Nachdem ich meine Frage über das Sehen von schwarzen Löchern auf Ihrem Weg zwischen den Sternen gestellt hatte, fragte ich mich auch nach anderen, weltlicheren Objekten. Schwarze Löcher wirken sich auf große Bereiche des Weltraums aus. Selbst wenn Sie nicht „in die Nähe“ kommen, kann dies Ihre Flugbahn beeinflussen. Die Antworten dort sind gut für Schwarze Löcher.
Nehmen wir nun an, wir reisen mit sehr hohen Geschwindigkeiten. Wie halten wir uns davon ab, zu platschen? Ich denke, es wäre katastrophal, mit etwa 0,75 Lichtgeschwindigkeit auf fast alles zu stoßen. Selbst etwas von der Größe einer Murmel hätte verheerende Folgen. (Möchte jemand rechnen?)
Ich weiß, der Weltraum ist riesig und es ist eigentlich ziemlich unwahrscheinlich, dass Sie jemals etwas zwischen Planeten treffen würden, geschweige denn zwischen Sternen, aber ...
Ich schätze also, wir müssten eine Art Deflektorschild für kleine Objekte haben, vielleicht sogar eine Möglichkeit, die Einschläge in Energie für das Schiff umzuwandeln. Aber irgendwann werden die Objekte gefährlich zu groß und Vermeidung wäre die bessere Idee. Wie können wir bei diesen Geschwindigkeiten Objekte von der Größe eines Pickups (oder größer vielleicht eines kleinen Berges) erkennen und vermeiden? Oder bestimmt unsere Reaktionszeit (Licht, das vom Objekt abprallt und zurückkehrt, um beobachtet zu werden + die Zeit, die das Schiff benötigt, um den Kurs anzupassen), wie schnell es sicher reisen kann?
Ich nehme an, das Schiff würde die Überwachung und Kursanpassungen vornehmen. Diese Frage bezieht sich auf herkömmliche Linearbewegungen. Ich möchte später eine Frage zu 'Alcubierre-Antrieben' stellen.
Im wirklichen Leben würde es sich nicht um Gestein oder gar Staubpartikel handeln, sondern um einzelne Atome. Das Vorhandensein einer kleinen, aber nicht unerheblichen Anzahl von Atomen/Ionen/Molekülen in einem beliebigen Volumen des Weltraums würde für jedes Schiff, das sich mit dieser Geschwindigkeit bewegt, enorme Mengen an Reibung und Strahlung erzeugen.
Die beste Lösung, die ich gesehen habe und die physikalisch realistisch ist, ist ein großes Magnetfeld (Ausdehnung von Tausenden von Kilometern) und ein Laser- / EM-Strahl, der stark genug ist, um jede Materie vor dem Schiff zu ionisieren. Sobald es ionisiert ist, wird das Gas/der Staub durch das Magnetfeld beeinflusst und kann entweder A) in die Schiffsmotoren für Treibstoff geleitet werden, wie im Bussard-Staustrahl , oder B) um das Schiff herum.
Größere Objekte sind im Universum äußerst spärlich und wenn Sie zufällig auf eines stoßen, sind Sie realistisch gesehen tot. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie es tun werden, aber nicht unmöglich. Sehr große Objekte konnten mit einem Teleskop gesehen und herumnavigiert werden.
Nur um zu beantworten, wie katastrophal die Murmel wäre:
oder alternativ z :
Das bedeutet, dass Murmeln, die Ihr Raumschiff / was auch immer mit 75% Lichtgeschwindigkeit treffen, die äquivalente Energie des 113-fachen der Hiroshima-Bombe liefern würden, aber bei 20% Lichtgeschwindigkeit wird sie erheblich reduziert, auf etwas mehr als die Hälfte der Hiroshima-Bombe Bombe. Es kann etwas weniger oder mehr sein, da diese ziemlich grob sind und Ihre eigentliche Frage nicht beantworten, aber los geht's. Ich habe mich nur gefragt.
In Star Trek wird der Navigational Deflector für alles Mögliche als Schild für genau diesen Zweck verwendet , um kleine Trümmer abzulenken, die sonst das Schiff beschädigen könnten. Es funktioniert zusammen mit dem Deflektorschild .
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Um einen Zusammenstoß mit Trümmern zu vermeiden, kann ich mir vorstellen, dass so etwas sehr wünschenswert wäre. Jede Art von Schild sollte jedoch ausreichen.
Star Wars verwendet den Navicomputer und Astromech-Droiden , um die umfangreichen Berechnungen durchzuführen, die für die Planung einer komplexen Reihe von Sprüngen durch den Weltraum erforderlich sind. Das anfängliche Plotten wäre mit akribisch kurzen Sprüngen erfolgt, um langsam die ungefähren Positionen großer Sternkörper zu zeichnen. Um bei großen Körpern zu helfen, die sich in gewöhnliche Hyperraumspuren bewegen (oder von Piraten bewegt werden!) Hier geht es natürlich nicht nur um Kollisionsvermeidung, aber das ist hier außerhalb des Rahmens, denke ich.
Star Wars hat auch einen eigenen Deflector Shield , der scheinbar Kollisionen oder Schäden jeglicher Art verhindern soll. Es gibt ein paar Hinweise darauf, dass Meteorschutz ein Vorteil ist, insbesondere die Sorte Particle Shield .
Ich denke, dies könnte einer der Fälle sein, in denen „Schifffahrtswege im Weltraum“ tatsächlich Sinn machen, da wir in der Lage wären, eine Raumlinie freizugeben und sicherzustellen, dass keine großen Objekte im Weg sind. Die beste Theorie, die ich mir vorstellen kann, ist die Deflektorstrahl-Theorie ... erkennen Sie das Objekt vor Ihnen und verwenden Sie eine Art Strahl, um es aus dem Weg zu schieben.
werde annehmen:
Nichts kann für diese Antwort schneller als Lichtgeschwindigkeit sein, da es das Beste ist, was wir derzeit wissen.
Wir können ablenken. Wenn sich ein Objekt direkt auf das Schiff zu bewegte, könnten wir es wirklich ablenken oder würden wir es einfach mit einem Deflektorstrahl zurückstoßen?
Nehmen wir an, ein Objekt ist 1 Lichtminute vor uns. Das würde bedeuten, dass wir es in 1 Minute mit einem Detektionsstrahl treffen könnten. Bei 75 % der Lichtgeschwindigkeit wären wir 45 Sekunden auf dem Weg dorthin, wobei 15 Sekunden verbleiben, bis der Detektionsstrahl auf das Objekt trifft. Wenn sich der Erkennungsstrahl umdreht und zurückprallt, sind wir ungefähr 51,5 Sekunden auf ihn zu (8,5 Sekunden entfernt). Wenn ein Lichtstrahl mit Lichtgeschwindigkeit sofort erzeugt werden könnte (angenommen, eine Zeit von null), haben wir dann 2,125 Sekunden Zeit, um ihn abzulenken ... was ich für unwahrscheinlich bis unmöglich halten werde. Natürlich können wir dies erweitern, sodass wir weiter als „eine Lichtminute“ vor uns erkennen, und ich müsste den Pfad hinuntergehen, wie lange es dauern würde, bis ein solcher Körper von unserem Pfad abweicht, um eine Vorstellung davon zu bekommen wie viele '
Beachten Sie auch, dass das Erzeugen dieses Strahls und das Projizieren nach vorne das Schiff, das ihn erzeugt, verlangsamt und mehr Antrieb benötigt, um das Fahrzeug auf 75% der Lichtgeschwindigkeit zu halten.
Ich würde denken, dass dies letztendlich zu dem Schluss führt, dass es zwei sehr unterschiedliche Reisestile geben würde ... einen, der mit deutlich langsamerer Geschwindigkeit ins Unbekannte geht, und einen, der bekannte Routen befährt, die absichtlich freigehalten werden (Weltraumautobahnen?), Wo Geschwindigkeit könnte deutlich schneller sein (dann kommen Sie in das Problem, dass ein langsameres Raumschiff Ihnen im Weg steht)
Als Erweiterung wäre ich neugierig, welche Art von Kraft erforderlich wäre, um die Richtung zu ändern, da einige Objekte vollständig vermieden werden müssten (sagen wir, es ist ein Komet, der in den Weg kommt).
Viel sicherer und schneller ist es, Hyperraumsprünge zu machen, bei denen Sie alle Bereiche mit Trümmern überspringen (diskontinuierlich bewegen). Um Hyperraumsprünge zu berechnen, müssen Sie natürlich in die Zukunft sehen (weil Sie dort früher ankommen als das Licht es kann), also brauchen Sie Gewürze von Dune :-)
Wie erkenne ich Dinge, die mit 75 % Lichtgeschwindigkeit auf dich zukommen? Radar.
WIRKLICH LEISTUNGSSTARKES RADAR
Eine Scifi-Serie, die ich gelesen habe, hatte Schiffe mit Radar, Lidar und anderen Sensoren, die so leistungsfähig waren, dass sie auf kürzere Distanzen tatsächlich als Waffen fungieren würden. Dies ist notwendig, da Sie eine wirklich große Reichweite benötigen, um Objekte zu erkennen, damit Sie ausweichen können. Und das nur bei 20% Lichtgeschwindigkeit.
Die Mathematik ist schlecht. Sie müssen einen Kegel vor Ihrem Schiff mit genügend HF besprühen, um ein Rücksignal von allem zu garantieren, das groß genug ist, um Sie zu verletzen, und weit genug entfernt ist, um zu reagieren. Dinge, die groß genug sind, um dich zu verletzen, sind ziemlich klein und du näherst dich ihnen sehr schnell.
Ich werde das jetzt nicht nachrechnen, aber ich vermute, dass das Schiff keine zusätzlichen Laserwaffen benötigt. Jeder, der dumm genug ist, sich ihm zu nähern, kann seine einzelnen Atome in Plasma blasen lassen, indem er einfach gescannt wird.
Nur weil es noch keiner angeboten hat...
Wie wäre es mit Larry Nivens Sklavenstasisfeld? Er beschreibt es als eine Raum-Zeit-Blase, in der die Zeit effektiv angehalten wird. In der Blase eingeschlossene Objekte können in keiner Weise von Objekten außerhalb beeinflusst werden.
Für eine lange Reise ins All bringen Sie sich also einfach auf Ihre gewünschte Reisegeschwindigkeit und drehen dann das Feld ein. Ihr jetzt unverwundbares Schiff schießt vorwärts, entlang Ihres gewünschten Kurses, krachend durch das kleine Zeug und bohrt sich durch oder prallt von dem größeren Zeug ab. Dann schaltet sich das Feld zu einer vorher festgelegten Zeit (gesteuert von einer verherrlichten Eieruhr und einem Beschleunigungsmesser, die beide außerhalb des Stasisfeldes in einer stark abgeschirmten Box aufbewahrt werden) aus, sodass Sie "aufwachen" und sehen können, ob Sie es tun irgendwo in der Nähe sind, wo Sie hin wollten. Wenn nicht, drehen Sie das Schiff, erhöhen Sie die Geschwindigkeit und wiederholen Sie den Vorgang.
Also meine Antwort auf Ihre Frage, wobei Mr. Niven alle Anerkennung gebührt, ist, dass Sie nicht um die Dinge herum navigieren, die Ihnen im Weg stehen. Du pflügst einfach weiter.
Es ist kein Problem.
Wenn wir in den Grenzen der Wissenschaft bleiben wollen: edit: und Technik
Die einzige Möglichkeit, innerhalb der Grenzen der Physik, wie wir sie heute kennen, zu reisen, besteht darin, langsam zu reisen, in einem Mehrgenerationenschiff, in einem gewissen Winterschlaf. Bei einer solchen Geschwindigkeit ist das Erkennen von Hindernissen einfacher und Sie haben mehr Zeit, sie mit einem Laser zu beseitigen (was weniger Einfluss auf Ihren Vorwärtsdrang hat, als eine Kugel abzufeuern, um ein solches Objekt zu zerstören).
Natürlich macht es weniger Spaß, so langsam zu reisen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen neuen physikalischen Ansatz zu entdecken. Wie diskontinuierliche Sprünge im Hyperraum, aber diese liegen nicht innerhalb der Grenzen der Gesetze der Physik.
Wenn Sie sich an die Gesetze der Physik halten wollen, um dies zu lösen, werden Sie nicht in der Lage sein, eine solche Geschwindigkeit zu erreichen, und wenn Sie die Physik ignorieren, können Sie Hindernisse per Hyperjump oder Traktorstrahl überspringen oder was auch immer Ihre Vorstellungskraft will.
Bearbeiten: Zahlen von relativistischer Rakete bereitgestellt
Siehe auch http://en.wikipedia.org/wiki/Space_travel_using_constant_acceleration
Aus diesem Grund behaupte ich, dass es nicht möglich ist, mit solchen Geschwindigkeiten zu reisen (innerhalb der Grenzen der Physik und Technik, wie wir sie heute kennen), sodass Sie für solche Geschwindigkeiten keinen Schutz benötigen. Und ich stimme zu, dass es weniger Spaß macht, als wie in Hollywood-Filmen herumzuzoomen. Harte Bohnen.
Mit anderen Worten: Wenn wir über (jetzt unbekannte) Technologie und Technik verfügen, die in der Lage sind, solche Schiffe zu bauen, wäre der Schutz dieser Schiffe eine relativ einfache Aufgabe. Deshalb sage ich, dass es kein Problem ist.
Edit2:
Die Physik funktioniert weiterhin, auch wenn einige Leute meine Antwort lieber ablehnen, wenn ich sie an unbequeme Fakten erinnere.
Bearbeiten: Längenkontraktion - das ist ein cooler Teil der Relativitätstheorie:
Keines der fiktiven Beispiele ist "harte SF", von der ich annehme, dass die Frage mit wissenschaftsbasiert gemeint ist .
Eine realistische Antwort ist, dass Objekte weit genug entfernt erkannt werden müssen, um etwas dagegen zu unternehmen. Ein echter magnetischer Schild funktioniert für Gas und Weltraumstaub, wenn er nach vorne gerichtet ist; Beim Verzögern macht der Auspuff den Weg frei. Größere Gegenstände, die von Lidar gefunden werden, können auseinander gesprengt oder von einer vorgezogenen Gegenmaßnahme getroffen werden. Ich nehme an, die sollten getroffen werden, um die Debis aus dem Weg zu werfen. Schließlich nimmt ein statischer Schild Einschläge auf. Dies kann Ihr Reaktionsmassenspeicher in Form von Eis oder ein Turm aus Platten mit Lücken dazwischen sein, um Ereignisse vom Schiffskörper zu isolieren.
Kurz gesagt, Sie haben drei Möglichkeiten: Aus dem Weg gehen, es aus dem Weg räumen oder den Treffer hinnehmen.
Alastair Reynolds hat in seinen Büchern eine ziemlich nette Art, damit umzugehen. Wenn ich mich richtig erinnere, lösten die Schiffe in seinen Büchern das Problem, indem sie den Rumpf in eine sehr dicke (ich glaube, es waren etwa Hunderte von Metern) Eisschicht einwickelten. Alle kleinen Partikel würden auf das Eis aufprallen, ohne das Schiff selbst direkt zu beschädigen. Es schien plausibel, als ich es las, aber ich kann mich nicht wirklich an alle Details erinnern.
Genau dieses Thema wurde in Orson Scott Card's Serie namens Ender's Game angesprochen.
Genauer gesagt reisen wir in das Buch Ender in Exile.
Nur um ein bisschen Hintergrund zu werfen: Die Erde wurde von einer außerirdischen Rasse namens Formics angegriffen. Sie hatten eine viel bessere Technologie usw.
Achtung: Einige könnten es als Spoiler betrachten.
„All diese alten Videos, die Raumschiffe zeigen, die durch Asteroidenhaufen ausweichen – sie waren nicht wirklich weit weg. Denn wenn man mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf ein Wasserstoffmolekül trifft, wird eine riesige Menge Energie freigesetzt viel langsamer. Zerreißt dich. Jedes Abschirmungsschema, das sich unsere Vorfahren ausgedacht haben, erforderte so viel zusätzliche Masse oder kostete so viel Energie und damit Kraftstoff, dass es einfach nicht praktikabel war. Sie hatten so viel Masse, dass Sie sie nicht tragen konnten genug Treibstoff, um überall hinzukommen."
[...]
"Also, wie haben wir es letztendlich gelöst?" fragte Ender.
„Nun, natürlich nicht“, sagte der Kapitän.
„Das haben die Formics für uns erledigt“, freute sich der Kapitän. „Als sie hier ankamen, ja, haben sie Teile Chinas verwüstet und uns in den ersten beiden Kriegen beinahe verprügelt. Aber sie haben uns auch gelehrt. Die bloße Tatsache, dass sie hierher kamen, sagte uns, dass es möglich war. Und dann gingen sie nachdenklich hinter Dutzenden funktionierender Raumschiffe, die wir studieren können."
[...]
„Bitte sag mir nicht, dass es ein Ei ist“, sagte Ender.
Der Kapitän kicherte. „Sagen Sie es niemandem, außer den Motoren dieses Schiffes und all dem Treibstoff – sie dienen nur dazu, in der Nähe von Planeten und Monden und so weiter zu manövrieren. Und um das Schiff in Gang zu bringen. Sobald wir ein Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreicht haben, wechseln wir auf dieses Baby, und von da an geht es nur noch darum, die Intensität und Richtung zu kontrollieren."
"Von was?"
„Vom Antriebsfeld“, sagte der Kapitän. "Es war eine so elegante Lösung, aber wir hatten noch nicht einmal das Gebiet der Wissenschaft entdeckt, das uns dazu gebracht hätte."
"Und welcher Bereich ist das?"
„Starke Kraftfelddynamik“, sagte der Kapitän. „Wenn die Leute davon sprechen, sagen sie fast immer, dass das starke Kraftfeld Moleküle auseinanderbricht, aber das ist nicht die wahre Geschichte. Was es wirklich tut, ist die Richtung der starken Kraft zu ändern. Moleküle können einfach nicht zusammenhalten, wenn die Kerne aller konstituierenden Atome beginnen mit Lichtgeschwindigkeit eine bestimmte Bewegungsrichtung zu bevorzugen."
Ender wusste, dass er über Fachbegriffe redete, aber er hatte das Spiel satt. „Was Sie sagen, ist, dass das von diesem Gerät erzeugte Feld alle Moleküle und Objekte, auf die es trifft, in Bewegungsrichtung nimmt und die starke Kernkraft nutzt, um sie mit Lichtgeschwindigkeit in eine einheitliche Richtung zu bewegen. “
Ich hatte gerade eine neue Idee.
Betrachten Sie einen "Löschkanal" beim Senden von Daten. Wenn Sie eine Ressource an ein anderes Sternensystem senden, teilen Sie sie in kleine Lasten auf (z. B. n Lasten) und fügen Sie Redundanz hinzu, indem Sie (n + k) Lasten starten.
Wenn dies eine Seed-Infrastruktur ist, um eine sich selbst reproduzierende Herstellungsfähigkeit aufzubauen, dann kann der Elternteil weiterhin "Pakete" senden, während er sie herstellt.
Es wird mit einem gewissen Transportverlust gerechnet. Nur n (irgendwelche n der Menge) müssen sicher ankommen.
Offensichtlicher Ansatz, wenn er so gestaltet wird. Was ist mit Menschen? Nun, warum senden wir nicht Informationen per Laser (oder was auch immer) und rekonstruieren auf der anderen Seite? Oder die ganze Zeit als reine Software leben.
Wenn es einfacher ist, ein "Sneakernet" zu machen, als einen starken Laser zu strahlen, dann würden die Informationen, aus denen der Passagier besteht, auf die gleiche Weise behandelt und in die Sendungen aufgenommen.
Errichten Sie einfach einen Eisschild vor dem Raumschiff, um Stöße zu absorbieren.
Peter M. - steht für Monika
Schüsselwender
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Schüsselwender
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Zan Luchs
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Rex Kerr
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CJ Dennis
Lakey
Black holes affect large areas of space so even if you didn't get 'close' it could still affect your trajectory.
Denken Sie daran: Ein Schwarzes Loch beeinflusst den Weltraum nicht mehr als ein normaler Stern gleicher Masse. Wenn sich unsere Sonne in ein Schwarzes Loch verwandeln würde, gäbe es keinen Unterschied zur Erdumlaufbahn. Ohne zu sagen, dass sich auf natürliche Weise ein Schwarzes Loch mit 1,0 Sonnenmassen bilden könnte; Ich sage auch nicht, dass Schwarze Löcher nicht wesentlich massiver als 1,0 Sonnenmassen werden können. Nur auf die Grundlagen hinweisen.Schüsselwender
Lakey
Quetzalcoatl