Wie können Sie einen Kurs berechnen, der auf konstantem Beschleunigungsbrand und Verzögerungsbrand basiert?

In der TV-Serie The Expanse ist ein Science-Fiction-Weltraummotor namens „Epstein Fusion Drive“ ein Triebwerk, das in der Lage ist, eine konstante Beschleunigung (bis zu und über „20 g“ (ca 200 M / S 2 )) bei niedrigen Treibstoffkosten ("Fusionsteilchen"), in den Szenen an Bord von Bordschiffen, scheinen die Charaktere konstant zu sein 1 G (oder ähnliches), höchstwahrscheinlich durch den ständigen Schub ihrer Schiffe.

Bei einem Abstand von X (In k M ), eine Masse von M (In k G ) und einen maximalen oder "eingestellten" Beschleunigungsskalar von A (In M / S 2 , die während des Beschleunigungs- und Verzögerungsteils des Fluges verwendet wird, was für alle Absichten und Zwecke dieser Frage wäre G = 9.80665 ), was wäre eine Quick-n-Dirty-Formel zur Berechnung der Zeit ( T ) von Punkt a nach b mit einem Abstand von genommen X , abgesehen von allen anderen möglichen Kräften und Besonderheiten, nur diese Kraft, die sich ständig beschleunigt, beginnend mit einem vollständigen Stillstand und endend mit einem vollständigen Stillstand.

Zusätzliche Anmerkungen: Diese Frage scheint dies für mich nicht zu beantworten (und ich glaube nicht, dass diese Frage ein Duplikat davon ist), da ich diese spezifische Gleichung anscheinend nicht aus ihrer Antwort erkennen kann. Ich entschuldige mich für eine der Antworten genau diese Antwort hat, würde ich sie dann wahrscheinlich nicht gut genug verstehen, um sie zu verstehen, und wie sie meine Frage beantwortet.

Verwandte: math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/Rocket/rocket.html Es verbraucht viel Energie, um eine konstante Beschleunigung von 1 g aufrechtzuerhalten , bloße Fusion reicht nicht aus. Siehe physical.stackexchange.com/a/601645/123208 FWIW, bei einer konstanten Beschleunigung von 1 g dauert es etwa 15 Monate (Lieferzeit), um 0,86 c zu erreichen.

Antworten (1)

Die gesuchte Gleichung lautet:

T = 2 D / A

Dabei ist T die Zeit in Sekunden, A die Beschleunigung in m/s^2 (~9,81 für 1 g), D die Entfernung in Metern.

Beachten Sie, dass dies von Punkt zu Punkt geht, während echte interplanetare Reisen Anfangs- und Endgeschwindigkeiten beinhalten, die normalerweise sehr unterschiedlich sind, und auch die Bewegung des Zielkörpers im Verlauf des Fluges nicht berücksichtigen , aber für grobe Annäherungszwecke ist es in Ordnung.

Project Rho ist eine gute Quelle für weitere Informationen über mehr oder weniger plausible Science-Fiction-Engine-Technologie.

Vielen Dank für Ihre Antwort! Dies half sehr dabei, einige der Zeitrahmen der Show im Auge zu behalten. ...wenn man die Entfernung von der Erde zum Jupiter (ca. 6 AE) hinzufügt und eine konstante Beschleunigung von 1g annimmt ... wtf, das sind nur 7 Tage (!), kein Wunder, dass der Antrieb alles verändert hat.
Wie Antriebe mit konstanter Beschleunigung alles veränderten, erfuhr ich aus Heinleins Roman Have Spacesuit, Will Travel von 1958 , der eine hervorragende Erklärung mit Beispielen enthält, die ich als Kind verstehen konnte. Schade, dass wir nicht wissen, wie man sie tatsächlich baut ...
Im Grunde müssen Sie "nur" eine Fusionsrakete bauen, die an den oberen theoretischen Grenzen der Fusionsleistung kratzt. Ich würde mich überhaupt mit einer Fusionsrakete zufrieden geben, die 1G kann.
Zur Verdeutlichung für "Anfänger", Dinge wie Planeten und Belter-Arbeitsstationen haben große Relativgeschwindigkeiten, weshalb man je nach Kurs viel mehr oder viel weniger Verzögerung als Beschleunigung benötigen kann.
Dies mag für Leute klar sein, die die Frage gelesen haben, aber Vorsicht für alle, die von Google kommen: Die obige Formel gilt für die geradlinige Beschleunigung. Es behandelt Beschleunigungen von anderen Quellen als dem Motor (z. B. einem Körper, den Sie umkreisen) als vernachlässigbar. Es gilt nicht für eine konstante Flugbahn mit niedrigem Schub, wie Sie sie vielleicht von einem heutigen Ionenantrieb sehen.
@CarlWitthoft Alles, was dem Sonnensystem nicht entkommt, hat Geschwindigkeiten, die im Vergleich zu dem, was eine kontinuierliche Verbrennung von 1 g bewirken kann, trivial sind.