Massenantriebe zum Starten von Fracht oder Raumfahrzeugen können auf zwei Arten verbessert werden. Entweder man erhöht die Beschleunigung (was die Wetware nicht so gut verträgt) oder man verlängert den Massetreiber. Wenn man die Verlängerung des Massetreibers konsequent zu Ende führt, bekommt man einen Ring um das gesamte Himmelsobjekt.
Das besondere Design denke ich an eine lange Magnetschwebebahn, die die Ladung einfach loslässt, sobald sie die gewünschte Geschwindigkeit und den gewünschten Vektor hat.
Allerdings habe ich mich gefragt, wie hoch eine realistische Startgeschwindigkeit wäre. Ich glaube nicht, dass Raumfahrzeuge von diesen Massentreibern mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit gestartet werden können (oder sollten). Aber was wäre der limitierende Faktor?
Angenommen, Ihr Energiebudget ist wirklich riesig (jedes Zivilisationsgebäude ist wahrscheinlich nahe daran, ein K2 zu sein), Sie haben Supraleiter bei Raumtemperatur, eine anständige Abschirmung gegen Magnetfelder (nehmen Sie an, dass sie eine Art fortgeschrittenes Metamaterial haben) sowie Kohlenstoff - Allotrope Baumaterialien.
Hier gibt es viele Annahmen, wie z. B. Supraleiter bei Raumtemperatur und unbegrenzte Energie. Aber ok, los gehts.
Einschränkungen
Unter der Annahme einer K2-Zivilisation ist die einzige wirkliche Einschränkung die Physik selbst. Für alles Folgende nehme ich die Erde als Startplattform an.
Erde zu den Sternen
Die Erde hat einen Umfang von 40,075 km . So oder Maximum Rail (unter der Annahme, dass kein Spiralmuster vorhanden ist) ist 40,075 km lang. Der menschliche Körper ist für eine horizontale maximale Beschleunigung von etwa 6 g für 10 Minuten geeignet . Aber das ist nur für 10min. Nehmen wir also an, der normale, alltägliche Mensch kann 2G für unbegrenzte Zeit verarbeiten.
Dies ergibt eine maximale Beschleunigung von 2 G (=19,62 m/s²) für eine Streckenlänge von 40,075 km. Wir können die Gleichung v² = u²+2as verwenden . Dabei ist v die Endgeschwindigkeit, u² die Anfangsgeschwindigkeit, a die Beschleunigung und s die Spurlänge. Alles in SI-Einheiten.
Also v² = u²+2as
v² = (0m/s)²+2*(19,62m/s²*400750000m)
v² = 15725430000m/s
v = Quadrat(15725430000m/s)
v = 125401,07655 m/s /:1000
v = 125,40 km/s
Wir können also mit einer solchen Strecke und nur einer Umdrehung eine Endgeschwindigkeit von etwa 125,4 km/s erwarten.
Die Zeit für diese eine Umdrehung verkürzt sich natürlich, je schneller wir fahren. Wir können die Zeit t mit der Gleichung v = u+a*t finden . Dabei ist v die Endgeschwindigkeit, u die Anfangsgeschwindigkeit, a die Beschleunigung und t die Zeit.
v = u+a*t /-u
vu = a*t /:a
(vu:a) = t
v/a = t
125401,07655 m/s / 19,62 m/s² = t
t = 6391,4921789 s / 60
t = 106,524869648 min / 60
t = 1,77541449414 Std
Es würde also ungefähr 1,8 Stunden für die erste Umdrehung dauern.
Aber ich höre Sie fragen, warum ist irgendetwas davon wichtig? Nun, denn wie Sie sehen können, bringt uns eine Umdrehung wirklich nicht viel in Bezug auf Geschwindigkeit. Aber ich bin dabei, das Gegenteil zu beweisen.
Zeit der Schwerkraft
Die Erde hat eine Beschleunigung von 9,81 m/s². Und da ist diese Kraft, Sie kennen sie wahrscheinlich, die Zentripetalkraft. Wenn Sie darüber nachdenken, ist dieser Mass Driver nichts anderes als ein riesiger Zentripetalkraftgenerator.
Wie groß wäre diese Kraft also bei einer Geschwindigkeit von 125,4 km/s?
Erstens weiß ich, was Sie denken, "aber zeigt die Zentripetalkraft nicht nach innen?" Und ja, das tut es, aber es spielt keine Rolle, da der nach außen zeigende Vektor derselbe ist. Magie.
Die Gleichung, um die Kraft zu erhalten, ist einfach F_z = m*v² / r . Wobei, oh Gott, wir haben ein Problem. Wir brauchen Masse, nicht wahr? Und da liegst du falsch. Wir suchen nur nach der Zentripetalbeschleunigung. Wofür die Masse nicht benötigt wird. Denn :
F = m*a
F_z = F
m a = m v² / r -> m kürzt sich heraus
a = v² / r
a = (125401,07655 m/s)² / 6371000 m
a = 2468,28284412 m/s
a = 2,4 km/s
Ja, das ist richtig, wenn Sie mit 125 km / s entlang einer Schiene schießen, werden Sie mit einer Geschwindigkeit von 2,4 km / s nach oben geschoben, was für alle Absichten und Voraussetzungen einer Beschleunigungskraft entspricht, da sich der Zug immer noch bewegt. Das heißt, diese 2,4 km / s sind Ihre effektive Schwerkraft.
Aber wir können es noch besser machen. Nehmen wir einen Zug ohne Masse und nur einen 80 kg schweren Menschen an, der mitfährt. In diesem Fall gilt F_z = m*v² / r.
Fz = m*v² / r
Fz = 80 kg*(125401,07655 m/s)² / 6371000 m
Fz = 197462,62753 N
Und da F = m*a, können wir nach a auflösen, indem wir das alte swiggity swoody machen
F = m*a -> /a
w/m = a
197462,62753 N / 80kg = a (Beschleunigung erhalten wir, weil N = kg*m/s²)
a = 2468,28275 m/s²
a = 2,4 km/s²
Also ja, das sollte keine Überraschung sein. Die momentane Geschwindigkeit ist die gleiche wie die allgemeine Beschleunigung. Und wie wir wissen, spielt die Masse keine Rolle, wenn es um Beschleunigung geht (in einfachen Worten).
Die Probleme
Ich denke also, dass Sie anfangen können, das Problem zu sehen. Theoretisch könnte eine Schiene entlang des Planeten Dinge auf sehr hohe Geschwindigkeiten bringen. Aber der zentripetale Vorlauf / die Beschleunigung sieht das wirklich nicht so. Die meisten Elektronikgeräte würden bei einer Beschleunigung von 2,4 km/s² sterben. Ganz zu schweigen davon, dass kein Mensch dort lebend herauskommt.
El Antwort
Aber Ihre Frage war, wer das schnell bekommen könnte. Nun, um auf die Frage zurückzukommen, wie viele G´sa Human verarbeiten können, es sind ungefähr 2G. Alles, was wir tun müssen, ist, um es einfach zu machen, nach sagen wir 20 m/s² zu lösen.
Wir können a = v² / r verwenden und einfach nach v² auflösen. Wie dies ist oder Endgeschwindigkeit.
a = v² / r
a*r = v²
sqrt(a*r) = v
v = Quadrat(20m/s)*6371000 m))
v = 11288,0467752/s
v = 11,288 km/s
Eine Endgeschwindigkeit für ein solches System, das für Menschen bestimmt ist, liegt also bei etwa 11,3 km/s. Was wirklich schnell ist.
Unter der Annahme, dass normale Fracht etwa 100 G aushalten kann, haben wir eine Geschwindigkeit von:
a = v² / r
a*r = v²
sqrt(a*r) = v
sprt(100 9,81 m/s² 6371000 m) = v
v = 79056,6316004 m/s
v = 79 km/s
Ti lösen
Nun, das alles scheint ein bisschen BS zu sein. Sie haben diese lange Strecke und das Beste, was wir erreichen können, sind 80 km/s? Aber wirklich, der einzige Grund, warum wir begrenzt sind, ist die Form. Wenn es eine Linienstrecke ohne Kurve wäre, könntest du so schnell fahren, wie du willst. Es gibt keine Aufwärtskraft.
Ganz zu schweigen davon, dass ich gerne ein Gleis sehen würde, das auf der Erde hängt und an dem die 100-fache Schwerkraft zieht, sobald Ihr Superzug darüber fährt.
Alles in allem ist es eine sehr ungeschickte Idee, so etwas zu bauen.
Entschuldigung für Tippfehler, ich bin Deutscher D:
Kurze Antwort:
Das heißt, wenn wir 2 g tolerieren können, können wir bis zu 8 + 16 = 32 km / s erreichen. Wenn 3 g toleriert werden können - 8 + 32 = 40 km / s
Auch als Massenbeschleuniger ist ein reiner Weltraumlift nicht gut geeignet. Bei einer Länge von 150 000 km und einer Beschleunigung von +1 g (also Gesamtbeschleunigung einschließlich Schwerkraft auf Meereshöhe beträgt 2 g) können Sie bis zu 27,4 km/s erreichen und mit +2 g (3 g auf Meereshöhe) - 38,7 km/ s (und ich berücksichtige nicht einmal die Coriolis-Kraft)
KerrAvon2055
Max Mustermann
Kadenz