Beschleunigung eines riesigen Raumschiffs

Wie viel Watt würden Sie benötigen, um ein Raumschiff mit vier Petatonen ein Jahr lang um 1 g zu beschleunigen? Dies sollte ungefähr ausreichen, um nahezu Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, was perfekt für interstellare Kreuzfahrten ist, aber ich frage mich, wie machbar dieser Zeitrahmen ist, da er offensichtlich viel Energie erfordern würde (nicht sicher, wie viel, aber es ist definitiv viel). und ich möchte meine Antimaterie-Generatoren realistisch halten, innerhalb weniger Gramm bis zu einem Kilogramm pro Tag und Generator.

Ich nehme an, einfach ausgedrückt, wie viel Watt würde ich benötigen, um dieses massive Raumschiff zu beschleunigen, und muss ich meinen Zeitrahmen anpassen, um die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen? Oder wäre es als sekundäre mögliche Lösung wissenschaftlich noch plausibel, wenn ich die Leistung meiner Antimaterie-Generatoren weiter erhöhe?

BEARBEITEN: Okay, ich habe in meiner Frage einen Fehler gemacht und Petatonen anstelle von Teratonen gesagt (die Masse dieses Schiffes würde irgendwo bei 5,5e15 kg liegen). Wenn Sie dieses neue Gewicht verwenden und davon ausgehen, dass es entweder 10 oder 100 Jahre dauert, um die volle Geschwindigkeit zu erreichen, anstatt 1, um wie viel wird der Energiebedarf reduziert? Könnten Sie die Schwerkraftunterstützung großer Planeten nutzen, um den Stromverbrauch weiter zu reduzieren?

Diese Frage hängt stark davon ab, wie effektiv Ihre Motoren sind. Sie können nicht einfach angeben, "wie viel Watt" erforderlich ist, da die "Wattleistung", die zwischen verschiedenen Motoren benötigt wird, die unterschiedliche Schubmengen erzeugen, sehr unterschiedlich ist. Als Story Point können Sie Ihre futuristischen Triebwerke so viel Schub erzeugen lassen, wie Sie brauchen (z. B.: sie sind so effizient, wie Sie sie brauchen).
Watt pro Jahr? Watt ist bereits Arbeit pro Zeiteinheit. Pro Jahr oder pro Sekunde ist es dasselbe.
@Mołot, aber die Leistung hat einige seltsame Einheiten, die die Leute tatsächlich verwenden: J / s, kW-hr, MW-hr usw.
@PipperChip Also? Ich habe gerade den ersten Absatz angesprochen. Es spielt keine Rolle, ob die Beschleunigung für ein Jahr oder für 5 Minuten bei 1 g bleiben soll. Die benötigte Leistung ist genau die gleiche.
5E15 kg oder 5E12 Tonnen, bei 1E9 Tonnen pro Kubikkilometer Wasser haben Sie eine äquivalente Masse von 5500 Kubikkilometern Wasser. Das ist ein ziemlich großes Schiff. Was machst du?

Antworten (1)

Die Physik

Nun, Watt ist einfach ein Maß für die Leistung. Leistung ist die Energiemenge pro Zeiteinheit. Noch besser, Sie können das Konzept der Arbeit verwenden , um herauszufinden, wie viel Energie Sie im Laufe des Jahres ausgeben müssen.

In Variablen:

W = F D = Δ K E
wobei W die von der Kraft abgegebene Arbeit oder Energie ist, F die Kraft (in Newton) und d der Abstand (in Metern) ist, und Δ K E ist die Änderung der kinetischen Energie.

Und

P = W / S
wobei P die Leistung, W die geleistete Arbeit und s die Zeit (in Sekunden) ist.

Wir wissen, dass ein Raumschiff etwa ein Jahr lang um 1 g beschleunigen wird. Das bringt Sie sehr nahe an die Lichtgeschwindigkeit, also nähern wir es einfach als c an. (Ja, Sie werden niemals die Lichtgeschwindigkeit erreichen, aber sagen wir einfach, Sie werden "nah genug" kommen.) Wenn ich ein bisschen nachrechne, kann ich Ihnen sagen, dass dieses Raumschiff sich ungefähr ansammeln wird 1.798 ∗ 10 35 J aus seinen Antimaterie-Reaktoren. Teilen Sie dies durch die Sekunden in einem Jahr und Sie erhalten eine satte 5.701 ∗ 10 27 W !

Unter Verwendung von Einsteins berühmter Gleichung bedeutet dies, dass Sie ungefähr benötigen würden 2.01 ∗ 10 18 k G in reine Energie umzuwandeln. Das sind insgesamt etwa 40% der in reine Bewegungsenergie umgewandelten Erdatmosphäre . Dies entspricht der täglichen Verbrennung von etwa dem 69-fachen der gesamten Biomasse der Erde !

Sicher, Sie können Astroiden, Kometen und andere ähnliche Dinge und dergleichen auf dem Weg aufsammeln und wahrscheinlich niemanden wütend machen, aber das ist eine Menge Masse! Dies setzt auch voraus, dass Ihr Motor keine Ineffizienzen aufweist, die sonst die benötigte Masse erheblich erhöhen würden!

Verbrenne ein Kilo pro Tag

Jeden Tag ein Kilo Materie zu sich zu nehmen, klingt für ein interstellares Schiff "angemessen", aber das bringt nur etwas 8.988 ∗ 10 16 J täglich.

Das nimmt dich 5.477 ∗ 10 15 Y E A R S um auf den neuesten Stand zu kommen.

Abschließend

Ich schlage vor, nur Dinge zu nehmen, ohne die man nicht leben kann. Die Masse Ihres Raumschiffs erhöht die benötigte Energie erheblich. Die Alternative ist, jeden Tag 69 Kopien von jedem Lebewesen auf der Erde zu nehmen und sie in die Schiffsmotoren einzuspeisen!

Ich denke, Sie könnten Asteroiden oder Kometen sammeln und diese verwenden ... Ich meine, das Leben ist nicht selten oder so etwas . Der gewaltige Schlund des Todes, der dieses Schiff ist, würde nicht bemerkt werden, da bin ich mir sicher. Außerdem höre ich, dass das Leben eine erneuerbare Ressource ist.

Esch. Das wird ein Problem. Okay, ich habe in meiner Frage einen Fehler gemacht und Petatonen anstelle von Teratonen gesagt (die Masse dieses Schiffes würde irgendwo bei 5,5e15 kg liegen). Wenn Sie dieses neue Gewicht verwenden und davon ausgehen, dass es entweder 10 oder 100 Jahre dauert, um die volle Geschwindigkeit zu erreichen, anstatt 1, um wie viel wird der Energiebedarf reduziert? Könnten Sie die Schwerkraftunterstützung großer Planeten nutzen, um den Stromverbrauch weiter zu reduzieren?
Sieht so aus, als hätten Sie dies aus dem "äußeren" Referenzrahmen berechnet. Nicht schlecht, denn "lächerlich groß" ist eine gute Antwort, aber es könnte erwähnenswert sein, dass die Zeit von innen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fließt und Ihre Ergebnisse möglicherweise nicht genau sind. (+1 von mir sowieso)
@Z.Schroder: Teratons statt Petatons reduzieren die Leistung um den Faktor tausend, wenn man 100 Jahre statt 1 nimmt, wird sie um den Faktor 100 reduziert. Sie brauchen jetzt also nur noch 5,477 * 10 ^ 10 Jahre, um auf Touren zu kommen. Sie können die Schwerkraftunterstützung verwenden, um etwas Geschwindigkeit zu gewinnen, aber nur an Orten, an denen es riesige Planeten gibt , und sobald Sie sich außerhalb eines Sonnensystems befinden, gibt es keine praktischen. Die Nutzung der Planeten des Sonnensystems könnte einige zehn Jahre verkürzen, aber die Auswirkungen auf 10 ^ 10 Jahre sind trivial. Sie brauchen viel mehr Leistung und ein viel leichteres Schiff.
@Mołot Stimmt, und ich habe überhaupt keine Art von Relativität berücksichtigt, aber mein Bauchgefühl sagt mir, dass diese Anpassungen nur eine schlechtere Aussicht machen, so schnell in die Nähe zu kommen.
@Z.Schroeder Die Wissenschaft ist ziemlich unversöhnlich, und ich muss leider mitteilen, dass John Dallmans Kommentar den Nagel auf den Kopf getroffen hat. Verringern Sie die Ladung oder verbrennen Sie viel in Ihren Antimaterie-Reaktoren.
Verwenden Sie alternativ Handwavium, um Energie aus dem Gewebe der Raumzeit oder so etwas zu extrahieren. Was uns die Wissenschaft sagt, ist, dass interstellare Reisen von biologischen Menschen so ziemlich ein Nichtstarter sind, wenn es keine Wissenschaft gibt, die über das hinausgeht, was wir bereits wissen.
Beschleunigung eines riesigen Raumschiffs
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v