Creo que viajar a Alpha Centauri a ~10 km/s tomaría del orden de 100 000 años (10 km/s es el orden de velocidad de las sondas que actualmente abandonan el sistema solar). Eso parece 1. un tiempo bastante largo para esperar a que llegue una sonda y 2. una tarea de ingeniería bastante difícil para producir una sonda que funcione con éxito durante tanto tiempo.
Se han hecho varias sugerencias para los sistemas de propulsión que proporcionarían velocidades mucho más rápidas, pero son hipotéticas. Sin embargo, las maniobras de tirachinas están bien establecidas. ¿Existe algún límite para el aumento de velocidad que se puede lograr lanzando repetidamente con una honda alrededor de un par de cuerpos? Asumo aquí que siempre es posible arreglar la salida de la honda de un cuerpo para que te lleve en el camino correcto para lanzar la honda alrededor del segundo y luego volver al primero, etc. (Ver https: //en.wikipedia .org/wiki/Gravitational_slingshot para conocer el principio de aumentar la velocidad al lanzar una honda).
¿Sería posible disparar repetidamente con una honda para alcanzar una velocidad ~ 1000 veces más rápida (~ 10000 km / s) para que el viaje "solo" tome 100 años?
Mi intuición dice que esto no será posible, porque a altas velocidades necesitarás acercarte tanto a cada uno de los dos cuerpos para redirigir de nuevo al otro objeto que presumiblemente chocarás contra ellos. Sin embargo, no sé las matemáticas y me pregunto cuál sería el límite.
En teoría, podría ser posible, pero en la práctica no lo es. El problema es que los tiros de honda (asistencias de gravedad) toman tiempo.
Hace algunos años, hicimos un estudio de una posible misión de la nave insignia a la luna Encelado de Saturno. (1) Encélado se encuentra en una órbita muy estrecha alrededor de Saturno, por lo que se encuentra en un pozo gravitatorio muy profundo. Una vez que nuestra nave llegara a Saturno, se necesitaría mucho combustible para llegar a Encelado. Como solo podíamos llevar una cantidad limitada de combustible, planeamos tres asistencias por gravedad. Esto significaba que tardaría más de 10 años en llegar a Encelado.
Las asistencias por gravedad ocuparon más de la mitad de esos 10 años. Asumiendo que la ganancia total fue del orden de 10 km/seg, eso es 20 km/seg por década. Creo que puedes ver por donde está yendo.
(1) https://www.lpi.usra.edu/opag/Enceladus_Public_Report.pdf
Una vez que te pongas en marcha lo suficientemente rápido, escaparás del sistema y no podrás hacer más maniobras de tirachinas.
Editar: Sí, todavía puedes encontrar cuerpos para tirachinas. Sin embargo, una vez que esté a la velocidad de escape, serán pocos y distantes entre sí. Este no es un límite teórico, pero es práctico. La Voyager estará muerta mucho antes de que pueda hacer otra honda.
Hay limitaciones prácticas además del tiempo. No conozco todas las matemáticas involucradas, pero un pase muy cercano a muy alta velocidad a un objeto masivo como un planeta no resultará en mucha desviación, si es que la hay. La razón es que la cantidad de tiempo que uno está realmente lo suficientemente cerca del cuerpo masivo se reduce cuanto más rápido se va. Creo que este es el parámetro de Tisserand .
Otras lecturas:
En principio no puedes ganar mucha velocidad. Sólo un cambio de dirección. Incluso con una serie de agujeros negros, su velocidad final en el espacio no será muy diferente de la velocidad que tenía inicialmente.
Supongamos que hay una distribución arbitraria de masas dentro de un volumen. Si dispara una masa de prueba dentro de este sistema, saldrá desviada con una velocidad desviada pero terminará con una velocidad que siempre es menor que la inicial.
Entonces, si la idea es hacer ping-pong entre dos planetas, cada ping-pong en la serie dará aproximadamente la misma aceleración, que está relacionada con la velocidad orbital del cuerpo que estás lanzando.
Para que esto funcione, debe dejar cada cuerpo aproximadamente en la dirección en la que llegó, y para hacerlo, debe viajar aproximadamente a la velocidad de escape ( https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity ). Este es del mismo orden de magnitud que la velocidad de las sondas Voyager (en realidad más lentas que ellas) y hace que la técnica no tenga ningún uso práctico para viajar a Proxima Centauri.
De hecho, con mucho, el mayor efecto útil de honda sería del propio sistema solar, viajando alrededor del centro galáctico a ~220 km/s. El efecto de tirachinas máximo se logra acercándose en la dirección opuesta a la órbita y saliendo en la misma dirección que la órbita, lo que agrega el doble de la velocidad orbital a la velocidad inicial, más de 400 km/s en este caso. Por supuesto, eso significa que es mejor que su destino esté en algún lugar a lo largo de la tangente, lo que puede significar elegir un destino diferente, y aún tomaría ~ 2500 años incluso para llegar a Alpha Centauri.
Chris B Behrens
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