Überlegungen zu hypothetischen Schiffskonstruktionen mit einem Gravitationsgenerator für den Antrieb? [geschlossen]

Bearbeiten: Ich erforsche eine Idee für eine hypothetisch mögliche Antriebsform für eine Science-Fiction-Geschichte. Meine Frage ist, ob andere Leute, basierend auf dem, was ich unten beschreibe, einige Ideen dazu haben, wie der Bau und Betrieb solcher Fahrzeuge funktionieren könnte.

Als allgemeiner Bereich für die Frage beschreibt dies keine Art von Warp-Antrieb oder FTL. Vielmehr schlägt es ein Was-wäre-wenn-Szenario vor, in dem ein Gravitationsfeld/eine Gravitationsquelle bei Bedarf vor einem Raumfahrzeug künstlich erzeugt werden kann.

Zunächst zwei Annahmen. Erstens hat die Schwerkraft ein Teilchen (im Gegensatz zu einem Nebeneffekt der Masse auf die Raumzeit. In der Physik-Community wird darüber viel diskutiert, aber vom Standardmodell unterstützt). Zweitens kann eine Technologie geschaffen werden, um Gravitonen nach Bedarf zu erzeugen.

Ok, stellen Sie sich eine mögliche Art von reaktionslosem Raumfahrzeugantrieb vor. Ein Schiff hat einen langen Vorsprung vor sich. Am Ende dieser Projektion befindet sich ein Gravitationsgenerator, der eine gewisse Gravitationsquelle erzeugt. Sagen wir 1G für das Beispiel.

Die Idee ist, dass ein solches Schiff im Wesentlichen eine Schwerkraft weit vor sich erzeugen könnte, in die es fällt. Es muss kein konstantes Feld sein. Vielleicht schaltet der Generator abwechselnd ein und aus, um die Dinge voranzutreiben.

Ich habe einige Ideen, wie die Interna eines solchen Handwerks konfiguriert werden könnten. Jedes Deck könnte so gebaut werden, dass die Böden immer zur Vorderseite des Schiffes zeigen. Um langsamer zu werden, dreht sich das Schiff um 180 Grad, sodass das Schwerefeld nun in umgekehrter Fahrtrichtung liegt.

Mit Ausnahme des hypothetischen Gravitationsgenerators kann ich mir vorstellen, solche Raumschiffe mit der heutigen Technologie zu bauen. Energiequellen können Solar, Spaltung, RTG usw. sein.

Was sind einige andere Überlegungen, die wir anstellen müssten, wenn wir ein solches Fahrzeug entwerfen?

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Es tut mir leid, aber könnten Sie bitte etwas genauer erklären, was Ihre Frage war? Ich meine, schreiben Sie am Ende Ihres Beitrags: "Also, meine Frage ist ..." Danke
Danke @EnderLook. Einige weitere Details hinzugefügt und den Wortlaut etwas aktualisiert.
Ich habe ein bisschen Schwierigkeiten, mir das vorzustellen, da das Bild immer dazu führt, dass ich versuche, mich an meinen Bootstraps hochzuheben. Jede Aktion erfolgt gleichermaßen in entgegengesetzte Richtungen. Wenn Sie Ihren Körper nach oben ziehen, ziehen Sie auch Ihre Hände nach unten. Wie schiebt man etwas vor sich her, was einen gleichzeitig anzieht? Etwas nach vorne zu schieben, schiebt dich auch gleichermaßen zurück. Aber eine andere Vision, die ich habe, ist das Surfen auf einer Gravitationswelle, wobei die Welle erzeugt wird, indem man etwas vor sich herschiebt.
@JustinThyme So denke ich darüber nach. Die Schwerkraft bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Die meiste Masse Ihres Raumfahrzeugs befindet sich hinter dem Generator. Wenn Sie es also gerade eingeschaltet haben, haben Sie Recht, da alles miteinander verbunden ist. Keine Bewegung. Aber wenn Sie es so einstellen, dass wenn die Gravitationswellen auf das Schiff treffen und der Generator ausgeschaltet ist, dann sollten Sie einen geringfügigen "Zug" in Richtung der Quelle der Welle bekommen. Wenn Sie dies immer wieder wiederholen, sollten Sie eine allmähliche Beschleunigung erhalten.
@Geuis Um darauf hinzuweisen, wo Justin meiner Meinung nach Probleme hat, ist das, was Sie beschreiben, im Grunde eine Aktion ohne eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion. Es gibt eine Kraft auf dem Schiff, aber es gibt keine entsprechende Reaktionskraft auf das Gerät, das die Gravitonen erzeugt. Wenn dies eine "echte" Gravitationsquelle wie ein Schwarzes Loch wäre, ist leicht zu erkennen, dass das Schiff zwar nach vorne gezogen würde, aber auch die Projektion zerquetschen würde, da das Schwarze Loch "schwer zu bewegen" ist.
Abgesehen von dem Aktions-ohne-Reaktions-Problem, das eine Menge Physik, wie wir sie kennen, durcheinander bringt, gibt es noch ein weiteres Problem. Gravitonen sind die postulierten Feldteilchen des Gravitationsfeldes, dh sie vermitteln die Gravitationskraft, die mit Verzerrungen der Raumzeit zusammenhängt. Derzeit wissen wir nur, wie wir die Raumzeit durch Masse verzerren können. Nun, eine genauere Art, Ihren Antrieb zu beschreiben, ist, dass es sich um ein Gerät handelt, das es dem Benutzer ermöglicht, ein Grübchen in die Raumzeit zu projizieren, ohne dass tatsächlich eine Masse vorhanden ist.
Was Sie beschreiben, klingt wie ein Surfer, der große Steine ​​hinter sich wirft, um eine Welle zu erzeugen, auf der er surfen kann, und dann wirft sie einen weiteren Stein, um eine weitere Welle zu erzeugen, und so weiter und so weiter. (Außer, dass es der Generator ist, der die Schwerkraftsteine ​​wirft). Die Energie für den Vorwärtsdrang kommt vom „Rock Slinger“ oder in diesem Fall vom Gravitationsgenerator. Solange Sie nicht versuchten, die Energie zurückzugewinnen, die Sie verwendet haben, um die Schwerkraft gut zu erzeugen, wäre es kein „Bootstrapping“.
@GretchenV Es scheint fast so, als ob dieser 'Generator' irgendwie das Higgs-Feld manipuliert. Da wir die vollständigen Auswirkungen des Higgs-Feldes auf die Schwerkraft nicht vollständig verstehen, was genau würde eine Verzerrung des Higgs-Feldes bewirken? Das würde natürlich erhebliche Mengen an Energie erfordern. Die Aktion-Reaktion-Sache wäre, dass die „Blase“ alles VORAUS ziehen würde, nicht nur das, was HINTER ihr war. Das Gegenteil wäre, auf der Erde eine Bombe vor dich zu werfen – sobald die Bombe explodiert ist, stößt sie dich zurück, aber auch alles VOR ihr zurück.
Wenn eine Bombe hochgeht, die vor Ihnen steht, stößt sie Sie zurück, aber indem Sie Sie zurückstoßen, wird der Ursprung der Explosion selbst nicht verschoben. Das heißt, wenn die Druckwelle Sie trifft, verlangsamen Sie die Druckwelle (entgegengesetzte Reaktion) und können die Druckwelle sogar zurücklenken, aber Sie schieben den Punkt der ursprünglichen Quelle der Druckwelle nicht weg. Aber das ist das Rätsel der Schwerkraft - wenn sie kinetische Energie verleiht, warum wird die Menge an Gravitationsenergie nicht verringert, wenn sie in eine andere Form umgewandelt wird?
Und nebenbei, wären die Gravitonen nicht gleichbedeutend mit „Reaktionsmasse“, obwohl sie masselos sind?
@JustinThyme Während das Higgs-Feld (oder besser gesagt der Vakuumerwartungswert ungleich Null) die meisten Teilchen mit intrinsischer Masse ausstattet, resultiert der größte Teil der Masse, die wir erfahren, aus der Bindungsenergie (Energie == Masse) von Quarks in Baryonen. Nun, dies ist World Building und es gibt kein Tag harte Wissenschaft oder wissenschaftsbasiert, daher ist es viel einfacher, eine praktikable relativistische Quantentheorie der Gravitation zu postulieren (wir haben im Moment keine davon), die Verzerrungen der Raumzeit zulässt (die Gravitonen erzeugen würden) ohne Masse. Die Aufhebung des Unglaubens ist der Schlüssel zur Diskussion über die Raumfahrt.
@GretchenV Also im Wesentlichen nah genug für Science-Fiction. Übrigens kann ich argumentieren, dass es eher Raum/Zeit als Raumzeit sein sollte, da die ersten drei Dimensionen multipliziert werden, um zur nächsten (im Zähler) zu gelangen, wie in Fläche = Länge x Breite, aber Zeit ist eine Dimension, die geteilt wird (im Nenner), um zum nächsten Level zu gelangen, wie in Geschwindigkeit = m/s oder Beschleunigung = m/s/s. Es macht es einfacher zu visualisieren, warum Sie nicht von 3D zu 4D wechseln können, so wie Sie von 2D zu 3D visualisieren. Sie teilen die Zeitdimension, multiplizieren sie nicht.
@GretchenV und sollte "Eigenmasse" nicht "Trägheitsmasse" sein?
"Zum Beispiel könnte jedes Deck so gebaut werden, dass die Böden immer zur Vorderseite des Schiffes zeigen." Wir nehmen die glatte Bewegung eines Videos aus einer schnellen Folge von Standbildern aufgrund der Persistenz des Sehens wahr. Gleiches gilt für die Verwendung von 60-Hertz-Beleuchtung, um unsere Räume zu beleuchten. Würde das schnelle Ein- und Ausschalten eines Schwerkraftgenerators den gleichen Effekt haben? Würden unsere Körper eine „Beharrlichkeit der Schwerkraft“ erfahren? Würde es jemals das gravitative Äquivalent zu „wir sehen, dass sich die Räder rückwärts drehen“ geben, weil sie sich etwas schneller drehen als die Hertzrate der Filmkamera, wenn etwas „fällt“?
@JustinThyme Ja, intrinsische Masse -> Trägheitsmasse, aber was die Raumzeit anstelle von Raum/Zeit betrifft, lesen Sie dies: en.wikipedia.org/wiki/Spacetime . In Bezug auf die allgemeine Relativitätstheorie ist der Abstand zwischen zwei Punkten in der Raumzeit wichtig. Geschwindigkeit und Beschleunigung sind abgeleitete Größen (und Geschwindigkeit ist ohnehin relativ - es kommt auf den Betrachter an)
@GretchenV Wir laufen Gefahr, zum Chatten geschickt zu werden, aber ich könnte Ihnen eine mathematische Abhandlung geben, die dafür spricht, es Raum / Zeit zu nennen.
Singularity Sky Mehr brauche ich nicht zu sagen, denke ich nicht.
Ich besitze diesen Roman. Hat nichts mit meiner Frage zu tun.

Antworten (2)

Einige Probleme

Ein Trog in der Raumzeit vor Ihrem Schiff wird nichts bewirken, es sei denn, es entsteht ein entsprechender Rücken dahinter. Es ist mehr wie das Surfen auf einer Welle der Raumzeit, als dass sie fällt. Es ist auch trägheitslos, also ist es technisch überhaupt keine Bewegung, sondern eine Ortsänderung, die ständig auftritt, wenn Sie den Raum um sich herum verzerren. Sie schlagen im Grunde nur einen pseudowissenschaftlichen handgewellten Weg vor, um einen Alcumbierre-Antrieb zu erzeugen, ohne exotische Materie, negative Masse oder buchstäblich astronomische Energiemengen zu verwenden. Dies ist jedoch mit einigen Problemen verbunden.

Der Trog fängt Sachen auf

Dieser Trog in der Raumzeit wird buchstäblich alles sammeln, was sich in den Weg stellt, und es zusammen mit dem Schiff bewegen. Das bedeutet jedes einzelne Staubkorn, jedes radioaktive Teilchen, jedes Wasserstoffatom, jedes hochenergetische Teilchen usw. usw. Sobald das Schiff anhält, wird es auf einer Bugwelle mit Lichtgeschwindigkeit entlang dem Weg getrieben, auf dem Sie unterwegs waren. Sie werden alles auslöschen, was Sie zu erreichen versuchen, indem Sie es einfach erreichen. Die Tatsache, dass wir solche verrückten Strahlungsausbrüche und katastrophalen Kräuselungen in der Raumzeit nicht feststellen, bedeutet, dass diese Reisemethode nicht funktioniert, dass es keine intelligenten Rassen gibt, die sie verwenden, oder dass unser Gravitationsmodell falsch ist. (Tipp: Unsere Beweise dafür, dass die Schwerkraft so funktioniert, wie sie es tut, sind ziemlich stark.) Aber es ist Science Fantasy, also muss es nicht absolut genau sein,

Katastrophale Gravitationsprobleme

Es stellt sich heraus, dass der radioaktive Partikel-Tsunami eigentlich eine kleine Nebenwirkung von etwas etwas Gruseligerem ist. Sehen Sie, diese Flutwelle hochradioaktiver Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, wird von einer Art Spritzwelle der Raumzeit getragen. Wenn Sie also Ihren „Sprung“ verlassen, werden Sie eine so große Raum-Zeit-Verzerrung freisetzen, dass seltsame Dinge zu passieren beginnen. Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein paar Wasserbälle in einem Pool angeordnet und ein Typ hat eine Kanonenkugel ins Wasser geschossen. Das, außer bei Planeten. Auch seltsame zeitliche Verzerrungen, die ich nicht schlau genug erklären kann, würden auch passieren, außer dass niemand in der Nähe wäre, um es zu sehen, da sie zu beschäftigt wären, sich in all der schrecklichen Strahlung zu Tode zu braten, um zu bemerken, dass ihr Planet in einen neuen fliegt Umlaufbahn, und da sie in der zeitlichen Verzerrung stecken, würden sie Ich merkte nicht, dass die Zeit sowieso nicht richtig floss. Die entsetzte Crew deines Schiffes sind jedoch externe Beobachter, also würden sie sie alle in wirklich irren, verzerrten Zeitraten sterben sehen, also ist das irgendwie nett. Wenn Sie nicht glauben, dass bei jedem Sprung ganze Sonnensysteme zerstört werden, müssen Sie dieses Handwavium herausbrechen und eine Lösung finden, warum dies nicht auch passiert.

Zeitliche Probleme

Obwohl die Alcumbierre-Raum-Zeit-Krümmungsmethode das Schiff nicht unbedingt kinetisch schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, unterliegt es dennoch vielen relativistischen Gesetzen in Bezug auf zeitliche Phänomene. Nämlich, dass, wenn Sie die Lichtgeschwindigkeit überschreiten, die Zeit tatsächlich beginnt, sich rückwärts zu bewegen. Das bedeutet, dass Sie tatsächlich irgendwo auftauchen würden, bevor Sie gehen. Dies verursacht alle möglichen verrückten Zeitparadoxe, die ich viel zu unintelligent bin, um sie zu verstehen. Aber es ist schlechtes Zeug. Schlimmes passiert, wenn du die Zeit unterbrichst. Sie benötigen wahrscheinlich mehr Handwavium und Mcguffinite, um dies zu beheben.

Letztendlich ist es kein Thema für die Story

Sehen Sie, FTL ist bereits nicht möglich. FTl ist so ziemlich buchstäblich Weltraummagie in jeder wissenschaftsbasierten Geschichte. Die Idee für Ihr Schiff kann so funktionieren, wie Sie es möchten, ohne die schrecklichen Auswirkungen des großen „Was wäre wenn“-Szenarios, in dem wir so tun, als würde FTL mit echter Physik funktionieren. Der Punkt ist, dass der Deckplan Ihres fiktiven Schiffes nicht der größte Teil der Geschichte ist, um den Sie sich wirklich Sorgen machen müssen, wenn Sie hier auf harte Wissenschaft setzen wollen. Ich gebe Ihnen nur die Ansicht eines Arbeiter-Laien, warum das Auftreten von FTL für alle Beteiligten ziemlich schrecklich wäre, aber wenn irgendein Typ FTL zum Laufen bringen würde , wäre es im Grunde jedes Mal, wenn sie es abfeuern, eine kosmische Katastrophe.

Danke für die Antwort @TCAT117. Ich bin mir nicht sicher, aber ich vermute, Sie haben angefangen, über Ihre Antwort nachzudenken, während ich die Frage aktualisiert habe. Was ich denke, ist speziell kein Warp-Antrieb oder FTL-System. Vielmehr ist es völlig relativistisch. Im Kern der Idee wird das Fahrzeug nicht geschoben , sondern gezogen . Durch die Schaffung einer künstlichen Schwerkraft weit vor dem Fahrzeug fällt das Fahrzeug auf die Quelle zu und gewinnt auf diese Weise an Beschleunigung.
So funktioniert ein Warpantrieb bruh. Ein Gravitationsbrunnen ist eine Verzerrung in der Raumzeit.
Es gibt einige interessante Überlegungen zum Anziehen von Trümmern und energetischen Partikeln, die auf das künstliche Feld treffen. Angenommen, Gravitonen sind wie Neutrinos, da sie nicht mit EM-Feldern interagieren, also werden sie in alle Richtungen ausgestoßen und ziehen Dinge zum Generator. Das kann schlecht sein! Alternativ können Sie sagen, Sie können Ihre Gravitonen nur auf das Schiff fokussieren. Viele dieser Probleme könnten vermeidbar sein.
Hah richtig, technisch gesehen wäre dies ein "Warpantrieb" in dem Sinne, dass Masse Gravitonen aussendet (in dieser hypothetischen Situation), also sind alle Sterne / Planeten usw. "Warpantriebe". Aber mit dieser Idee ist es kein Star Trek FTL-Laufwerk. Es ist einfach eine Schwerkraftpunktquelle, die ein- und ausgeschaltet werden kann. Während es eingeschaltet ist, würde es den Raum krümmen, aber nicht wie in Alcubierre Drive.
Auch hier beziehe ich mich auf meine Aussage weiter oben in meiner Antwort. Ersetzen Sie FTL durch das Wort Magie. Wir diskutieren über etwas, das im Grunde unmöglich ist, also ist es wirklich alles, was Sie wollen. Ich habe einfach einige bekannte Physik und die Auswirkungen, die sie haben, detailliert beschrieben.
Ich schätze das Feedback. Ich bin mir ziemlich sicher, dass Sie nicht das Kernkonzept verstehen, das ich beschreibe, aber das ist in Ordnung.
Nein, ich verstehe, es ist nur erfunden und würde nicht funktionieren, es sei denn, Sie entscheiden sich, eine Menge bewährter Physik zu ignorieren.
@Geuis Stört ihn nicht. Es gibt hier viele Leute, die den Unterschied zwischen „bewiesener Physik“ und „spekulativer Physik“ nicht erkennen. Für manche ist die Physik eine Religion, an der man mit ideologischem Fanatismus festhält. „Alle Wahrheit ist bekannt, und das Physik-Lehrbuch ist der Aufbewahrungsort dieser Wahrheit“.

Okay, stellen Sie sich das Empire State Building vor und die Spitze der Antenne ist der Gravitationsbrunnengenerator. Am Boden des Schiffes befindet sich ein riesiges Triebwerk, das Sie mit 1 g Kraft nach vorne drückt. Jetzt kann jeder im Büro herumstehen und aus den Wasserspendern und so weiter reden und trinken. Einige Stockwerke wären Wohnungen, andere Erholung oder Restaurants oder was auch immer Sie wollen. Stellen Sie nur sicher, dass sich zwischen jedem Stockwerk ein riesiger Flipper befindet, der den Boden drehen kann, sodass er in die entgegengesetzte Richtung zeigt, wenn Sie mit dem Abbremsen beginnen. Wiederum bei 1 g, damit Sie im Grunde eine normale Schwerkraft haben. Und wann immer Sie sich entscheiden, anzuhalten, müssen sich alle anschnallen und alles versiegeln, damit es nicht überall schwimmt.

Außerdem ist alles Chrom.

Nichtrelativistisches Gravitationsbrunnenschiff:

Stellen Sie sich eine fliegende Untertasse vor. Der Gravitationsbrunnengenerator kann um diese Außenkante gedreht werden, um einen um 360° gerichteten Motor zu erzeugen. Außerdem ist es die perfekte Form, um aus einer Railgun in den Weltraum zu schießen. Leider kann sich das Schiff nur auf einer zweidimensionalen Achse bewegen, sodass Sie kleine Triebwerke benötigen, um die Schiffsebene zu ändern, wenn Sie an einen Ort gehen müssen, der nicht ausgerichtet ist.

Glücklicherweise können Sie diese Triebwerke jedoch mit Wasserstoff antreiben, denn wenn Sie durch Spave reisen, wird Ihr Gravitationsschacht Orte mit dichteren Konzentrationen von Materie schaffen als der größte Teil der leeren Leere. Sammeln Sie diese einfach ein, während Sie durchgehen, um Treibstoff für Düsentriebwerke herzustellen. (Beachten Sie, dass Sie den Wasserstoff nicht verbrennen, sondern nur Hochdruckstrahlen ausstoßen.)

Das eigentliche Problem besteht nun darin, Ihr Schiff im Weltraum anzutreiben, was, wie ich sagen muss, davon abhängt, wohin Sie gehen. Wenn Sie in der Nähe unserer oder einer anderen Sonne bleiben, können Sie sich mit Sonnenkollektoren beschichten und sich hauptsächlich darauf verlassen. Wenn Sie sich von der Sonne entfernen, könnten Sie eine thermoelektrische Radioisotopenerzeugung durchführen, die Satelliten und Sonden antreibt. Sie produzieren nicht Tonnen von Strom, aber Sie könnten mehrere oder eine wirklich große haben.

Der thermoelektrische Generator könnte auch funktionieren, indem man ein Raumschiff so ausrichtet, dass eine flache Seite der Sonne zugewandt ist und eine Seite davon abgewandt ist. Der Temperaturunterschied wäre immens und Sie könnten einen ziemlich großen thermoelektrischen Generator zum Laufen bringen.

Sie können auch so etwas wie einen solarbetriebenen Hydrolysetank und dann einen Gaskompressor und schließlich einen Generator verwenden, der Wasserstoff als Brennstoff verwendet, der mit Sauerstoff reagiert. Ich mag diese Art, weil sie als Batterie funktioniert, die weit entfernter ist als normale Solarenergie.

Hallo Lehm. Sie würden keine Triebwerke und den Schwerkraftgenerator benötigen. Der Generator ist Ihre Antriebsquelle, aber er zieht Sie, anstatt Sie zu schieben. Außerdem mag ich Chrom auch, aber ich würde Holzakzentverkleidungen hinzufügen.
@Geuis Die Triebwerke sind nur dazu da, g-Kraft zu erzeugen, da die Schwerkraft Sie nicht beschleunigen wird.
@Geuis Habe das Update nicht gesehen, werde die Dinge entsprechend ändern.
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