Stärkster Sublight-Motor für Raumschiffe? [geschlossen]

Bitte gehen Sie von folgendem aus:

  • Die strukturelle Integrität ist kein Problem, Beschleunigung schadet dem Schiff/den Passagieren nicht
  • Auf dem Schiff gibt es eine reichliche Energiequelle, die für fast alle Zwecke ausreicht.
  • FTL ist nicht möglich.
  • Alle verwendeten Technologien sollten Extrapolationen der aktuellen Technologie oder plausible Erfindungen innerhalb des nächsten Jahrtausends sein. Im Grunde alles, was nicht gegen das aktuelle Verständnis von Naturgesetzen verstößt. Und ja, ich bin mir bewusst, dass 1. und 2. diese brechen, zumindest wahrscheinlich.
  • Kollisionsvermeidung und alle anderen Probleme mit sehr hohen Geschwindigkeiten können vernachlässigt werden.

Was wäre unter diesen Bedingungen der schnellste Raumschiffmotor oder der mit der schnellsten Beschleunigung? Was könnte dieses schlanke Schiff auf einen signifikanten Bruchteil von c bringen und es wieder (relativ) zum Stillstand bringen?

Wenn Sie sagen, dass strukturelle Integrität kein Problem ist, bedeutet das, dass das Schiff keinen Schaden erleidet, egal wie ich mein Schiff beschleunige? Sollen wir davon ausgehen, dass das Schiff aus Unobtainium besteht?
Ja, grundsätzlich. Es ist eine Technologie namens "Stasisfield" und wird verwendet, um den Umgang mit diesen Effekten zu vermeiden :)
Ob Sie es glauben oder nicht, Ihr Raumschiff muss sich überhaupt nicht bewegen, außer vor Aufregung zu taumeln, stattdessen errichtet Ihr Schiff eine Hüllenblase und fährt damit durch den Weltraum. Da Sie jedoch angegeben haben, dass FTL nicht möglich ist, wird es einige größere Probleme geben, lol.
Warum nutzen Sie nicht einfach die „Quelle der reichlichen Energie“ direkt für den Schub und fügen dem Auspuff möglicherweise zusätzliches Treibmittel als „Nachbrenner“ hinzu?
40 Generationen Entwicklungszeit machen diese Frage zu weit gefasst, in der realen Welt, die uns vom Eisenzeitalter zum Weltraumzeitalter führt, und wir scheinen Dysons Vorhersagen einer beschleunigten Beschleunigung der Entwicklung zu folgen. Ich glaube nicht, dass irgendjemand vorhersagen kann, wo Wir werden um 3000 n. Chr. sein
@Ash Bitte suchen Sie nicht nach alten Fragen, um sie zu schließen. Der Umfang der Website hat sich im Laufe der Zeit geändert; Diese Frage war vollkommen akzeptabel, als sie vor 25 Monaten gestellt wurde, und wurde seit 5 Monaten nicht wiederbelebt. Wenn die Frage heute wiederbelebt worden wäre, wäre es in Ordnung, sie zu schließen.
@Frostfyre Entschuldigung, ich schaue in der Regel nicht nach, wenn eine Frage gestellt wird.

Antworten (6)

Atomwaffen.

Werfen Sie sie einfach hinten raus und halten Sie sich fest.

Wenn Sie sich keine Gedanken über Beschleunigung, strukturelle Integrität oder Energiespeicherung machen müssen, sollten Sie einfach auf der Schockwelle aufeinanderfolgender nuklearer Detonationen reiten. Siehe Projekt Orion und allgemeiner nuklearer Impulsantrieb für weitere Informationen.

Es erstaunt mich immer wieder, wie oft die Antwort auf die Frage „Machen Sie ein Schiff schnell“ Projekt Orion lautet. Jeden. Zeit. :)
@Green Ja, es ist eines dieser Dinge, bei denen Leute in diese Community kommen und wir sagen: "Was meinst du damit, dass du nichts über Project Orion weißt? Jeder weiß über Project Orion Bescheid."
Scott Manley macht eine so gute Einführung in dieses Projekt. youtu.be/vwrLR2kv5KA

Neue Antwort:

NAPR

AKA Atom- oder Antimaterie-Photonenraketen

Wenn Sie keine strukturelle Integrität oder Energiespeicherung haben, können Sie leistungsstarke Kernreaktoren verwenden, um intensive Temperaturen zu erzeugen, bis zu dem Punkt, an dem Schwarzkörperstrahlung Schub erzeugt.

Eine mit Antimaterie-Materie angetriebene Photonenrakete würde den maximalen c-spezifischen Impuls erhalten; Eine Antimaterie-Materie-Vernichtungsversion könnte für die Raumfahrt verwendet werden.

Beachten Sie jedoch, dass die Beschleunigung für diese Methode praktisch Müll ist. Er hat aber theoretisch die höchste Endgeschwindigkeit, auch wenn Beschleunigung und Verzögerung schlecht sind.

Wenn Ihnen die Beschleunigung wirklich so wichtig ist, lesen Sie bitte meine "alte Antwort" (oder Samuels).

Alte Antwort unten:

NPR

AKA Nuclear Pulsraketen.

Angesichts Ihrer aufgeführten Anforderungen glaube ich, dass eine Nuclear Pulse Rocket die Antwort auf Ihre Frage wäre. Sie können nukleare Explosionen verwenden, um den erforderlichen Schub zu erzeugen.

EDIT: Samuel hat mich geschlagen, um es zu posten, aber als Alternative:

Betrachten Sie die Antimaterie-Version des NPR. Wenn Sie dieselbe Theorie anwenden, sollten Sie in der Lage sein, noch höhere Beschleunigungen und Geschwindigkeiten zu erreichen.

Es sieht so aus, als hätte NAPR nur einen bestimmten Impuls von c/1000, oder lese ich das falsch? Das Maximum von 0,1 mm / s ^ 2 ist eine ziemlich schreckliche Beschleunigung :) Für NPR besteht der einzige Unterschied der Antimaterie -Version meines Wissens darin, dass kleinere Ladungen verwendet werden können, nicht dass sie "noch höher" zulässt Beschleunigungen und Geschwindigkeiten“. Gab es eine andere Methode, auf die Sie sich bezogen?
@Samuel Ich habe erwähnt, dass die Beschleunigung schlecht für NAPR ist. Die Gewinnsituation mit dem NAPR ist, dass Sie VIEL "Treibstoff" haben, da Sie nur Schwarzkörperstrahlung verwenden, und da es keine Größen- oder Energiebeschränkung gibt, können Sie lächerlich massive Stromgeneratoren haben (Atom ODER Antimaterie). Mit dem NPR erzeugen Antimaterie-Explosionen viel mehr Energie, daher sollte es schneller beschleunigen (unter der Annahme, dass die Ladungsgröße gleich bleibt).
@Samuel Korrigiere mich jedoch, wenn meine Logik falsch ist.
Wie Sie sagen, gibt es keine Größen- oder Energiebeschränkung, daher ist es in beiden Fällen selbstverständlich, "viel Kraftstoff" zu haben. Das heißt, Effizienz kommt nicht wirklich ins Spiel. Wie bekommt man mehr Energie als E= mc^2? Sie sprechen wieder nur von Effizienz, indem Sie die Gebühren auf die gleiche Höhe begrenzen. Ich sage nicht, dass es nicht funktionieren wird, ich sage nur, dass es nicht besser/schneller ist.
@Samuel Wirklich nicht? Ich bin mir nicht sicher, ob ich verstehe, was du meinst (aber ich bin kein Naturwissenschaftler, also liege ich wahrscheinlich falsch). Die NAPR hat die höchste Höchstgeschwindigkeit, da eine ideale Photonenrakete (von der wir aufgrund der angegebenen Anforderungen ausgehen können) vom Verhältnis End- und Anfangsmasse abhängig ist - eine superhohe Anfangsmasse mit einer sehr niedrigen Endmasse würde es Ihnen ermöglichen, Geschwindigkeiten zu erreichen extrem nahe an der Lichtgeschwindigkeit. Die Abgasgeschwindigkeit von 19 bis 31 km / s des NPR ist nicht einmal annähernd die Lichtgeschwindigkeit des NAPR-Abgases, und IIRC Sie können nicht schneller als Ihre Abgasgeschwindigkeit fahren.
Natürlich können Sie das, die Abgasgeschwindigkeit bestimmt nicht Ihre Höchstgeschwindigkeit. Siehe diese verwandte Frage .
@Samuel Ich habe nicht nachgerechnet, um zu sehen, was besser ist ... und ich habe nicht vor, da ich keine Ahnung habe, was diese Frage sagt. Auf jeden Fall hast du wahrscheinlich Recht :P Aber ich sehe jetzt, dass die Abgasgeschwindigkeit nicht die Höchstgeschwindigkeit bestimmt. Wenn Sie technische Korrekturen an meiner Antwort vornehmen möchten, können Sie diese gerne direkt vornehmen =)

Wenn es wirklich unbegrenzte Energie gibt, würde ich keinen Brute-Force-Ansatz wie Kernimpulsmotoren verwenden. Der begrenzende Faktor ist die Reaktionsmasse oder der Kraftstoff, daher muss die Abgasgeschwindigkeit des Motors so hoch wie möglich sein.

Teilchenbeschleuniger, um Ihre Reaktionsmasse in die Nähe von Lichtgeschwindigkeit zu bringen?

Es wird wahrscheinlich viel Platz brauchen und nur langsam beschleunigen. Und auch magnetische Monopole könnten hilfreich sein, wenn das Scifi des OP es hat.

Ich gehe davon aus, dass der Schub, über den wir sprechen, darin besteht, große Mengen an Reaktionsmasse so hart wie möglich nach hinten zu werfen. Wenn Sie kontinuierlich mit 1 g stoßen können, IIRC, werden Sie innerhalb weniger Wochen einen nennenswerten Bruchteil von c erreichen.

Angesichts der unbegrenzten Energie, um diese Masse zu beschleunigen, stellt sich die Frage, woher diese Reaktionsmasse kommt. Das Mitnehmen ist keine praktische Lösung, da Sie alles, was Sie mit sich führen, auch beschleunigen müssen. Aber ich denke, es gibt zwei Lösungen, die die Physik dehnen, ohne sie vollständig zu brechen.

1) der Bussard-Ramjet. Tragen Sie genug Reaktionsmasse, um auf kritische Geschwindigkeit zu beschleunigen und wieder abzubremsen, und sammeln Sie für den Rest interstellaren Wasserstoff. Das Problem, wie ich es sehe, ist, dass sich der Wasserstoff bereits "rückwärts" bewegt, sodass Ihre Gewinne mit der Zeit abnehmen werden.

2) Nehmen Sie an, dass die Masse ein Vektor und kein Skalar ist, und verwenden Sie Handwavium, um sie in die komplexe Ebene zu drehen. Wenn die Trägheit eine Funktion der realen Komponente ist, können Sie zusätzliche Masse tragen und mit realer Masse schieben. Ja, dies verletzt die Erhaltung der kinetischen Energie. Aber da die Physiker jetzt sagen, dass die Ausdehnung des Weltraums gegen die Energieerhaltung verstoßen kann, bin ich damit einverstanden.

Ziehen Sie für eine Energiequelle die Verwendung einer Mikrosingularität in Betracht. Atomwaffen wandeln nur einen winzigen Bruchteil der Materie in Energie um. Ein Schwarzes Loch konvertiert viel mehr. Außerdem ist die Physik von Schwarzen Löchern weniger bekannt als die Physik im flachen Raum, sodass Sie mehr Platz für Handwavium haben.

Eine der schnellsten bekannten Antriebstechnologien ist der "Magneto Plasma Dynamic"-Antrieb. Aber es ist nicht mächtig. Es ist mehr oder weniger das Gegenteil von Chemical Rockets, die kraftvoll, aber nicht schnell sind. Ich denke, es könnte möglich sein, diese beiden zu kombinieren, insbesondere unter Ihren Umständen

Das nächste Jahrtausend? Das sind 40 Generationen, Sie sprechen da wahrscheinlich von mehreren Paradigmenwechseln , fast alles, was Sie in einem harten Science-Fiction-Roman gelesen haben, ist zu gewinnen, und möglicherweise einiges von dem Zeug, das auch wirklich weich erscheint, das ist nicht wirklich nützlich.

Um Ihnen eine Art Antwort zu geben, konzentriere ich mich auf das, was ich als das obere Ende betrachte, und übrigens ein Stück Technik, das die Punkte zu Kollision, struktureller Integrität, Beschleunigung und Energie beantwortet: Gravitationsmanipulation, in David Brins Earth "Cavitronics" . die fiktive Wissenschaft, basierend auf aktueller Forschung (die sich zugegebenermaßen nur in der Theorie-/Mathematikphase befindet), das Gewebe der Raumzeit direkt zu manipulieren, um künstliche gravitative Singularitäten mit virtueller oder realer Masse zu erzeugen. Die Anwendungen dieser Technologie sind umfangreich und vielfältig, obwohl das Buch so ziemlich nur die Kraftwerksseite davon verwendet, macht Isaac Arthur hier ein wirklich gutes Video über die Verwendung künstlicher Schwarzer Löcher und diskutiert einige seltsame Antriebsideen, die sie verwendenhier .

Ich werde einen anderen Weg gehen; Wenn Sie riesige virtuelle Massen erzeugen können, können Sie riesige und sehr reale Gravitationsfelder erzeugen. Sie verwenden ein Feld, um das Schiff zusammenzuhalten und alles darin daran zu hindern, ein paar seitlich versetzte Felder zu zerquetschen, um potenzielle Impaktoren zu fangen, und einen wirklich großen Stürmer verschobenes Feld, um Beschleunigungen zu erzeugen, die denen ähnlich sind, die in Gravitationsschleudern zu sehen sind, außer dass sie erheblich größer sind. Wenn Sie Beschleunigungsbelastungen vollständig kompensieren können, und das können Sie wahrscheinlich, könnten Sie sofort aus dem Stand an den Rand von C und wieder zurück fahren.