Wie groß müsste ein amorpher Klumpen sein, um einen Teil von sich selbst in die Umlaufbahn zu werfen?

Das wird nicht passieren

Beginnen wir mit der Annahme, dass der Blob, wie das meiste Leben auf der Erde, hauptsächlich aus Wasser besteht. Wir werden auch sagen, dass es ungefähr die gleiche Dichte wie Wasser hat - 1000 kg/m^3.

Herauszufinden, wie schwer es für den Blob wäre, der Schwerkraft der Erde zu entkommen, wird schwierig, weil wir Dinge wie den Windwiderstand aufgrund der Atmosphäre berücksichtigen müssen. Also ignorieren wir zuerst die Erde und schauen uns an, wie schwer es wäre, der Schwerkraft der Sonne gut zu entkommen und das Sonnensystem zu verlassen.

Von der Erde aus beträgt die Fluchtgeschwindigkeit zum Verlassen des Sonnensystems 42 km/s . Das ist verdammt schnell. Zum Vergleich: Die Schallgeschwindigkeit im Wasser beträgt 1,48 km/s. Dies ist auch eine harte Grenze dafür, wie schnell Ihr Blob einen Teil von sich selbst werfen könnte - Druckenergie kann sich realistischerweise nicht schneller durch Wasser bewegen.

Stellen Sie sich also vor, dass Ihr Blob irgendwie einen Teil von sich selbst mit 1,48 km/s werfen kann, dann kann dieser Teil einen Teil von sich selbst mit 1,48 km/s werfen und so weiter, bis etwas 42 km/s erreicht. Einfache Mathematik sagt uns, dass das Brocken-Werfen-Chunks 29 Mal passieren muss.

Um 2/3 von sich selbst mit 1,48 km/s vorwärts zu treiben, müsste ein Stück das andere 1/3 mit 2,96 km/s rückwärts treiben. Wie ich bereits erwähnt habe, kann das nicht passieren, also wäre das absolut beste Szenario, dass der Brocken in jeder Phase die Hälfte seiner Masse nach vorne treibt.

Unglücklicherweise für Ihren Blob müssen Sie sich um einen exponentiellen Abfall sorgen. Wenn man sich 29 Mal selbst halbiert, bleibt nicht viel übrig, um damit zu arbeiten - Sie müssen$\frac{1}{2^{29}}$so viel übrig wie du angefangen hast. Nimmt man also die gesamte Biomasse der Erde (ca$4\times 10^{15}$kg), könnten Sie bekommen$7.45\times 10^6$kg zur Fluchtgeschwindigkeit. Das reicht für einen 19-Meter-Würfel.

Betrachten wir nun die beteiligten Energiedichten. Um die Dinge einfach zu halten, betrachten Sie einen Brocken als stationär und betrachten Sie die kinetische Energie eines Brockens, der sich mit 1,48 km/s bewegt. Dies gibt uns eine Schätzung, wie viel Energie erforderlich ist, um einen Brocken so schnell zu werfen.$K=\frac{1}{2}mv^2=1.095\times 10^{6}m$Joule, also muss eine Masse, um eine gleiche Masse mit so viel Energie zu werfen, in sehr kurzer Zeit 1,095 MJ/kg verbrauchen können. Das liegt jedoch fast in einer Größenordnung der gesamten Energie, die von Kohlenhydraten gespeichert wird . Im Grunde muss also der gesamte Brocken aus leicht verfügbarer Energiespeicherung und einem Mechanismus bestehen, um sich selbst voranzutreiben.

Das geht schon sehr an die Grenzen der Plausibilität, aber nur so wird es funktionieren. Wenn 2/3 eines Brockens nur 1/3 nach vorne treiben$\frac{1}{3^{29}}\approx 1.4\times 10^{-14}$des Originals bleiben würde, so dass die Verwendung der gesamten Biomasse der Erde 58 kg (etwa zwei Kubikfuß) des Würfels aus dem Sonnensystem bringen würde.

Außerdem werden diese Würfel nicht aus dem Sonnensystem brausen – wenn sie das Sonnensystem verlassen, würden sie mit etwa 800 m/s fliegen. Sie könnten also möglicherweise nach 50 Billionen Jahren zum nächstnächsten Stern gelangen. Das ist lange, nachdem der Zielstar gestorben sein wird.

Eine andere Art, wie dies für Ihren Blob noch schlimmer wird, besteht darin, dass 1,48 km / s tatsächlich so etwas wie Lichtgeschwindigkeit sind - es würde tatsächlich immer mehr Energie erfordern, um dieser Grenze immer näher zu kommen. Es ist wahrscheinlich, dass die Hälfte davon, 740 m / s, so viel Energie erfordern würde wie meine Vereinfachung, um 1,48 km / s zu erreichen. Es würde also doppelt so viele Chunk-Throwing-Chunk-Schritte erfordern, was die Massenreduktion quadriert -$\frac{1}{2^{57}}\approx 1.7\times 10^{-18}$der ursprünglichen Masse könnte das Sonnensystem verlassen.

Oh, und erinnern Sie sich, wie wir es völlig ignoriert haben, der Schwerkraft der Erde zu entkommen? Ja, dieses Problem würde nicht verschwinden, selbst wenn der Blob die gesamte Erde mit Steinen und allem verschlingen würde, weil das die Schwerkraft irgendwie nicht gut zerstört.

Meteoriteneinschläge können Teile davon in die Umlaufbahn schleudern.

Das ist eine echte Sache. Wir haben Marsmeteoriten identifiziert, die auf der Erde gelandet sind, identifiziert durch Isotopenanalyse. Sie wurden durch Meteoriteneinschläge von der Marsoberfläche abgesplittert und in die Umlaufbahn geschleudert. Wir haben derzeit 132 Marsfelsen auf der Erde identifiziert.

https://en.wikipedia.org/wiki/Martian_meteorite

Dies ist eine reale und logische Möglichkeit für Ihren Blob, den Raumzug zu nehmen. Tatsächlich ist es für jeden mit Blobs bedeckten Planeten fast unvermeidlich. Der einzige Faktor, der diesem Prozess im Wege steht, ist eine dicke Atmosphäre, die einfach durch einen größeren Treffer überwunden wird. Sobald genug Materie herumfliegt, wird sie mit der Zeit sicherlich das gesamte Sonnensystem infizieren.

Ich weiß nicht, ob ein Einschlag es interstellar schieben könnte. Wenn der Blob intelligent genug ist, könnte Phase zwei darin bestehen, einen dünnen Film zu bilden und sich als Sonnensegel fortzubewegen .

Ähm ... es sei denn, dieser Klecks besteht aus Raketentreibstoff, wird es nicht passieren.

Der Grund dafür liegt in der sogenannten Raketengleichung . Ein Faktor hierbei ist die „effektive Abgasgeschwindigkeit“. Ohne zu technisch zu werden – anzumerken, dass dies tatsächlich „Raketenwissenschaft“ ist – diese Geschwindigkeit muss wirklich hoch sein . Und das kann man nicht erreichen, indem man "Zeug nach hinten wirft". Sie müssen etwas in Brand setzen, damit Sie im Wesentlichen eine fortlaufende Explosion haben, die Sie nach hinten lenken können.

Wenn Sie möchten, können Sie diese Frage bei der Space Exploration SE ausprobieren und sie können Ihnen alle technischen Details geben, aber kurz gesagt: Es wird nicht passieren .

Anstelle eines Blobs könnte es sich um eine flockige Struktur handeln, die sich ausbreitet, und sobald Teile davon aus der Atmosphäre entfernt sind, fungiert sie als Sonnensegel.

Ich denke, Fred Hoyles Kreatur war so etwas. Vielleicht hat David Gerrold das auch benutzt. Ich erinnere mich nicht genau.

Muss die Kreatur überhaupt komplett platschen?

Oder könnte der Großteil davon eine Position im Orbit einnehmen und eine Art Pseudopod zum Planeten hinunter (und in die entgegengesetzte Richtung nach oben) ausstrecken. Während des Verbrauchs der Ressourcen des Planeten fungiert dies als riesige Wurzel für den umkreisenden Mother Blob. Wenn der Planet fast erschöpft ist, klettert der Blob wieder auf den Pseudopod, im Stil eines Weltraumlifts, und driftet dann zu seinem nächsten interstellaren Opfer ab.

Andere haben darauf hingewiesen, warum es unmöglich ist, dass sich die Kreatur wie ein Felsen fortbewegt, aber in die Umlaufbahn klettern könnte. Wenn die Kreatur eine zehn- oder hunderttausend Kilometer hohe baum- oder riffähnliche Struktur bauen könnte, könnte die Erdrotation ihr genug Geschwindigkeit verleihen, um im Orbit zu bleiben. Einmal im Orbit, könnte das von JDługosz vorgeschlagene Sonnensegel es zu einem anderen Planeten oder sogar zu einem anderen Stern führen.

Da der schwierige Teil des Prozesses darin besteht, eine solche Struktur zu bauen, könnte sie, wenn sie einmal gebaut ist, solarsegelnde Nachkommen in großen Mengen hervorbringen, um die gesamte Galaxie zu kolonisieren.

Natürlich sind die mechanischen Eigenschaften der Materialien, die zum Bau der Struktur benötigt werden, weit jenseits aller bekannten, aber Sie wissen, dass Evolution und natürliche Selektion selbst angesichts solch schwieriger Probleme mächtige Kräfte sind.

Es ist nicht möglich, etwas in die Umlaufbahn zu werfen, und es spielt keine Rolle, wie schnell oder wie viel Energie Sie verwenden.

Sie brauchen keine Kenntnisse über Umlaufgeschwindigkeiten oder Raketengleichungen, um zu wissen, dass dies nicht funktionieren kann. Die einfache Tatsache ist: Sie können die Umlaufbahn nicht erreichen, indem Sie nur einen einzigen Impuls verwenden , wie eine Kanonenkugel aus einer Kanone oder eine Kugel aus einer Waffe oder einen riesigen Klecks, der Teile von sich selbst wirft. Das Projektil geht immer nach oben, ein bisschen herum und zurück, um die Oberfläche zu treffen. In der Praxis verbrennt es sofort beim Versuch, die Atmosphäre zu verlassen, und wenn etwas das überlebt, verbrennt es beim Wiedereintritt.

Das folgende Diagramm kann helfen:

Die Punkte, an denen sich die rote Bahnlinie und die Oberfläche des Planeten schneiden, sind die Start- und Aufprallpunkte. Egal in welchem ​​Winkel oder mit welcher Geschwindigkeit Sie starten, diese rote Ellipse verläuft immer durch den Startpunkt.*

Alle Raketen, Kugeln und Blobs bewegen sich nach dem Start also nur in einem großen Bogen. Der Raketenmotor kann (und wird normalerweise) nach dem Start leicht abgeschaltet, kurz nachdem er die Atmosphäre verlassen hat, und das Schiff, die Kugel oder der Klecks würde den ganzen Weg bis zum höchsten Punkt rollen. Hier, an der Apoapsis, muss eine zweite Zündung erfolgen, um das Projektil zu beschleunigen. Diese Beschleunigung hebt die Periapsis (die kürzeste Entfernung vom Planetenzentrum zur Ellipse) an und hebt schließlich die Periapsis über die Oberfläche. Wenn die Periapsis höher als die Atmosphäre angehoben wurde, dreht sich die Rakete ohne weitere Eingaben im Kreis.

Der erste Impuls (oder Brand) muss auch die Geschwindigkeit niedrig halten, um durch die dickste Bodenschicht der Atmosphäre zu gelangen, ohne die gesamte Energie durch Reibung zu verlieren, oder ohne Überhitzung oder Explosion aufgrund aerodynamischer Belastung. Je mehr Energie Sie versuchen, hier hinzuzufügen, desto schlimmer werden diese Probleme.

• Es gibt nur eine mögliche Klasse von Umlaufbahnen, die durch einen einzigen Impuls erreichbar sind. Wenn Sie in einem reinen Vakuum (ohne Atmosphäre) genau horizontal mit ausreichend hoher Geschwindigkeit starten, kehrt das gestartete Projektil horizontal zum Startpunkt zurück, tangential zur Oberfläche. Je schneller Sie horizontal starten, desto höher wird die Appapsis auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten sein. Aber am Startplatz wird die Höhe immer Null sein. Alle Berge in der Nähe des Startbereichs wären ein Problem (ebenso wie das Vakuum für Ihre Lebensformen).

Die einzige Zeit, in der etwas, das die Oberfläche mit einem einzigen Impuls ohne Antrieb verlässt, in eine Umlaufbahn über einer Atmosphäre gelangen kann, ist, wenn es in der Nähe seiner Apoapsis von etwas anderem getroffen wird, den zweiten Impuls liefert und es in die prograde Richtung beschleunigt (damit es nach hinten kommt beendet und beschleunigt in Fahrtrichtung). Es wird vermutet, dass eine Ladung geschmolzener Steine ​​bei einer gigantischen Kollision von der Erde geschleudert wurde, und sie stießen aneinander und bildeten Umlaufbahnen, die schließlich zum Mond verschmolzen, und alles, was nicht genau richtig getroffen wurde, regnete zurück.

TL;DR: Man kann nichts in den Orbit bringen, indem man es wirft. Orbitalmechanik sagt nein. Das ist bedauerlich, denn wenn Sie in eine stabile Umlaufbahn gelangen, haben Sie alle Zeit im Universum, um ein Sonnensegel auszufahren und schließlich woanders davonzuschweben.

Sie KÖNNEN sich jedoch vollständig befreien, mit nichts anderem als roher Gewalt. Sie müssen nur irgendwie überleben, wenn Sie mit einer höheren Geschwindigkeit als der Fluchtgeschwindigkeit durch die Atmosphäre gelangen. Dies bedeutet ein Abbrennen wie eine Sternschnuppe in umgekehrter Richtung, aber bei ausreichendem ablativem Schutz kann dies möglich sein. Die Fluchtgeschwindigkeit am Boden beträgt Mach 33 (12 km pro Sekunde), aber diese Geschwindigkeit nimmt aufgrund von Reibungs- und Widerstandskräften schnell ab, sodass der eigentliche Start tatsächlich viel, viel schneller sein müsste.

Es würde viel größere Energiesummen erfordern als Raketenstarts, da es sehr ineffizient ist. Aber solange das Projektil die Atmosphäre mit mehr als 12 km/s durchdringt, fliegt es in eine Umlaufbahn um die Sonne. Und das reicht theoretisch aus, um es zu jedem Punkt im Sonnensystem und darüber hinaus zu schaffen, wenn Äonen an Zeit und die richtige Schwerkraft gegeben sind.

Alles Leben auf dem Zielplaneten zu verbrauchen ist kontraproduktiv - dem Organismus geht die Nahrung aus, und dann ist es wirklich der Bach runter.

Vielleicht wäre es besser, einen subtileren Organismus zu haben, der in einer Art Symbiose mit allem lebt, was ihm auf dem Planeten begegnet. Dann kann es (das ist ein sehr geduldiger Organismus) darauf warten, dass die Bewohner die Raumfahrt entwickeln, und einfach per Anhalter mitfahren. Warum die harte Arbeit machen, wenn Sie die einheimischen Organismen dazu bringen können, dies für Sie zu tun?

Ein wirklich phantasievoller Organismus könnte sogar die Evolution einheimischer Kreaturen in eine bestimmte Richtung lenken, mit dem Ziel, einfach wieder in den Weltraum zu gelangen.