Was ist die höchste Beschleunigung, die ein normaler Mensch für (sagen wir) 8 Stunden sicher aushalten könnte?

Ich möchte in angemessener Zeit einen Shuttle von Ort zu Ort bekommen.

Sagen wir maximal 6 bis 8 Stunden, mit einer kurzen Pause in der Mitte, um umzukehren.

Unter der Annahme einer konstanten Beschleunigung bis zur Mitte und einer konstanten Verzögerung danach, was ist die höchste G-Kraft, die ich meinen Passagieren vernünftig zufügen könnte, ohne sie zu brechen?

Ich gehe davon aus, dass sie sitzen (oder auf die vernünftigste Weise liegen usw.) und während der gesamten Fahrt angeschnallt sind.

Hi. Willkommen bei Worldbuilding! Ich finde das etwas verwirrend. Text und Titel stimmen nicht überein. Die Frage im Körper (Was ist die höchste Beschleunigung, die ich menschlichen Passagieren sinnvoll zufügen könnte?) ist sinnvoller. Vielleicht den Titel entsprechend ändern? Beachten Sie, dass die Antwort auf die Titelfrage lautet, dass es darauf ankommt. Menschen halten routinemäßig ihr ganzes Leben lang eine kontinuierliche g-Kraft von eins aus.

Antworten (5)

NASA Technical Note D-337, Centrifuge Study of Pilot Tolerance to Acceleration and the Effects of Acceleration on Pilot Performance (1960) , Seiten 30 und 31, Diagramm G-Kraft-Toleranz über Zeiträume. Das sind die Grenzen, wo die Piloten noch funktionieren können. Sie alle zeigen im Laufe der Zeit einen deutlichen Abwärtstrend.

NASA Technical Note D-337 – Abbildung 10

Die längste Dauer der anhaltenden G-Kraft, die in der Studie bewertet wurde, beträgt ~35 Minuten bei ~3,5 Gs in der weniger günstigen Position „Augäpfel nach unten“ (d. h. Verzögerung).

NASA Technical Note D-337 – Abbildung 7

Diese liefern eine Obergrenze für die Toleranz. Beachten Sie bei der Extrapolation auf 8 Stunden, dass die Skalen des Diagramms logarithmisch sind.

Wenn wir auf 8 Stunden extrapolieren, erhalten wir g ≈ 3.8 g . Hochgerechnet auf ein Jahr, g ≈ 2 g , und bis 70 Jahre, g ≈ 1.4 g :-) (bei diesen Reichweiten sind die Zahlen natürlich völlig losgelöst von der Realität). Fürs Protokoll, ich habe die Gleichung aus der linearen Interpolation in der Log-Log-Skala erhalten g = 2 − 0,0864 l Ö g 2 t + 2.69 , wo t ist die Zeit in Minuten, und die {Inter,Extra}polation geht von der günstigsten Kurve ("stark reduzierte Leistung") aus.

Dieser Artikel spricht über das NASA-Experiment mit erhöhten g -Lasten.

Zusammenfassung: Sie führten 22-Stunden-Sitzungen durch, die die Probanden in einer Zentrifuge verbringen sollten, dies beinhaltete das Aufstehen alle 4 Stunden. Der Autor des Artikels führte die Sitzung mit 1,25 g durch (mit einer gefährlichen medizinischen Situation). Der Typ vor ihm schaffte 1,5 g, wurde aber am Ende krank. Es ist nicht klar, wie viele der Probleme auf die Schwerkraft und wie viele auf die Coriolis-Kraft zurückzuführen sind.

Niemand hat bisher die Möglichkeit eines Beschleunigungstanks erwähnt. Wenn ein Passagier in einen starken, starren Tank voller Flüssigkeit eingetaucht wird, die ungefähr die gleiche Dichte wie menschliches Gewebe hat, wird die effektive G-Kraft auf eins reduziert, abhängig vom Dichteunterschied zwischen der Flüssigkeit und dem menschlichen Gewebe. Wir sind hauptsächlich Wasser, also passt Wasser gut zusammen. Knochen sind dichter, aber Knochen und Knochenbindegewebe sind zäh, weil das ihr Zweck ist. Lungengewebe ist wahrscheinlich am anfälligsten – es kann nicht mit Wasser gefüllt werden, weil wir Luft atmen müssen, und es ist empfindlich. Stoßwellen von großen Bomben töten, indem sie Lungengewebe zerreißen.

Aber müssen wir Luft atmen? Es gibt chemisch inerte Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die eine große Menge an gelöstem Sauerstoff tragen können. Eine Ratte kann in eine solche Flüssigkeit getaucht werden und sie für eine beträchtliche Zeit "atmen". Ich weiß nicht, ob es an Menschen ausprobiert wurde (und wenn ja, kann es als geheim eingestuft werden). Eine Emulsion eines solchen FCKW in Kochsalzlösung ist medizinisch als Notfall-Blutersatz zugelassen, wenn keine kompatible Transfusion verfügbar ist.

Wie auch immer, ich würde auf so etwas wie 10 G Atemluft in einem Wassertank und vielleicht bis zu 50 G beim Atmen einer sauerstoffhaltigen FCKW-Flüssigkeit tippen.

Der Gewichtsnachteil für einen Beschleunigungstank ist sehr beträchtlich (um ein Vielfaches größer als ein Passagier oder Pilot), daher war die Idee in der Luft- oder Raumfahrt nie praktikabel. Wenn es jedoch eine sehr billige Energiequelle für den Antrieb gibt, könnte sie vielleicht dann praktisch werden.

Sehr interessiert an irgendwelchen harten wissenschaftlichen Referenzen für dieses ...

Einen Planeten für Humanoide bewohnbar machen: Der Planet

Ich habe dort einen kleinen Abschnitt über G-Kräfte eingefügt. Die Orientierung ist SEHR wichtig, einige Menschen können für kurze Zeit bis zu 45 G aushalten, wenn sie richtig positioniert sind (Augäpfel in / auf dem Rücken - Herz-Hirn auf gleicher Höhe, Wirbelsäule gestützt usw.). Vibrationen sind auch wichtig. Wenn Sie auf der falschen Frequenz sind, können sogar niedrige zusätzliche G-Werte unglaublich schädlich sein. Wenn dies ein Shuttle ist und Sie Ihre Menschen in Wiegesitzen haben, die richtig orientiert sind - dann können Sie viel mehr aus ihnen herausholen als beispielsweise Kampfpiloten, die Rucke und Drehungen erleben - anstatt richtig orientiert zu sein Schubachse.

6Gs werden für ungefähr 10 m gehandhabt; weil Sie 10G nur für etwa 1m verarbeiten können.

Ich würde ein Maximum von etwa 2 G schätzen, das für die von Ihnen angegebenen 8 Stunden aufrechterhalten wird (ich glaube nicht, dass jemals jemand die Gelegenheit hatte, diese Dauer zu testen, geschweige denn, uns eine Art Durchschnitt zu geben). Und das wäre alles andere als angenehm.

Ich denke, wenn Sie von der Oberfläche eines Planeten / Schwerkraftbrunnens starten, möchten Sie den Schub variieren. Viel am Anfang, dann den Menschen eine Pause gönnen, dann in ein konstant-anhaltendes Schubregime gehen. Viel Schub bringt Sie schnell aus einem Gravitationsschacht heraus, während ein geringerer Schub viel länger dauert, um Sie auf eine geringere Distanz zu bringen - natürlich abhängig von der Technologie.

Natürlich wird dies eine fast magische Technologie sein, die Sie am Laufen haben, da es schwierig ist, so viel Schub so lange aufrechtzuerhalten - 90% der Masse einer Rakete ist Treibmittel, und wir haben noch nie ein SSTO durchgeführt. Es ist einfacher, Triebwerke nach dem Gebrauch fallen zu lassen, als sich mit der Komplexität unterschiedlicher Schubanforderungen auseinanderzusetzen. Und das meiste davon verbrennen Sie innerhalb der ersten 2:30 Minuten (für das Shuttle).

Die meisten Raketen brennen beim Abheben nur um 1 + 0,3 G bis manchmal 1 + 0,6 G, aufgrund der Triebwerksskalierung usw. Was verschwenderisch erscheint, denn je länger Sie sich in der Schwerkraft befinden, desto mehr müssen Sie brennen, nur um gleichmäßig zu bleiben.

Danke schön. - Wiegensitze (oder Futuretech-Äquivalent). Würde gerne die beste Ausrichtung wissen (Sitze, also Beschleunigung in Richtung Ihres Rückens? oder Füße in Richtung Booster?) Wir müssen in dieser Situation nicht gut aus der Schwerkraft herauskommen, daher ist konstanter Schub in Ordnung (und wahrscheinlich sinnvoll). Im Moment schwenke ich das Treibmittel mit der Hand und werde dies wahrscheinlich auch weiterhin tun
Konstanter, stetiger, nicht vibrierender Schub von hinten, der Sie zurück in den Sitz drückt; Augäpfel in ihren Höhlen (oder die Netzhaut löst sich) - Herz und Gehirn auf derselben Ebene, sodass das Herz kein Blut gegen die Kraft pumpen muss. Beine hoch (Sitzposition ist in Ordnung), also sammelt sich das meiste Blut im Unterkörper (dh: Gehirn und Oberkörper) - das ist möglicherweise nicht langfristig haltbar (dh: Stunden), funktioniert aber kurzfristig (dh : Nutzen). Wenn Sie Zukunftstechnologie haben, legen Sie sie in Flüssigkeitsdrucktanks oder Kraftfelder. Beachten Sie den Fruchtbarkeitsverlust.

Kampfpiloten können eine enorme Beschleunigung von 3 g überstehen, ohne sich die Knochen zu brechen, wenn sie scharfe Kurven fahren. Alles über 3,5 g wird voraussichtlich dauerhafte Schäden an Knochen und Sehnen hinterlassen. Die Besatzung (wenn sie gründlich für die Raumfahrt ausgebildet ist) kann bis zu 3,5 g aushalten, ohne bleibende Schäden zu erleiden.

Beachten Sie, dass Kampfpiloten auf der Grundlage einer Reihe von körperlichen Merkmalen ausgewählt werden, zu denen in erster Linie Größe und Gewicht gehören. Ein 1,80 m großer Mann, der 300 Pfund wiegt, wird einen sehr schlechten Tag haben, wenn er plötzlich 900 Pfund wiegt. Die Dinge werden reißen.
Danke schön. Ein Kampfpilot hält jedoch nur für kurze Zeit 3 ​​g aufrecht. Ich suche nach kontinuierlicher Beschleunigung über (sagen wir) 8 Stunden. Beschleunigung von 1g wird definitiv in Ordnung sein. Eine Beschleunigung von 13 g wird sicherlich tödlich sein. Was ist die sichere (ish) Zone?
Kampfjets bekommen etwa 9 g und (trainierte) Piloten überleben dies problemlos. 3g ist das, was man auf einer Achterbahn erwartet (und überlebt :-)). Dies ist jedoch keine anhaltende Beschleunigung.
@RadovanGarabik, um es noch einmal zu sagen - Kampfpiloten erfüllen bestimmte Größen- und Gewichtsanforderungen. Es ist auch wichtig zu beachten, dass Änderungsrate und Bezugsrahmen wichtig sind. Der sofortige Wechsel von 0 auf 1 G wird Sie absolut töten, wenn Sie aus einigen tausend Fuß auf den Boden aufschlagen.
Es spielt keine Rolle, aus welcher Höhe Sie fallen, wenn der Schockwert durch g bestimmt wird. Einige High-End-Rennwagen beschleunigen heutzutage in etwa 7,3 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Ich weiß nicht, wie viel das in g zählen würde, aber ich bin mir sicher, dass es ein ziemlich hoher Wert ist.
@SeanBoddy Wenn eine fallende Person den Boden berührt, erfährt sie tatsächlich kurzzeitig Hunderte von g Beschleunigung. Die Geschwindigkeit des Einsetzens ist wichtig, aber wenn die Beschleunigung selbst überlebbar ist, betrifft sie hauptsächlich Dinge wie ein Schleudertrauma.
@SeanBoddy Ja, deshalb können sie (Kampfpiloten) routinemäßig 9 g aushalten . Ein normaler, gesunder Erwachsener kann 3 g minutenlang ohne irgendwelche negativen Auswirkungen überleben (wieder denken Sie an Achterbahn). Wie auch immer, das Aufschlagen auf den Boden lässt sich nicht leicht in einen Ruck übersetzen, es ist die Verzögerung (in Hunderten von g ), die Sie tötet, wenn Sie auf dem Boden aufschlagen.
Und es hängt auch stark von der Mikro- und Makroelastizität der Oberfläche ab, auf die Sie fallen. Ein Sturz auf Sand ist nicht dasselbe wie ein Sturz auf Beton.
@RadovanGarabik, in der Tat. Mein Punkt ist, dass das Opfer in einem bestimmten Bezugsrahmen als frei fallender Körper mit der Erfahrung von Null G beginnt und mit der Erfahrung von 1 G endet. Ich denke, wir verstehen uns im Wesentlichen - das OP-Schiff darf nicht sofort beschleunigen.
@YoustayIgo 100 km/h in 7,3 s ist ein normales Verbraucherauto. Bugatti Veyron liegt bei etwa 2,4 s. Wie auch immer, unter der Annahme einer konstanten Beschleunigung, a = 2 v / ( t 2 ) ≈ 1.1 m s − 2 , oder etwa 0,11 g. Kaum wahrnehmbar. Beim Veyron sind es 9,6 m s − 2 , oder 0,98 g zusätzlich zur Erdanziehungskraft, aber es ist senkrecht, so dass das Gesamt- g im Veyron etwa 1,4 g betragen würde.
Guter Punkt, der an die beiden Referenzpunkte in diesem Szenario erinnert! Ich denke, Kampfpiloten würde es genauso gehen, wenn sie horizontale Kurven nehmen.
@SeanBody Ja, ich denke, wir verstehen das Szenario. Wie auch immer, "sofortige" und Newtonsche Physik passen nicht gut zusammen, und hier bricht das mathematische Modell des menschlichen Körpers als idealisierter beweglicher Punkt zusammen. Und letztendlich ist es nicht die Beschleunigung, die beim Aufprall auf den Boden für Ihren Absturz verantwortlich ist, sondern die (ziemlich abrupte) Verschiebung Ihres Gewebes :-) hohe Plattform, und die Situation ändert sich plötzlich in 0g - die Plattform löst sich sofort auf und Sie beginnen den freien Fall. Das ist kaum tödlich.
Außerdem erfahren Kampfpiloten G-Kräfte in andere Richtungen als konstanter Schub – was ein großes Problem für den menschlichen Körper darstellt. Positionieren Sie den Körper richtig, und die Dinge sind viel besser.
Dies entspricht nicht den Standards des Hard-Science- Tags. Zitate bitte.
Was ist die höchste Beschleunigung, die ein normaler Mensch für (sagen wir) 8 Stunden sicher aushalten könnte?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v