Rennen um den Rand eines Schwarzen Lochs

Bei Lichtgeschwindigkeit befindet sich eine stabile Umlaufbahn am Ereignishorizont. Wir fahren mit geringerer Geschwindigkeit, nicht wahr?

Raumfahrt: Die Anwendung der Orbitalmechanik von 1994 Erste 5 Minuten. Tolle Musik.

Was ich hier erklären werde, erfordert die Kenntnis aller Kepler-Gesetze (erste 5 Minuten). Wie Sie gesehen haben, sagt III Kepler das$\frac {(orbit\;radius)^3} {(orbit\;period)^2}$ist immer konstant . Das heißt, wenn wir näher kreisen, ist unser Weg kleiner und wir reisen schneller.

Wenn sich unser Start-/Zielpunkt also immer an der gleichen festen Position befindet und unsere Schiffe mit der gleichen Geschwindigkeit und Höhe vom Startpunkt aus starten, werden sie einen Körper umkreisen und niemand wird gewinnen. Aber wenn ein Schiff beim Start um ein paar m/s langsamer wird, wird es beginnen, an Höhe zu verlieren. Wie Sie wissen, ist Apoapsis (Apogee für jeden Himmelskörper) ein Punkt, an dem der Satellit die langsamste Geschwindigkeit hat. Unsere größte Geschwindigkeit wird also bei Periapsis sein. Also haben wir jetzt eine exzentrische Umlaufbahn. An einem Punkt sind wir niedriger und bewegen uns schnell, und an einem Punkt sind wir hoch und bewegen uns langsam. Das war II. Kepler-Gesetz. Aber zurück zum III. Gesetz, eine niedrigere Umlaufbahn bedeutet eine kürzere Periode, eine höhere Umlaufbahn bedeutet eine längere Periode. Aber was ist, wenn wir etwas zwischen einer niedrigeren und einer höheren Umlaufbahn haben? Etwas kleiner als eine hohe Umlaufzeit. Also wird ein Hardliner gewinnen, wenn er nicht mit einer Schleuder getroffen wird. Er wird ein wenig Treibstoff verbrauchen,

Und zurück zu diesem schwarzen Loch. Wir können eine stabile Umlaufbahn um ihn herum erreichen. Aber in der Nähe ist ein Bereich, in dem wir nur mit Triebwerken im Orbit bleiben können, und dann mit Ereignishorizont, yay. Aber ich bin nicht gut in relativistischer Physik, aber wir können so tun, als würde das Hardliner-Schiff die Ziellinie etwas schneller überqueren, wenn seine Flugbahn leicht geändert würde. Aus Sicht der Ziellinie wird das Weak-Line-Schiff von der gleichen Zeit betroffen sein wie der Beobachter am Ziel, aber das Hard-Line-Schiff wird von weniger Zeit betroffen sein. Aber da seine Entfernung kleiner und seine Geschwindigkeit größer war, kann dieses schwache Linienschiff auf keinen Fall gewinnen.

Entfernen Sie dies von Ihrem Plot, die Piloten haben keine Wahl.

Erstens hat der verwendete Kraftstoff keinen Einfluss darauf, wie nahe Sie kommen. Wie nah Sie kommen, hängt einfach davon ab, wohin Sie mit Ihrem Schiff zielen. Während Sie weit vom Schwarzen Loch entfernt sind, kostet dies wenig Treibstoff – wahrscheinlich nicht mehr als alle anderen Kurskorrekturen, die Sie vornehmen.

Zweitens, und der Grund, warum Sie dies fallen lassen müssen, ist, dass die Entfernung zum Schwarzen Loch einen großen Einfluss darauf hat, wie weit Sie sich drehen, wenn Sie am Schwarzen Loch vorbeikommen. Für jeden gegebenen Ablenkwinkel gibt es nur einen möglichen Annäherungsabstand. Ein Pilot, der zu tief (oder nicht tief genug) geht, kommt am Ende schlecht vom Kurs ab.

Update: Protector von Larry Niven hat eine relevante Szene. Brennan wird von vier Pak-Schiffen verfolgt. Er macht einen nahen Vorbeiflug an einem Neutronenstern und zerstört zwei der Schiffe, die ihn verfolgen, durch Gewehrfeuer, was Fackeln auf dem Neutronenstern verursacht. Die anderen beiden müssen ausweichen, was dazu führt, dass sie die Kurve nicht machen und am Ende 6 Monate in der Verfolgungsjagd zurückbleiben.

Die Person im näheren Raumschiff würde viel schneller in die Kurve gehen, aber nicht aus dem Grund, den Sie denken. Winkel sind in der Nähe eines Schwarzen Lochs nicht euklidisch. Deshalb biegt sich Licht um sie herum. Bei richtiger Flugbahn könnte der Rennfahrer in einer geraden Linie fahren und an seinem Startpunkt landen. Das ist wahrscheinlich das, wonach sie suchen würden.

Um die relativistischen Auswirkungen davon zu verstehen, empfehle ich, diese Beschreibung zu lesen, wie das funktioniert, um die Umlaufbahn von Merkur zu ändern . Das liefert Ihnen eigentlich alles, was Sie brauchen, um die zeitlichen Auswirkungen zu verstehen.

Nehmen wir zusammenfassend an, Sie umrunden das Schwarze Loch gegen den Uhrzeigersinn. Aus Sicht von Start/Ziel würde dich das Schwarze Loch beim Umfahren nach links ziehen. Es gäbe eine optimale Linie, bei der Nullschub Sie direkt zurück zur Ziellinie bringen würde. Wenn Sie etwas links von dieser Flugbahn (näher am Schwarzen Loch) eintreten, würden Sie den gesamten Pass nach rechts stoßen, damit Sie eine Flugbahn beibehalten können, die Sie zurück zur Ziellinie bringen würde.

Ja, der Weg wäre kürzer. Ja, durch die Zeitdilatation würde es aus Sicht des Fliegers weniger Zeit in Anspruch nehmen, aber es würde Sie nicht dazu bringen, schneller durch die Geometrie zu fliegen.

Die große Änderung wäre, dass Sie sich physisch schneller durch den Bogen bewegen würden, um diese Flugbahn beizubehalten. Die Menge an "schneller" würde von der Schubkraft abhängen, die Sie schaffen könnten, um sich auf Kurs zu halten.

Es würde einen zweiten Kurs geben, bei dem Sie das Schwarze Loch tatsächlich vollständig umrunden, bevor Sie seinen Einfluss verlassen, aber ich kann Ihnen nicht sagen, ob es tatsächlich schneller wäre.

Das Schiff, das den harten Linienkurs fährt, würde tiefer im Gravitationsschacht kreisen. Höchstwahrscheinlich würde jede Energie, die bei der Annäherung des Schwarzen Lochs eingespart wird, später zurückgegeben werden. Das Hardline-Schiff würde nicht nur eine kürzere Strecke zurücklegen, sondern auch auf eine größere Geschwindigkeit beschleunigen, während es tiefer in der Schwerkraft ist.

Nicht nur, dass das Schiff auf dem harten Linienkurs physisch zuerst das Ziel erreicht hätte, die Passagiere an Bord wären deutlich weniger gealtert. Sie würden denken, sie hätten das Rennen mit noch Jahren Zeit gewonnen.