Патување низ вселената со постојано забрзување

Постојано забрзување — предложен облик на патување низ вселената. Се подразбира дека погонскиот систем од секој вид работи со постојано забрзување-за првата половина од патувањето што непрекинато го турка леталото кон својата цел, и за втората половина од патувањето постојано забавува, па вселенскиот брод ќе пристигне до целта во состојба на мирување.

Погони со постојано забрзување

Постојаното забрзување е позаното од неколку причини:

• Тоа е брз облик на патување. Кога ергономијата е од важност, тоа е најбрзиот облик на меѓупланетарно и меѓуѕвездено патување.
• Постојаното забрзување создава вештачка гравитација која е од корист за патниците, кои на тој начин ќе бидат поштедени од потребата да се справуваат со последиците од микрогравитацијата.

Сепак, постојаното забрзување е неефикасно во користењето на горивота и енергијата, и не се користи во постојните погони за летови во вселената.

Постојан потисок наспроти постојано забрзување

Летовите со постојан потисок и постојано забрзување се ссотои од вселенски брод чиј мотор постојано е во погон. Во случајот каде што ограничувањето на забрзувањето на возилото е висок во споредба со месното гравитациско забрзување, орбитата е праволиниска. Леталото се движи дирекно кон целта (земајќи ја предвид и подвижноста на целта), при што забрзувањето е постојано и со голем потисок сè додека не ја достигне целта. Доколку се јави потреба леталото да застане кај целта, без да се изврши прелетување, тогаш леталото мора да ја смени својата насока на половина од патот и започнува да забавува на остатокот од патот.

При постојан потисок на патеката, забрзувањето на возилото се зголемува во тек на активниот погон, со оглед на тоа што се постојано се користи горивото масата на возилото се намалува. Ако, наместо постојан притисок, возилото има постојано забрзување, моторотниот потисок мора да се намали за време на патувањето.

Меѓуѕвездено патување

Овој графикон прикажува брод сособен да има постојано забрзување од 1g (10 m/s² или околу 1ly/y²) може да отпатува на големи растојанија, со исклучок кога се јавува проблемот со забрзувањето на оние кои се во внатрешноста на бродот.

При изминување на меѓуѕвездени растојанија, вселенскиот брод со употреба на значајно постојано забрзување ќе се доближи до брзината на светлината, па ефектите на специјалната релативност(како што е разликата на изминувањето на времето меѓу времето на бродот и планетарното време) се од важност.

Остварлливост

Моментално човекот не лансира вселенски бродови кон ѕвездите затоа што тоа е премногу тешко и премногу скапо со моменталната технологија. Погоните со постојано забрзување не се исклучок.

Главен ограничувачки фактор за погоните со постојано забрзување е потребата да се има доволно гориво. Да се замисли еден коњ кој има доволно сила да влече запрежна кола што носи доволно сено за тој да се храни на патувањето од Њујорк до Лос Анџелес. Постојаното забрзување нема да биде возможно сè додека ефикасноста на употребата на горивото не стане многу поголема.

Постојат две општи категории за начини на решавање на овој проблем: еден начин е повисока ефикасност на горивото, а другиот е да се добива погонската енергија од непосредната средина средина, кога бродот поминува низ неа. Двете можности за поефикасно гориво се јадрениот погон и материја-антиматерија. Една можност за пристап на едерење на бродот е примерот со сложувањето на силите кај ветрот и водата што овозможува да се движи бродот со едра.

Насобирањето на гориво при движењето или набојниот погон ќе ја изгуби ефикасноста како брзина на вселенското летало се зголемува во однос на планетарниот појдовен систем. Ова значи дека горивото треба да се забрза до брзината на вселенското летало за да сеизвлече максималната енергија и така да се намали драматично потрошувачката на горивото.

Сличен проблем е и отпорот. Ако возилото се движи со брзина близу брзината на светлината е во заемодејство со материјата и енергијата што се движи полека во планетарниот појдовен систем: сончевиот ветар, магнетното поле, космичкото микробраново зрачење, што ќе предизвика отпор кој ќе го намали забрзувањето на моторот.

Вториот голем проблем со кои се соочуваат бродовите при користењето на постојаното забрзување за меѓуѕвездените патувања се судирите со материјата и зрачењето додека патува. За време на патувањето бродот ќе се судира со амтеријата со брзина блиска до брзината на светлинатасо што ударите би биле драматични.

Брзини за меѓуѕвездени патувања

Ако вселенскиот брод користи постојано забрзување над меѓуѕвездените растојанија, ќе се доближи до брзината на светлината. Ако вселенскиот брод користи константно забрзување на меѓуѕвезденото растојание, ќе пријде до брзината на светлината од срединиот дел од своето патување кое ќе се гледа од планетарната референта рамка. Ова значи дека на интересниот ефект на релативност че стане важен. Најважниот ефекет е тоа што ќе се појават различни брзини во рамката на бродот и во планетарната рамка, а тоа значи дека брзината на бродот и правутањето ќе се појават во две различни рамки.

Планетарен појдовен систем

Од планетарната референтна рамка, брзината на бродот ќе биде ограничена од брзината на светлината, што може да пријде на брзината на светлината, но никогаш нема да ја достингне.Ако бродот користи 1 G постојано забрзување, ќе се доближи до брзината на светлината во временски период од една година, и патувале околу пола светлосна година во далечина. Средината на патувањето брзината на бродот ќе биде околу брзината на светлината и ќе се забавува повторно на нула во текот на една годинаа на крајот на патувањето.

Како правило, за постојано забрзување од еден Г , времето на бродот ќе биде на далечина од една светлосна година до дистанцата, плус уште една година. Ова правило ќе даде одговори кој се пократки од точните пресметани одговори но со разумна точност.

Бродски појдовен систем

Од појдовниот систем, бродското забрзување нема да се промени, како што ќе се одива патувањето. Па така планетарниот појдовен систем ќе биде сè повеќе и повеќе релативистички. Ова значи дека за патниците на бродот патувањето ќе биде многу пократко од она што го гледаат планетарните набљудувачи.

Графички приказ на брзинските параметри и времето на хоризонталната оска, наспроти местоположбата на вертикалната оска, за повратно патување до одредиште со Δx_AB=10c²/α на растојание од ~10 с.г. доколку α~9.8 m/s².

Со константно забрзување од 1g, ракетата може да го пропатува пречникот на нашата галаксија за околу 12 години, ако во последната половина од патувањето се забавува од 1g патувањето ќе трае околку 24 години. Ако патувањето е само до најблиската ѕвеѕзда со забавување при половина од патот, патувањето ќе трае 3,6 години.

Полумит: Станува потешко да се придвижи брод побрзо како што се приближува до брзината на светлината

Ова е половина мит затоа што зависи од појдовниот систем. Тоа важи и за оние што гледаат од планетарниот појдовен систем. За оние кои го доживуваат патувањето (во појдовниот систем на бродот) тоа не е точно. И за планетарниот систем и системот на бродот, бродот ќе ја променува брзината според Њутновиот закон забрзувајќи го постепено и малку по малку ќе добива на брзина, кога поместувањето ќе биде поголемо забрзувањето ќе биде огромно. Меѓутоа, во планетарниот систем бродот ќе добива на маса, поради неговата голема кинетичка енергија и еднаквоста на масата и енергијата. Доколку моторите даваат постојан потисок, со што ќе се добие прогресивно помало забрзување поради поголемата маса која е потребна за да се забрза леталото.

Во системот на бродот, забрзувањето ќе се одвива со исто темпо. Сепак, поради Лоренцовата контракција галаксијата околу бродот ќе биде скусена во насока на патувањето и крајното одредиште кое е на огромни растојанија ќе делува дека е поблиску. Патувањето до ова одредиште при подсветлосна брзина ќе биде изводлива за патниците на бродот. Крајно, во системот на бродот, ќе биде можно да се пристигне до кој бил дел во видливиот универзум, без притоа бродот да ја достигне брзината на светлината.

Поврзано

• Забрзување
• Вкупно забрзување