velocidad de la nave.

Algunas opciones, cortesía de Isaac Newton y su tercera ley del movimiento:

  1. Deseche el sistema de propulsión en la dirección de viaje a una velocidad realmente alta (qué tan alto depende de las masas relativas de la nave y el sistema de propulsión; esto podría no ser posible en absoluto).
  2. Haga que todos se suban a bordo de un transbordador y lo lancen muy rápido en la dirección opuesta al viaje (y que entren en órbita con un paseo lunar, criminal suave).

Aunque ahora que lo pienso, la desaceleración de velocidades relativistas a velocidades orbitales en la distancia de la longitud de una nave espacial sería más que fatal para la tripulación y probablemente para la nave/cápsula de escape.

La opción 2 requiere una cantidad increíble de energía que no está disponible en el barco.
@MarchHo Quizás. Una vez que todos aborden el transbordador de escape, se puede desechar todo el barco principal. Desecharlo, er, violentamente , podría hacer uso de cualquier energía en la nave para impulsar el transbordador de escape, tal vez usando componentes del sistema de soporte vital para crear una explosión que de otro modo sería catastrófica, por ejemplo.
Demasiado largo para un comentario, vea mi respuesta sobre por qué la Opción 2 no es factible.
generar un delta-v de 0.6c con un transbordador parece muy poco probable
Sigo haciendo +1 para el paseo lunar. :D
@ njzk2 Es muy quisquilloso aquí, pero 0.6c no es un delta-v, es una velocidad. Pero generar y/o mantener suficiente delta-v para llegar a 0.6c en un transbordador sería un desafío. Más aún si no quieres matar a los ocupantes.
@SteveIves no va de ~ 0 a 0.6ca delta-v? (aparte de los efectos relativistas)
@MarchHo: la opción 1 es aún menos factible.
Acabas de sugerir lanzar el sistema de propulsión hacia la Tierra a >0,6c. ¡Gran plan!
@LightnessRacesinOrbit Oye, la pregunta nunca dijo que la Tierra tenía que ser habitable cuando llegaron allí. :) Pero en realidad, la pregunta dice que su curso los haría pasar cerca en lugar de chocar directamente con la Tierra.

El marco de tiempo hace que esto sea muy improbable, pero si se conoce con un alto grado de certeza la trayectoria entrante de la nave espacial, se podría colocar una nube de gas o incluso plasma frente a la nave. La nave espacial chocará contra esto como una nave espacial contemporánea que vuelve a entrar en la atmósfera de la Tierra, y la fricción creada por la interacción de la nave espacial con el medio lo ralentizará.

Ahora bien, si asumimos que una civilización que puede crear una nave espacial interestelar capaz de moverse a 0,6 c no tendrá mucha dificultad en codificar naves espaciales cisterna para llenarse con gases de la atmósfera de planetas gigantes gaseosos y ponerse en posición para expulsar los gases. en el camino de la nave espacial que se aproxima para desacelerarla.

Si bien hay muchas variables, dos cosas se destacan de inmediato: está llegando a una velocidad muy alta, por lo que la nave espacial sufrirá un calentamiento y una erosión severos. Podemos suponer que la parte delantera de la nave espacial tiene un blindaje para protegerla de la erosión y la radiación como parte del diseño (la nave encontrará gases y polvo durante su vuelo como cuestión de rutina), por lo que habrá un nivel de protección construido pulg. La tripulación deberá asegurarse de que el barco no se vuelque durante la desaceleración (supongo que todavía hay un RCS en funcionamiento a bordo del módulo de tripulación).

Si bien es muy improbable que se logre suficiente desaceleración mediante el uso de volar a través de nubes de gas para detener realmente el barco que se aproxima, puede haber suficiente desaceleración para permitir que se lance una misión de rescate y alcance al barco lisiado después. se ha ralentizado bastante.

Envía un motor y esparce combustible a lo largo de su camino.

Como sabrá, se necesita mucha energía para acelerar o desacelerar a velocidades relativistas, y esa energía es proporcional a la masa de lo que sea que se acelere o desacelere. Además, no olvide que su combustible también tiene masa, por lo que cualquier combustible que lleve contribuye a su masa y le dificulta acelerar o desacelerar.

Entonces, lo ideal sería enviar un motor y dispersar combustible a lo largo de su camino de modo que obtengan suficiente combustible para mantener su motor funcionando a la máxima potencia (el motor solo tendrá un empuje adicional mínimo, para minimizar su masa) . Tenga en cuenta que el combustible debe acelerarse a casi la misma velocidad a la que se moverá el barco cuando llegue al combustible; de ​​lo contrario, la colisión con el combustible será desagradable.

Los detalles del motor y el combustible dependerán de la tecnología disponible, pero esta idea básica se puede adaptar a varios tipos diferentes de motores y combustibles. Por ejemplo:

Una vela solar y un cañón de riel:

Usando propulsión impulsada por rayos , una vela solar (si la nave aún no tenía una, lo que podría fácilmente debido a su utilidad) y un cañón de riel se enviarían en un camino para realizar una honda de gravedad alrededor de Júpiter (porque la misión fue cronometrado de tal manera que Júpiter podría usarse en una emergencia), luego acelerado para igualar la velocidad de la nave. La vela solar se desplegaría tanto para reducir la velocidad del barco como para recolectar la luz solar para generar electricidad para impulsar el cañón de riel. El rayo que ayudó a acelerar el cañón de riel también se dirigiría a la vela solar para proporcionar potencia y desaceleración adicionales.

Entonces, el cañón de riel sería disparado lo más rápido posible. Estará diseñado para ser lo más flexible posible en cuanto a lo que puede usar como munición, por lo que al principio estará usando todo lo posible del propio barco. ¿Sección no utilizada del barco? Se habrá desmantelado y preparado para la llegada del cañón de riel. ¿Piezas de repuesto? Ellos también van a entrar. Todo lo que no sea esencial se introducirá en el cañón de riel para reducir simultáneamente la masa del barco y desacelerar el barco. Es probable que haya bastante masa que puedan desechar de esta manera: la nave necesitaba considerablemente más para viajes interestelares de lo que necesita para viajar solo en el sistema solar.

Gracias a cuidadosos cálculos, la nave alcanzará el camino del "combustible" justo cuando se queden sin piezas de repuesto para desechar. Para el cañón de riel, esto puede ser solo trozos de lo que sea, probablemente un asteroide que se haya roto y dispersado en el camino (evitando el costoso proceso de impulsar tanta masa fuera del pozo de gravedad de la Tierra). Habrá suficientes fragmentos para que el cañón de riel continúe disparando a su velocidad máxima, pero el barco no recolectará más de lo que necesita para mantener esa velocidad.

Todo esto es simplemente para desacelerar la nave tanto como sea posible. Una vez que el barco ya no viaje a velocidades relativistas, otras opciones serán mucho más viables: una sección de propulsión de reemplazo, un barco de reabastecimiento o rescate, etc.

En realidad, ¿no querrías que la nave recolectara munición de cañón de riel lo más rápido posible? Cada bit de masa que recoge lo ralentiza un poco.
@immibis lo más rápido posible? ¡Absolutamente no! Eso es como estar en el extremo receptor del cañón de riel.
Tan rápido como la nave pueda manejar con seguridad chocar contra la masa. Y ese es exactamente el punto: si estuvieras en el extremo receptor del cañón de riel, definitivamente reducirías la velocidad.
Dado que se trata de ciencia ficción dura, es posible que desee estimar los requisitos de potencia del cañón de riel y el área requerida del colector solar para proporcionar eso ... Creo que las matemáticas dirán que cualquier cosa "solar" será totalmente intrascendente en la desaceleración la nave... Y lo mismo para cualquier tirachinas planetaria. Los requisitos totales de potencia y energía están en un orden de magnitud totalmente diferente para velocidades de 0,6c.
@hyde the railgun es solo un ejemplo que me gusta particularmente (porque ¿a quién no le gustan los cañones de riel?). No voy a agregar ningún cálculo porque la pregunta está etiquetada como basada en la ciencia, pero no como ciencia pura. Simplemente puede aumentar la potencia del haz, el tamaño de la vela solar y/o la potencia del cañón de riel para satisfacer sus necesidades. Además, la honda es solo una forma de ayudar a acelerar la entrega inicial e ir directamente a la derecha.
¿Cómo 'capturas' los trozos de munición de cañón de asteroides rotos que se mueven relativamente lentamente (o cualquier otra cosa que quede en tu camino) cuando estás viajando cerca de 0.6c?
@brhans Buena captura. Olvidé mencionar que el combustible debe acelerarse para casi igualar la velocidad de la nave.
Con presupuestos de energía de 0.6c, "tirachinas alrededor de Júpiter" es como salir y empujar para hacer que un avión de combate vaya más rápido en el aire (ya sabes, pateando los pies contra el aire y soplando con los pulmones). Excepto ridículamente más. Los presupuestos de energía están en el orden equivocado del orden de magnitud equivocado.
@Yakk El punto es solo darle una pista más larga para acelerar. Supongo que si pueden llevar una nave a 0.6c, les iría mejor simplemente pasando Júpiter y dando la vuelta sin ayuda de la gravedad.
@RobWatts Claro, pero no funcionará . Suponga que su nave acelera a 1 G hacia Júpiter. Por Júpiter va alrededor de 0.01c. El tiempo que está expuesto a más del 1% de la fuerza gravitatoria de Júpiter es de menos de 5 segundos: detectar cuánto sería desviado por Júpiter requeriría esfuerzo. No hay tirachinas posible desde el pozo de gravedad de Júpiter a las velocidades de las que estamos hablando.
Las velocidades relativistas son otra dimensión de la velocidad. Las maniobras estándar basadas en la gravedad u otras no tienen efecto más allá de los 200 km/s; Creo que un proyectil que viaja a través del sistema solar a 1000 km/s (considero que esta velocidad es el límite entre las velocidades "normales" y relativistas) no se verá afectado por el sol incluso si pasa más cerca que Mercurio. De hecho, ya está MUCHO más allá de la velocidad de escape galáctica, y solo hay efectos relativistas mínimos (por ejemplo, tal vez un par de segundos de dilatación en 10 años, aún no lo he comprobado).
Cualquiera que planee tal misión ciertamente tendrá que ignorar cosas como la gravedad. Las hondas de Júpiter son inútiles cuando quieres acelerar a 0,6 c.

Creo que el diseño de un barco haría todo lo posible para ahorrar combustible, y creo que vale la pena tener diferentes sistemas para usar para frenar . Podría desplegar una vela solar, una vela magnética o varias cosas para causar arrastre.

Incluso si planeó usar la transmisión principal para alguna etapa de desaceleración antes de usar estos otros medios, podría usar el freno de todos modos con algún efecto útil. Podría continuar frenando, gradualmente, incluso mucho más allá del sol y hacia el verdadero espacio interestelar.

Por lo tanto, es posible una misión de seguimiento o rescate , con la siguiente misión cambiada a encuentro.

Como una variación, podrían canibalizar la nave y cortar todo lo que no sea el mecanismo de freno y una cápsula de vida mínima, y ​​lanzarse en paracaídas hasta detenerse con la masa muy reducida.

O bien, si el mecanismo de conducción no funciona pero todavía tienen el suministro de combustible (por ejemplo, antimateria y masa de reacción), entonces, después de reducir la velocidad un poco y seguir frenando al salir de nuevo, se podría lanzar una misión de reabastecimiento de rescate para alcanzarlos. con componentes críticos, llegando (a ellos) vacíos.

La mayoría de las respuestas aquí están totalmente fuera de lugar, así que las abordaré en bloque.

Primero, consideremos la mecánica de interceptar el buque. Suponiendo que queremos mantener la aceleración del cohete en 1 g (y es casi seguro que lo hagamos, una exposición a largo plazo a una alta g será bastante peligrosa), debemos interceptarlos dentro de 7 meses (nota: estoy usando newtoniano matemáticas, Einstein solo empeoraría las cosas). Solo tiene 16 meses para la misión, por lo que ahora tiene 9 meses para colocar el cohete en posición. Necesita un mínimo absoluto de 4 meses para ponerse en posición y, dado que solo empujó su embarcación tripulada a .6c, creo que el interceptor tendría límites similares, por lo tanto, con un tiempo de deriva de 7 meses. Vaya, te quedan 2 meses para construir y quemar (tanto la quema de despegue como la quema de coincidencia de velocidad), incluso si puedes montar un cohete con un replicador en nada plano, se quemará a más de 10 g. Dudo que tengan la tecnología. Incluso si de alguna manera tiene mucho más delta-v disponible, todavía tiene menos de 5 meses para construir y quemar. No va a suceder.

Segundo, polvo en su camino. Esto evita la necesidad de igualar las velocidades y, por lo tanto, lo hace un poco más fácil. También es casi seguro que destruirá la nave: el sistema deflector se sobrecargará y la nave se destruirá o se quemará. (Piense en cómo le iría a cualquier nave espacial si su motor apuntara hacia ella. La disipación de energía en la nube de polvo es considerablemente mayor que la potencia del motor, ya que la nube se moverá a una velocidad relativista).

Esto deja solo un enfoque que posiblemente funcione: lanzar su embarcación de rescate en la dirección opuesta. Tienes 13 meses para ponerlo en marcha y no hay tiempo de diseño: es un barco ordinario. Incluso podrías tener uno cerca. El cohete desbocado vuela a través del sistema según lo programado, 4 meses después, el barco de rescate lo empareja y saca a la tripulación.

Editar: Otro problema viene a la mente. Calcular una intercepción y un regreso a la Tierra supone que el cohete lleva suficiente combustible para impulsarse a 0,6c 4 veces. Este es el tipo de combustible que necesitaría si hubiera salido y regresado sin repostar. Sin embargo, esta pregunta tiene la etiqueta "basada en la ciencia", y eso es una cantidad increíble de delta-v. En .6c, llevas el 80% de la energía cinética de la masa en reposo. Suponiendo una conversión teóricamente perfecta de energía en energía cinética (como mínimo, esto requeriría un impulso sin reacción de algún tipo) y para cada impulso, necesita casi la mitad del cohete como combustible sin contar el combustible necesario para impulsar el combustible. (Y ese combustible será considerable, pero mi cálculo está demasiado oxidado para abordarlo en este momento). Después de 4 impulsos,

¡Hay una razón por la que la mayoría de los autores de ciencia ficción agitan a mano la fuente de energía de sus motores estelares!

Si el cohete se reabastece de combustible en su destino, la proporción no es tan brutalmente alta, pero eso significa que no puedes dar la vuelta en el espacio. El escenario de intercepción antes de la Tierra no está sobre la mesa en absoluto, el escenario de intercepción después todavía funciona, pero el cohete tendrá que ir a alguna otra estrella en lugar de volver a casa.

tienen naves que van a 0,6c hasta otras estrellas. Probablemente tengan cohetes más eficientes que los nuestros.
@ njzk2 Por supuesto que sí: nos costaría mucho conseguir una nave de hasta .6c, y mucho menos tripulada. Simplemente asumo que la misión de rescate tiene más o menos la misma tecnología que el cohete en problemas.
Estaríamos en apuros para llegar a 0.01c. Oh, cualquier cosa que pese más que un núcleo.
@LorenPechtel, puede enviar un interceptor no tripulado a una velocidad de combustión de 20 g, si la nave puede soportarlo. Además, puede interceptar al pasar, a medida que pasa, y desacelerar y dar la vuelta. No hay necesidad de detenerse a la distancia de la Tierra. Estuvo de acuerdo en que para < Kardashev1 construir tal cosa en meses sería difícil, por lo tanto, tener un barco de rescate en espera.
@SerbanTanasa Claro, podrían construir un cohete de 20 g, pero es muy poco probable que ya hayan diseñado uno. ¿Cuál es la misión de una nave estelar de 20 g? Y una quemadura de 20 g no cambia los problemas de delta-v.
@PeterA.Schneider En un escenario de vida o muerte, creo que podríamos aumentar a más de .01c con una configuración de potencia transmitida.
Me gustaría ver una explicación más detallada de por qué cree que tendrían que girar en torno a otro sistema. Si toma 7 meses para desacelerar después de la intercepción de rescate y, digamos, un año o dos para acelerar de regreso a tierra de manera segura y lenta, entonces deberían regresar dentro del plazo de suministro de 5 años.
@Muuski Combustible! Si normalmente solo tienen el combustible para un viaje de ida (y mostré que llevar el combustible para un viaje de ida y vuelta provoca una relación de masa horrenda) y usan ese combustible para matar su velocidad de salida que los dejará con poco combustible y mejor parte de un año luz de la Tierra.

Sí, hay muchas buenas respuestas, pero me perdí o a nadie se le ocurrió esto, así que otra opción: Láser .

Es plausible para el marco de tiempo; piensan en hacer esto ahora mismo. De acuerdo, utilizará naves mucho más pequeñas (no tripuladas), pero se dice que podría lanzar una pequeña sonda a la próxima estrella dentro de algunos años.

Entonces, supongamos que pensaron en un escenario en el que el barco regresa sin ninguna capacidad de romperse. Supongamos además que decidieron que el uso de la opción láser para desacelerar se incluyó en el diseño de las naves desde el principio.

Todo lo que necesitas hacer es apuntar en la dirección correcta (a ambos lados). Cuando lo pienso... golpear algo que se aproxima con 0.6c con un láser de más de medio año luz del tamaño de una pequeña nave espacial será... bueno, necesitas apuntar muy bien para esto. Para ser honesto, no estoy seguro de que eso sea posible en absoluto.

Pero le ofrece un buen punto de la trama, si va a hacer una historia a partir de esto: esa opción de láser no se planeó en primera instancia, pero alguien recordó cómo enviaron sondas a Alpha Centauri hace mucho tiempo, por lo que instalaron un espejo improvisado en su nave mientras que el otro lado (la tierra) tiene la gran tarea de diseñar un láser adecuado para esta tarea dentro de un año o menos.

Pero al final... todo lo que necesitas lograr es hacer que la nave sea lo suficientemente lenta como para que gire a medias alrededor del sol... Cómo explicar... haz un giro en U alrededor del sol, y la tierra puede enviar todo eso cosas que algunas de las otras respuestas mencionaron (especialmente un nuevo motor).

Después de todo, ningún láser que no destruya esa nave en el primer golpe podría devorar todo el exceso de velocidad. Simplemente haciéndolo lo suficientemente lento para que no salga disparado del sistema solar por el otro lado. Lamentablemente, eso no producirá ningún punto a favor.

Y para ser honesto: toda esa situación suena como un trabajo para Jeb y el Programa Espacial Kerbal :) Pero usarían una cuerda y colocarían paracaídas, antes de intentar un salto de aire en Júpiter. Bueno... si todo lo demás falla... todavía no.

Post Scriptum: En serio, no intente golpear ninguna atmósfera para frenar a esta velocidad; podría apuntar a un muro de hormigón, eso no supondría ninguna diferencia.

EDITAR: Espera un minuto, solo una idea aleatoria que atrajo en la parte posterior de mi cabeza desde que escribí la idea del paracaídas de Júpiter:

Solar-Sail Es lo mismo que el láser: por sí solo, nunca detendrá la nave a tiempo, pero puedes intentar usarlo como lo hicieron los transbordadores espaciales al aterrizar para aprovechar parte de tu impulso antes de llegar al solar. sistema. Bueno... necesitarías una vela solar enorme e increíble, y pasaría un rato divertido atravesando la Nube de Oorth... al menos serías más fácil de detectar para los chicos del láser...

Teniendo en cuenta que es una nave espacial, probablemente sería mucho mejor golpear una pared de concreto :)
"el barco regresa sin ninguna capacidad de romperse" en este escenario, lo único que es capaz de hacer es romperse. frenado por otro lado... / lo siento, no pude resistir
Ah... verás, es por eso que recomiendo dispararle con un láser, si ya no puede romperse por sí solo @JeffMeden ;)

A .6c no obtendrá mucho que lo ralentice en solo un año.

Puede probar los láseres si ya los tiene en su lugar, ya que podría reducir un porcentaje o dos, pero considerar que un láser haga que una nave espacial alcance hasta .6c tomaría una gran cantidad de tiempo, 1 año no va a hacer mucho

Puede intentar obtener algunos propulsores enormes e intersectarlos, pero igualar las velocidades será bastante difícil. esencialmente tendrías que lanzarlos fuera del sistema solar en la dirección en la que se dirigen y esperar alcanzar su velocidad antes de que pasen disparados.

Honestamente, su mejor apuesta a esa velocidad sería volar a través del sol. A .6c no estarán al sol el tiempo suficiente para que el barco se caliente demasiado, aunque la turbulencia será bastante fuerte, por lo que solo querrá probar esto si el barco está estructuralmente en buenas condiciones y la desaceleración también sería bastante difícil, por lo que puede perder a algunas personas por la ruptura de sus órganos, incluso con sofás de emergencia.

Editar:
Además, es probable que el campo EM sea intenso, así que asegúrese de que su computadora y otros componentes estén protegidos, y tal vez tenga copias de seguridad almacenadas en estuches de plomo que se puedan cambiar por otros que se sobrecarguen.

Según el tamaño y las capacidades de los transbordadores, puedes montarlos en la parte delantera de la nave y usar sus motores para reducir la velocidad. Es posible que no reduzca completamente la velocidad, pero incluso si puede reducir su velocidad a la mitad, facilita que un vehículo de rescate lo alcance y duplica la cantidad de tiempo que la Tierra tendría para organizar un rescate. Tenga en cuenta que el barco tiene menos masa con los motores desechados, por lo que funciona a su favor.

Además, dependiendo de cómo funcione su tecnología, los ingenieros de la nave también podrían usar el contenido de la nave principal como parte del propulsor utilizado por los transbordadores para extender su combustible. Por ejemplo, mezclar cualquier gas que el barco principal tenga disponible (O2, argón, lo que sea que se use para la extinción de incendios, etc.) en la mezcla. Cada poquito ayuda. O incluso mejor, si las lanzaderas y los motores principales usan el mismo tipo de combustible o propulsor, mientras que las lanzaderas son probablemente más débiles, tienen un gran suministro para recargar.

¿Sus lanzaderas tienen un delta-v de> 0.6c?
No tengo transbordadores.
Lo siento: ¿ sus lanzaderas tienen un delta-v de> 0.6c?

Algunas cosas para ayudar con las maniobras:

  • rcs,
  • los motores de los transbordadores,
  • los jetpacks de la tripulación,
  • los misiles solo disparan sin soltarlos,
  • disparar cualquier otra arma que tengas,
  • o incluso ventilación de aire

Incluso puede tener velas solares, si se fue para un viaje largo.

Todo eso en conjunto podría ayudarlo a trazar asistencias de gravedad en todos los planetas y planetoides que encuentre, y luego frenar aerodinámicamente.

Incluso puedes combinar ambos mediante aerofrenado dentro de Júpiter. (Solo asegúrate de salir de eso)

O contra los anillos de Saturno (suponiendo que tu nave pueda resistir los impactos, y luego está el cinturón de asteroides antes de llegar a Marte)

Así que para resumir:

  • Varios pequeños recursos todavía están en el barco.
  • Golpea cometas, asteroides, anillos,...
  • Aero-freno en cualquier gigante gaseoso que cruces, y en cualquier atmósfera que encuentres
  • La gravedad asiste

Va a ser un viaje duro. ¡Buena suerte!

Si de alguna manera lograras asistencias de gravedad perfectas con cada planeta (no puedes), solo perderías ~ 0.001c. En cuanto al aerofrenado (o peor aún, el litofrenado), correr con gas a 0.6c no es exactamente saludable. Recuerda: cada kg de tu nave tiene algo así como 1,4 MT de TNT de energía cinética.

no puedes

Tienes una nave, capaz de transportar humanos durante años. Eso significa que es ENORME, como el Proyecto Orión enorme. 10 kilo toneladas de masa como mínimo. Yendo a 0.6c. Entonces tienes 2.247 × 10 ^ 23 julios en ese barco, actualmente.

Wolfram Alpha nos da algunas estimaciones de cuánto es eso. (Por ejemplo, excede la cantidad de energía en combustible fósil que tenemos en el planeta tierra ~ 6 veces)

Si quieres detener eso arrojando cosas a la nave, deberás depositar esa cantidad de energía en ella, y así hervirla. No importa si tus cosas son fotones, polvo o paredes de cemento. Su barco no tolerará tanta energía (eso sería 6,3118*10^20 julios todos los días. Compare: EE. UU. usa 0,94*10^20 julios al año). Por lo tanto, necesitaría irradiar el calor de aproximadamente 6 EE. UU./año todos los días. Eso no va a funcionar.

Si tiene un sistema de propulsión que es la mitad de eficiente que el convertidor masa:energía ideal (que no es realista en un escenario de ciencia ficción dura para el año 2100), necesita 5 kt de material para reaccionar. Esa fue la cantidad de material que acaba de desechar porque era su sistema de propulsión (más un poco para el motor).

Para enviar una embarcación de rescate con un sistema efectivo similar, necesitará 5 kt de combustible para detenerlo. También necesitará 1,25 kt de combustible adicional para acelerar ese combustible a 0,6c para interceptarte. Pero ahora estás estacionario en algún lugar del espacio medio, fuera del sistema solar. Para regresar, necesitas otros 5 kt para acelerar la nave y 5 kt para romperla nuevamente en el sistema solar. Pero esas 10.000 t adicionales también deben llevárselas, por lo que deberá comenzar ~ 24 kt con el barco de rescate (más su motor). Como dijiste, tu combustible ya comenzó a convertirse en una bomba de fusión antes, por lo que es radiactivo. Envías uranio esta vez. Eso es 1.463 millones de dólares para el combustible. (Todos estos son cálculos detallados, no planee su viaje espacial con ellos)

Y eso es solo lo básico. No teníamos un cohete de respaldo para salvar las Misiones Apolo si hubieran salido mal, por lo que no hay razón para suponer que tendremos un motor de respaldo para nuestra única nave espacial lista cuando se rompa. Entonces, no solo tendremos que gastar un año del fondo científico solo en el combustible, sino que también tendremos un múltiplo de eso para construir otro motor y ponerlo en marcha. Esto no sucederá.

que pasaria en realidad

Su presidente tendrá listo un discurso para esta situación.

Buena respuesta. Parece que nuestros exploradores pueden necesitar unidades sin reacción o un montón de antimateria barata para hacerlo.
@SerbanTanasa la premisa básica de la pregunta (que un barco que viaja a 0.6c tuvo que desechar su reactor/propulsión) significa que tal propulsión ya existe en el mundo ficticio. Así que negar la posibilidad de acelerar y desacelerar a tales velocidades es básicamente negar el escenario.
@Mindwin En absoluto. Si tiene más tiempo (como décadas), puede recolectar suficiente material fisionable del cinturón de asteroides. Simplemente no va a funcionar dos veces en tan poco tiempo.

Ok, obtengamos los logros de bonificación:

  • Por "salvado" me refiero a que la nave debe reducirse a una órbita solar a la que puedan acceder las embarcaciones de rescate.
  • Puntos de bonificación por hacer que se dirija hacia la tierra o en una órbita terrestre para que la tripulación solo tenga que abordar los transbordadores.
  • Ninguna propulsión puede provenir de la nave misma a menos que decidas enviar un nuevo reactor nuclear y un módulo de propulsión para el encuentro a velocidades relativistas.
  • Puede usar cualquier otra cosa siempre que sea factible en el año 2100 en un entorno de ciencia ficción dura.

La Tierra del siglo XXII tiene la tecnología para hacer que las naves lleguen a 0.6c (de lo contrario, nuestro transbordador no estaría a esa velocidad). Por lo tanto, lograr que una embarcación coincida con la velocidad y el vector de la embarcación entrante no es una tarea abrumadora. Pero también significa que la tecnología de la Tierra tiene medios para reducir los efectos de la fuerza G ultra alta en "cosas de carne blanda" como las personas. Supongo que tal anti-G

Y la respuesta es... RED ESPACIAL

¡REDES ESPACIALES!

Enviar un barco compuesto por varias unidades de propulsión amarradas a una red plegada dentro del barco. Se movería fuera del sistema solar (al menos más allá de la órbita de Plutón) en la ruta del transbordador entrante, igualaría el vector y el 99,99999~% de la velocidad (1) y desplegaría la red con el conjunto de unidades de propulsión. El momento de esta operación sería tal que tomaría el transbordador unas semanas después del despliegue.
(1) lo suficiente para que no dañe ni aplaste el transbordador y los pasajeros

Tan pronto como la red se engancha de forma segura a la lanzadera, las unidades de propulsión se activan y comienzan a desacelerar. También se dirigirían para que la gravedad de los planetas pudiera usarse para reducir aún más la velocidad y poner la nave en un camino de intercepción hacia la Tierra.

Después de alcanzar la órbita terrestre, la red liberaría la nave y la tripulación podría abordar los transbordadores y atracar fácilmente con cierta facilidad.

Llegar a 0,6c con 1G de aceleración lleva del orden de un año. No se requiere protección contra la gravedad. La parte difícil es la energía, el propulsor y las partículas interestelares supervivientes.
@Yakk Se supone en el cuerpo de la pregunta que la humanidad tiene los medios para alcanzar esa velocidad. O la nave fugitiva no estaría a tal velocidad.
Nada en la pregunta '[...] significa que la tecnología de la Tierra tiene medios para reducir los efectos de la fuerza G ultra alta en "cosas de carne blanda" como las personas'. , como lo demuestra el hecho de que puede alcanzar 0.6c a 1 G en menos de un año. Usted afirma que la pregunta implica protección contra la gravedad. La protección contra la gravedad no es ciencia ficción muy dura en absoluto.
¿Qué ventaja tiene una red sobre simplemente atracar con el transbordador? Para empezar, Nets no funciona tan bien en el espacio.
@john si JJ puede obtener bombas magnéticas que caen con emoticonos, mantengo mis redes. Son mejores que un abordaje, todo el mundo sabe que una red diminuta es una sentencia de muerte.

Instale algunos reactores, motores y electroimanes gordos en muchos asteroides con huesos muy grandes que no quiera, empújelos cerca de donde pasará la nave. Enciéndelos, estilo cañón de riel inverso. (El barco es la bala en la metáfora).

Ocurre una de dos cosas, su nave vuela a través del campo magnético y disminuye la velocidad, dejando un asteroide que se mueve lentamente a su paso o si su campo magnético es lo suficientemente GRANDE (no es probable), acelera el asteroide para igualar la velocidad de la nave, aumentando la masa y disminuyendo la velocidad.

No pretendo en absoluto tener idea de cómo funcionan los campos magnéticos con un gran diferencial relativista (gracias a Einstein), pero ciertamente parece que funcionaría. Incluso podrías hacer algo interesante con una variación de esta idea (objeto de metal que se mueve a través de campos magnéticos) y recuperar parte de la energía del proyectil que se mueve rápidamente. Esto sería bueno, ya que la energía que se necesitaría para colocar los asteroides en el tiempo también sería grande. Podría valer más su tiempo para ralentizarlos lo suficiente como la física funciona, luego redirigirlos a su cinturón de asteroides y luego hacerlos girar lentamente hasta que se detengan usando sus campos magnéticos para guiarlos.

Problema con esto: la nave no estará cerca de los imanes el tiempo suficiente para verse realmente afectada. E incluso si lo fuera, salpicarías a los pasajeros. 0.6c, ¿recuerdas? Su asteroide de 100 km de largo pasaría rápidamente en medio milisegundo.
Es más una cuestión de cuántos asteroides/campos magnéticos y qué tan fuertes son los campos magnéticos. Hay una suposición innata aquí de que mantendría la desaceleración a un ritmo de supervivencia. En cuanto a cómo funciona un campo magnético a través de un diferencial de velocidad como ese, no tengo idea. Sé que esta idea se usa actualmente en aceleradores de partículas, solo que en una escala diferente (y, por supuesto, para acelerar una partícula a una velocidad cercana a la de la luz en lugar de desacelerarla).
Permítanme decirlo de esta manera: hay ~ 1,5 millones de asteroides> 1 km de diámetro en el cinturón de asteroides. Si usaras todos y cada uno de ellos , cada uno tendría que reducir la velocidad de la nave en ~120 m/s. No se puede sobrevivir a una desaceleración de 120 m/s en menos de 6 microsegundos mientras el barco pasa a toda velocidad, incluso suponiendo que pueda lograrlo.
Dejaré este después de esto, ya que sin duda hay muchos agujeros que se pueden hacer a través de esta sugerencia, pero usando un círculo, como lo hace un acelerador de partículas, entonces no habrá un límite al reutilizar asteroides una y otra vez. Teniendo en cuenta la velocidad, usar el cinturón de Kuiper tiene más sentido, pero como tiene un diámetro de 0,001 de un año luz, aún querrás reducir mucho la velocidad (experimentarían 720 g si no lo hicieras) antes de que llegue allí. para no aplastar a tus astronautas mientras giran, mueve los asteroides para reducir su velocidad a medida que se acercan o aumenta tu radio.
Un círculo no ayudaría. O, dicho de otro modo, a la mitad del círculo vas en dirección contraria a la que tenías cuando empezaste. Lo que significa que tienes que acelerarlos más que si simplemente los detuvieras.

En este punto de su historia, es hora de la respuesta de Star Trek. Elige 1 o más de:

  • Invierta la polaridad del plato deflector
  • Invierta la polaridad del rayo tractor
  • Invertir la polaridad del generador de escudo.
  • Algo con estabilizadores de campo warp

Parece que una de esas 4 cosas puede arreglar casi cualquier cosa que salga mal en una nave estelar. Así que pruébalo.

En otras palabras, es hora de explotar la tecnología casi mágica, pero de alguna manera lo suficientemente vaga como para hacer que la historia funcione.

¿Qué hay de invertir la polaridad del flujo de neutrones? Funcionaría eso?
Olvidaste usar un rayo Graviton

La parte difícil es desacelerar tanta masa en tan poco tiempo. Creo que sugeriría deshacerse de toda la masa de la nave original.

Así que comienzas con una nave de rescate no tripulada muy liviana, tan liviana como puedas manejar. Esta nave sufrirá una aceleración máxima casi constante durante toda su vida.

A medida que la terriblemente liviana nave de rescate no tripulada alcanza cierta distancia entre la nave fuera de control y la tierra, debe dar la vuelta y acelerar igual de rápido en la dirección opuesta para poder encontrarse con la gran nave. Tendrá que deshacer toda la aceleración acumulada Y luego volver a acelerar a 0,6 de la velocidad de la luz para coincidir con la nave principal. Para hacer esto, debe haber casi nada más que una pila gigante de combustible en un motor.

Debería coincidir con la velocidad y la ubicación con la nave original lo antes posible. Ahora viene la parte realmente complicada. Para que la desaceleración no tome años, congelas las partes blandas para que no exploten (Cryonics debería ser ciencia ficción válida para ese período de tiempo), volteas la nave de rescate y enciendes los motores por última vez. . En este punto, el barco de rescate ha consumido la mayor parte de su combustible y se ha deshecho de cualquier hardware innecesario para la desaceleración final, por lo que es solo un cubo de hielo sentado en un aislador sentado en un tanque de combustible sentado en un motor.

El aislamiento debe evitar que el cubo de hielo se derrita siempre que no tenga línea de visión con el sol. Suponiendo que la carbonita no sea una opción, una pared delgada de material fuerte y liviano alrededor del hielo podría evitar que se rompa bajo la aceleración, por lo que simplemente mantenga la nave apuntando hacia el sol y, nuevamente, dispare los motores al máximo. Cuando el barco frene por última vez, debería encontrarse con un barco mejor equipado que pueda revivir a los ocupantes.

Sin embargo, sería malo si sobrepasara al sol mientras desacelera y expusiera la carga útil al calor del sol...

O podrías dejar que supere al sol e interceptar en su dirección de movimiento...

Olvídate de los transbordadores. Cargue a la tripulación en sus cápsulas de sueño profundo equipadas con Slaver Stasis Field , y luego dispárelas a un asteroide grande o una luna pequeña. Cuando las cápsulas indestructibles de alta velocidad golpeen el asteroide mucho más grande y comparablemente estacionario, la redistribución de energías debería ser bastante espectacular. Una vez que el espectáculo disminuye, las cápsulas severamente desaceleradas, pero aún indestructibles, deberían moverse mucho más lentamente, lo que facilita significativamente su recuperación por parte de las fuerzas terrestres.

En cuanto a que los campos de estasis de esclavos estarán disponibles en un conjunto de ciencia dura dentro de 73 años (2100 - (2016 + 7 años para que el héroe llegue a Alpha-Centauri + 4 años para el viaje de regreso parcial)), creo que nuestro descubrimiento cómo suspender todo el movimiento atómico es tan probable como que alcancemos 0.6c en las próximas 7 décadas. Lograr cualquiera de los dos milagros científicos implicará que aprendamos rápidamente muchos secretos nuevos e intensos sobre cómo funciona el universo. Dado el alcance de ese aprendizaje, no creo que lograr ambos objetivos sea mucho más difícil que lograr cualquiera de ellos por separado.

Y necesitan una computadora para desactivarlo un par de nanosegundos después de la activación, porque el campo de estasis es "varios miles de millones de años afuera a un segundo adentro".

Sólo por diversión, puede ser posible.

Hagamos una pequeña suposición de que realmente no necesita detener la nave, solo reducir la velocidad lo suficiente como para obtener algún tipo de órbita solar. Entonces podrías interactuar con él normalmente.

Con un año para trabajar, necesitaría aplicar un delta-v constante de 20,818 m/s para lograr esto. Esto probablemente no provendrá de la nave, y parece mucho para que la gravedad lo compense.

Supongamos que tiene algún tipo de amortiguadores de inercia que significa que sus sacos de carne blandos no explotarán como un cambio de velocidad tan rápido.

También debemos suponer que la nave puede resistir las fuerzas mecánicas que están a punto de entrar en juego.

Sugeriría un lanzamiento desde LEO a una órbita solar, que se cruzará con la nave dañada. Nuevamente, tendrás que tirar de algunas velocidades masivas para llegar a la órbita correcta en primer lugar.

Si se hace correctamente, puede ponerse detrás de la nave dañada, acelerar a su velocidad (eso necesitará mucho más de 20,000 m/s) y luego transferir a la tripulación a la nueva nave. Luego, la nueva nave puede desacelerar de regreso a una órbita solar y finalmente transferirse a una órbita terrestre y aterrizar (o lo que sea)

Cosas para recordar:

No tienes que capturar la nave en el acercamiento más cercano, de hecho, puede ser mejor capturar después de que la nave haya llegado al sistema, luego desacelerar la nave de rescate hasta que la gravedad solar tome el control nuevamente, eventualmente alcanzando una órbita más normalizada. Vas a quemar una tonelada de energía para ponerte al día, pero afortunadamente, una vez que desaceleras, casi no necesitas energía (competitivamente) para aterrizar (chocar) de regreso a la tierra.

Su gran motor tendrá que generar mucha más potencia para llegar a la intercepción correcta, puede usar la gravedad para ayudar un poco, pero no mucho.

Cuando realmente captures, la velocidad entre las dos naves será baja, pero seguirás viajando a una velocidad alta en comparación con otros marcos de referencia. Una partícula de polvo perdida es un gran problema.

Pasar por el sol

Es la única manera de desacelerar. No hay forma de conseguir vehículos de rescate con sistemas de propulsión en una trayectoria que pueda interceptar a 0,6c dado el marco de tiempo, no sin los ridículos motores warp y handwavium.

La única oportunidad posible es volar a través del sol, haciendo "aerobraking". Veamos algunos números rápidos.

La velocidad de entrada sería de 180.000 km/s y la velocidad objetivo después de frenar será inferior a 600 km/s (velocidad de escape del sol). Lograr esto garantizará que la nave permanezca en el sistema solar y abrirá oportunidades para un mayor frenado más adelante (podría llevar cientos de años, la nave AÚN sería la cosa más rápida del sistema solar).

Para desacelerar de 0,6c a 600 km/s sobre el diámetro del sol, la nave y la tripulación deben tolerar un promedio sostenido de más de 1 millón de g y el calor del sol.

Este es el escenario más realista que se me ocurre. ¡Buena suerte!

La verdadera pregunta es cómo llegó su nave a .6c en primer lugar, ya que los límites de la propulsión regular son más como .2c o .3c, pero suponiendo que pudiera, y con combustible nuclear nada menos, entonces probablemente tendría una gran cantidad de combustible y reservas de energía. Tirar el núcleo nuclear no es un problema en el espacio y no perderías todo tu combustible y demás.

Otra cosa es que obviamente tienes otra fuente de alimentación bastante grande, de lo contrario ya estás muerto por todos los micrometeoritos que estás golpeando.

Entonces, ¿cómo reduce la velocidad, asumiendo que no puede obtener otro núcleo nuclear y asumiendo que tiene todo el combustible y la energía para impulsar sus armas para manejar las cosas que lo golpean? Bueno... Expulsarías el combustible frente a ti. También comenzaría a desarmar su nave y reconstruirla en una superficie reflectante más grande. Y, por último, sigue disparando tus armas tanto como puedas, pero no lo suficiente como para quedarte sin munición antes de llegar a la Tierra...

Hacer eso debería ralentizarlo mucho, la inercia lo ralentizará mucho, pero la superficie reflectante es donde obtendrá su ayuda de personas que concentrarán el láser en usted a medida que se acerque a la tierra.

Una vez que te acerques a la tierra, sopla la superficie reflectante y cualquier otra cosa, solo expúlsalo, lo que te ralentizará más... Si esto no es suficiente, entonces debería haber otra nave que pueda alcanzarte y unirse a ti y luego ralentizarte. hacia abajo, pero suponiendo que no pueda "adherirse" a usted o ponerse al día ... Necesitaría hacer la loca maniobra de desaceleración de lanzar bombas nucleares preparadas para detonar frente a la nave. Hacer esto puede ralentizar la nave siempre que no esté demasiado cerca de la tierra porque entonces se cae y todo eso. Es arriesgado, pero así es como tendrías que hacerlo con la tecnología moderna... aunque tendrías que bajar a .3c o .4c para estar dentro de lo que es posible con la tecnología moderna y cuando escuché de esta estrategia fue Se consideró una locura intentar hacerlo, pero bueno, puede funcionar de acuerdo con las matemáticas...

Robinson cubrió una situación muy similar en Aurora , al menos desde el punto de vista de un "objeto grande que se mueve demasiado rápido". En resumen, improvisa toda la propulsión que puedas y utilízala para detener la menor masa que puedas (lanzaderas).

Simplemente dispara contra el barco. Es el siglo 22 y el barco debería poder resistir algunos disparos relativistas. De todos modos, hay muchos desechos espaciales en el camino con los que chocas ocasionalmente.

Si su arma dispara a 0.1c, solo necesita alrededor de 50 kg de munición por 1 kg de peso del barco, lo que puede ser factible.

¿Y cómo lo golpearás? Estás apuntando a un objeto del tamaño de una casa a la distancia de un sistema solar. Cualquier partícula que envíes se desviará sobre un área enorme (como el diámetro de algunos planetas).
@AngeloFuchs Puede usar munición motorizada para corregir el rumbo y, como digo, debe ser muy preciso. Sin embargo, si viaja entre estrellas, probablemente conozca todos los cuerpos del sistema solar y sus trayectorias, por lo que puede calcular la dirección de disparo correcta.
Con una velocidad de cierre de 0,6 + 0,1 ~=0,66c, esos disparos liberan más de 7MT de TNT por kg de energía. Diviértete con eso, especialmente porque estás requiriendo que el escudo de escombros resista> 50 veces su propia masa de disparos.
Escudos bastante buenos si puedes lanzar unos cuantos millones de impactos del tamaño de una bomba nuclear en la nave sin destruirla.
@Innovine De hecho, pero vamos, el siglo 22 es el siglo 22 :)
@yo' armas bastante malas entonces :)

Necesitas un movimiento opuesto para reducir la velocidad de tu nave.

Debo suponer que pasamos por la misma área al salir, y seguramente sería útil tener los datos recopilados del sensor para saber qué tipo de nube de gas y materia prima tenemos disponibles.

Si hay una gran nube de gases de hidrógeno (u otra que se puede quemar/explotar) frente a usted, podría explotarlos para crear un empuje inverso.

Cualquier cosa con una gravedad excepcional también tendría efectos gravitacionales útiles. Tendría que trazar con precisión un curso que lo coloque lo suficientemente cerca de la entrada de la gravedad durante un período lo suficientemente largo, de modo que tenga la velocidad de escape suficiente para escapar.

  1. Suponiendo que tengamos cables metálicos fuertes o similares y tuberías.

Primero, debe comenzar a absorber la mayor cantidad de materia espacial que pueda de manera segura sin volar la nave, más masa menos velocidad. Tal vez como una pantalla de ventana y luego coloque una manguera de vacío para aspirar la masa.

Luego comience a arponear (cables y tuberías si es necesario) los asteroides que se mueven más lento que usted, pero no tan lento o rápido como para destrozar su nave. Será un juego de crear, arrastrar y soltar antes de que se acumule una cantidad peligrosa de fuerza. Obviamente, la cabeza del arpón tendrá que expandirse para bloquear y contraerse para soltar, lo que debería estar dentro de la capacidad de la ciencia.

Mientras tanto, el universo tiene una enorme cantidad de hidrógeno y otros gases combustibles. Puede instalar un sistema rudimentario que envíe el gas recolectado por la tubería y lo encienda frente al barco. Esto también sería una fuerza opuesta que ralentizaría aún más la nave.

Tal vez también podría explotar el tiro con honda gravitacional en reversa para reducir la velocidad.

Además, si pudiera magnetizar el casco o una caja que tira detrás de la nave, se bloquearía en las masas que pasan y lo ayudaría a reducir la velocidad. Reuniendo más y más masa. Si se engancha a algo con demasiada fuerza y ​​las fuerzas creadas ponen en peligro la integridad estructural de la nave, puedes apagar el imán por un segundo.

Finalmente, tendría algún tipo de sistema de red para atrapar y ralentizar como dijo la otra persona.

No hay agujeros negros u otros soles entre nosotros y Alpha Centauri. Ya nos habríamos dado cuenta.
@AngeloFuchs eliminó los agujeros negros y los soles.