Orbitaler Hyperloop für Annäherung an ccc?

Wir haben eine Reihe von "Orbitalkatapult"-Ideen, um Dinge in die Umlaufbahn zu bringen - die meisten beinhalten eine Art Schleife mit Magnetschwebebahn im Vakuum. Hier gibt es eine praktische Grenze für die Höchstgeschwindigkeit, da alles, was geschossen wird, durch die Atmosphäre gehen muss.

Was wäre, wenn wir diese Schleife im Orbit bauen würden, um einem Raumfahrzeug / einer Nutzlast Anfangsgeschwindigkeit zu verleihen? (Abgesehen von der Beseitigung der Sorge, durch die Atmosphäre zu verbrennen)

Was begrenzt die Geschwindigkeit eines Objekts in einem Hyperloop? Was hält uns davon ab, das Objekt in der Nähe von c zu beschleunigen?

Bearbeiten: Hat nichts mit Kopfgeld zu tun, aber die Kommentare haben mich zum Nachdenken gebracht - bringen Sie ein Objekt in die Umlaufbahn, strahlen Sie Energie darauf, um es schneller und schneller zu bekommen, während es sich noch in einer bestimmten Nähe zur Erde befindet, und lassen Sie es dann entkommen. Ich vermute jedoch, dass dies viel Energie verschwenden würde, um bei höheren Geschwindigkeiten im Orbit zu bleiben.

Energie. Etwas in der Nähe von c zu beschleunigen verbraucht wirklich viel Energie. Der Large Hadron Collider verwendet eine beeindruckende Energiemenge, um einzelne Kerne auf relativistische Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Ein ganzes Raumschiff wird ungefähr so ​​viel Energie wie die Anzahl der Atome im Raumschiff mal so viel Energie benötigen. (Ja, eine grobe Schätzung, aber nicht ganz falsch.)
Mir wurde klar, dass Energie ein Problem war, aber ich verstehe nicht, warum die Anforderung mit zunehmender Geschwindigkeit zunimmt. Ist es die Energie, die benötigt wird, um es schweben zu lassen und nicht durch eine Wand zu schlagen? Oder die Beschleunigung selbst?
Die Beschleunigung selbst braucht viel Energie, wenn man beschleunigen will C / 2 die kinetische Energie des Objekts sein wird ( γ − 1 ) M C 2 = ( 1 1 − ( C / 2 ) 2 / C 2 − 1 ) M C 2 = ( 2 3 − 1 ) M C 2 ≈ 0,15 M C 2 , also etwa 15% der Ruheenergie des Raumschiffes! Und wenn du es schneller haben willst, wird es nur noch schlimmer. Und das alles, bevor wir die tatsächlichen technischen Einschränkungen berücksichtigen.
ein Lasersegel könnte genau das tun. Die Starshot-Initiative will Mikrosegel auf bis zu 0,5 °C beschleunigen. Das Problem im Moment ist nicht so sehr die Physik, sie auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen, sondern einen zuverlässigen, ausfallsicheren Weg zu finden, um mit diesen Mikrosonden eine Rückverbindung herzustellen
@VSO Die Dinge sehen so aus, wie wir es bei niedrigen Geschwindigkeiten im Vergleich zu c erwarten. Willst du doppelt so schnell fahren? Beschleunigen Sie doppelt so lange mit dem gleichen Betrag. Aber wenn Sie sich c nähern, steigt die für die Beschleunigung benötigte Energie radikal an. Schließlich, wenn Sie sich c nähern, setzen Sie lächerliche Mengen an Energie ein, um es nur ein wenig zu beschleunigen. Das scheint seltsam, aber es ist ein sehr gut getesteter Teil der Speziellen Relativitätstheorie.
" Die für die Beschleunigung erforderliche Energie steigt radikal an. Wenn Sie sich schließlich c nähern, setzen Sie lächerliche Energiemengen ein, um es nur ein wenig zu beschleunigen. Das scheint seltsam, aber es ist ein sehr gut getesteter Teil der Speziellen Relativitätstheorie ." ah - das ist etwas, was ich nicht verstanden habe. Ich habe die Physik nach 301 oder so angehalten, nur irgendwie angenommen, es sei konstant, unter der Annahme eines perfekten Vakuums.
Selbst ein Schiff auf 0,1c zu bringen, wo die relativistischen Effekte marginal sind, kostet viel Energie. Ich habe kürzlich berechnet, dass die gesamte weltweite Energieproduktion für ein Jahr (2013 war die letzte Zahl, die ein schnelles Googeln ergab) ungefähr der kinetischen Energie von 1250 Tonnen bei 0,1 c entspricht. Und 1250 Tonnen sind kein großes Schiff.

Antworten (1)

Startschleifen sollten an einem Planeten befestigt werden, der praktisch unendliche Reaktionsmasse und Zugfestigkeit liefert, obwohl begrenzter Drehimpuls (Masse mal Geschwindigkeit mal Radius), der für hohe kreisförmige Umlaufbahnen um einen Planeten erforderlich ist . Ein großer Asteroid kann ein Reaktionsmassenanker sein, liefert aber nicht direkt Zugfestigkeit. Rotierende Haltegurte sind die beste Wahl für kleinere Körper.

Energie ist billig; Die Sonne emittiert 380 Billionen Terawatt. Ein Teil davon kann von Weltraumsolarsatelliten (SSPS) auf Rectennas gestrahlt werden, die Startschleifen mit Strom versorgen. Tatsächlich kann die Strahlpolarität zu kreuzpolarisierten Rectennas gedreht werden, wodurch die Antriebsmotoren der Startschleife direkt angetrieben werden. Die Umwandlungseffizienz von Strahlenergie in kinetische Energie des Fahrzeugs ist rectenna-begrenzt; Wenn das 80 % sind, dann können 10 Terawatt Strahlenergie 150 Tonnen pro Sekunde zu einer Konstellation von Bauhäfen bringen, mehr als 4 Milliarden Tonnen pro Jahr. Diese Energie kann mit weniger als 10 Millionen Tonnen SSPS erzeugt werden.

Angesichts des derzeitigen weltweiten Einführungsmarktes von weniger als 3000 Tonnen pro Jahr wird das noch eine Weile dauern, aber es ist schön zu wissen, dass es Raum für Wachstum gibt.

Eine Schleuder um den Mond ist eine Möglichkeit, einem schleifengestarteten Fahrzeug Drehimpuls zu verleihen, aber der Mond befindet sich nur zweimal im Monat in der richtigen Position dafür, während eine Schleife Tausende von Fahrzeugen pro Tag starten kann.

Ein amüsanter Trick besteht darin, einige der Fahrzeuge auf einen sehr hohen Höhepunkt zu bringen, eine kleine Rakete abzufeuern und dort oben viel Drehimpuls hinzuzufügen (kleine Geschwindigkeit mal großer Radius). Wenn das Perigäum der resultierenden Umlaufbahn das Apogäum eines direkten Starts von der Erde schneidet, können Sie den Impuls dort mit rotierenden Halteseilen oder einem Arnold/Kingsbury-Raumhafen austauschen. Siehe http://launchloop.com/ConstructionPort für laufende Arbeiten.

Willst du irgendwo mit Lichtgeschwindigkeit hin? Digitalisieren Sie sich und senden Sie die Informationen an einen entfernten Empfänger. Die Atome, aus denen Sie bestehen, sind so verbreitet wie Sternenstaub und neigen dazu, sich in weniger als einem Jahrhundert zu zerstreuen. Der Empfänger kann als kleiner Replikator zusammen mit Software zum Bau des Empfängers mit relativ langsamen Geschwindigkeiten gesendet werden. Dies ist eine enorme technische Herausforderung, aber winzig im Vergleich dazu, irgendetwas Größeres mit relativistischen Geschwindigkeiten zu bewegen (CERN LHC bewegt Nanogramm Protonen für Gigabucks - Maßstab davon). Menschen sind schließlich das Endprodukt winziger Replikatoren.

Der letzte Absatz ist letztendlich für eine Einzelperson sinnlos - sicher, Sie können eine Kopie senden, aber es gibt kein "Sie selbst" darin.
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