Benötigt ein Raumfahrzeug, das sich bei 0,5 ° C bewegt, einen kontinuierlichen Schub, um eine Verzögerung zu vermeiden, wenn man von einem völlig leeren Raum ausgeht?
Wenn das Raumschiff bei 0,5 C fliegt, wirkt seine relativistische Masse auf Objekte, die es passiert?
Es versteht sich, dass der Raum nicht wirklich leer ist. Die Frage wurde entwickelt, um nur relativistische Effekte zu berücksichtigen.
Bei einem fortwährenden Gedanken jedoch: Wenn das Raumschiff bei 0,5 ° C fliegt und anfängt zu verlangsamen, muss es dann seine relativistische Masse oder seine Ruhemasse verlangsamen?
Im völlig leeren Raum braucht ein Raumfahrzeug, das sich mit beliebiger Geschwindigkeit fortbewegt, keinen Schub, um diese Geschwindigkeit beizubehalten. Es braucht nur Schub, um zu beschleunigen oder zu verzögern. Der Weltraum ist nicht leer, daher würde ein Spezialfahrzeug eine kleine Menge Schub benötigen, um seine Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, aber in den meisten Fällen ist der benötigte Schub winzig. Dieses Problem wurde in Würde ein schnelles interstellares Raumschiff von einer aerodynamischen Form profitieren? .
Egal wie schnell ein Raumschiff fliegt, es entwickelt kein stärkeres Gravitationsfeld. Dies liegt daran, dass die Quelle des Feldes der Spannungs-Energie-Tensor ist, nicht nur die Masse. Für weitere Diskussionen darüber siehe Relativistische Masse, wie sie von verschiedenen Beobachtern gesehen wird .
Zunächst eine Spitzfindigkeit: Im völlig leeren Raum ist die Geschwindigkeit eines Raumfahrzeugs schlecht definiert. Wozu würde es sich relativ bewegen? Freiraum?
Nehmen wir nun an, dass sich das Raumschiff relativ zum CMB bei 0,5 ° C im ansonsten leeren Raum bewegt. Ich möchte sagen, dass kein Schub erforderlich ist, da das Raumschiff nicht gebremst wird. Aufgrund der Blauverschiebung des CMB in Fahrtrichtung vermute ich jedoch, dass tatsächlich ein gewisser Strahlungsdruck das Raumschiff abbremst.
Aktualisieren:
Eine weitere kleine Spitzfindigkeit: Masse, die auf andere Massen wirkt, ist eine Newtonsche Vorstellung von Gravitation. Im Kontext der GTR wirkt Masse nicht „auf Objekte ein“; Masse (Energie) „wirkt“ auf (Kurven) der Raumzeit. Diese Krümmung hängt mit der Dichte und dem Fluss von Energie und Impuls zusammen, die rahmenabhängige Größen sind (obwohl sie über den Spannungs-Energie-Tensor auf rahmenunabhängige Weise ausgedrückt werden).
Die Quintessenz ist, wie Ron betont, dass es in dem Koordinatensystem, in dem sich die Rakete bei 0,5 c bewegt, die relativistische Energie und der Impuls des Raumfahrzeugs sind , die sich auf die Raumzeitkrümmung beziehen , wie sie in diesem Koordinatensystem "gesehen" wird .
Nö. Tatsächlich impliziert das Trägheitsprinzip, dass etwas, das einmal im leeren Raum in Gang gekommen ist, für immer mit dieser Geschwindigkeit weitergehen wird. Obwohl für Ihre zweite Frage ja die Anwesenheit anderer Körper Sie auf sie zu beschleunigen würde, da Sie einer Geodäte folgen würden (einer Geodäte zu folgen, ist die angemessene Verallgemeinerung des Trägheitsprinzips). Die Geschwindigkeit spielt keine Rolle (obwohl sie offensichtlich den Grad ändert, in dem Sie gezogen werden, und wenn Sie sich schnell genug bewegen, können Sie der Anziehungskraft des Planeten entkommen, aber NICHT, wenn Sie nicht beschleunigen). Also nein, im VOLLSTÄNDIG leeren Raum bräuchten Sie keinen kontinuierlichen Schub (oder zusätzlichen Schub), aber wenn sich andere Körper in der Nähe befinden, benötigen Sie ein wenig Schub, um ihnen auszuweichen, aber wenn sie weit entfernt sind, könnte dieser Schub etwas vernachlässigbar sein.
Bearbeiten: (Wie in einer anderen Antwort darauf hingewiesen wurde, wenn Sie sich im leeren Raum bewegen würden, würden Sie nicht einmal "wissen", dass Sie sich bewegen, aber ich denke, es ist immer noch eine vernünftige Frage, ob der Raum "fast leer" ist, als ob Sie dazwischen wären die Andromeda und die Milchstraße (so tun, als ob nichts anderes zwischen ihnen schwebt). Dann könnten Sie "sehen, dass Sie sich bewegen", aber die Körper würden Sie überhaupt nicht wirklich stoßen lassen, um mit konstanter Geschwindigkeit weiterzumachen (wenn auch streng sprechend würden Sie einer Geodäte mit einer winzigen Krümmung folgen).
Ich habe nichts zur Kinematik und Relativität der Situation hinzuzufügen, die andere richtig angesprochen haben. Wenn Sie sich jedoch allgemein für das Thema interstellare Reisen interessieren, ist dieser Artikel eines ehemaligen NASA-Wissenschaftlers eine großartige Lektüre: http://arxiv.org/abs/1101.1066
Zusammenfassung unten:
Energie, unaufhörliche Veralterung und die ersten interstellaren Missionen
Marc G. Millis
Projektionen für die frühesten interstellaren Missionsmöglichkeiten werden auf der Grundlage von Daten aus 27 Jahren zu historischen Energietrends, gesellschaftlichen Prioritäten, erforderlicher Missionsenergie und den Auswirkungen des Postulats der unaufhörlichen Veralterung (wo neuere Sonden frühere Sonden passieren) berechnet. Zwei Beispielmissionen werden betrachtet: das Starten eines minimalen Kolonieschiffs, dessen Ziel irrelevant ist, und das Senden einer minimalen Sonde nach Alpha Centauri mit einer Missionsdauer von 75 Jahren. Das Kolonieschiff wird mit einer Masse von 10^7 kg und die Sonde mit 10^4 kg angenommen.
Es wurde festgestellt, dass die frühesten interstellaren Missionen erst in etwa weiteren 2 Jahrhunderten oder bestenfalls 1 Jahrhundert beginnen konnten. Selbst wenn nur die kinetische Energie der Fahrzeuge ohne Rücksicht auf Treibmittel betrachtet wird, kann das Kolonieschiff nicht vor etwa dem Jahr 2200 starten, und die Sonde kann nicht vor etwa 2500 starten. Die Untersuchung des Postulats der unaufhörlichen Obsoleszenz zeigt, dass es unter mehreren Bedingungen irrelevant wird .
Für den durch das CMB verursachten Widerstand siehe http://prao.aps.org/story/v12/st22 und die dortigen Referenzen.
Argos
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