Wie man die G-Kraft der Raumfahrt überlebt

In meiner Welt ... Eigentlich würde in jeder harten Science-Fiction-Welt mit gelegentlichen interplanetaren Reisen die an der Beschleunigung beteiligte G-Kraft so hoch werden, dass kein unveränderter Mensch sie realistisch überleben könnte, was zu einer Art Autorenumgehung führen würde , oder es wird in der Arbeit einfach nicht thematisiert (meines Wissens)

Nun, in MeinIn einem fiktiven Setting hat die Marsverwaltung eine Reihe von Fackelschiffen in Auftrag gegeben, um dem Mars die Möglichkeit zu geben, das Sonnensystem freizuschalten. Diese Torch-Schiffe haben sowohl die Geschwindigkeit als auch die Beschleunigung, um in einer Woche eine Rundreise vom Mars zur Erde zu machen, und haben eine Höchstgeschwindigkeit von 0,001 c. Das Problem ist das oben erwähnte, es transportiert matschige matschige Menschen. Aber es gibt einen Vorteil! Die Menschen auf dem Mars sind besessen von dem Konzept der künstlich modifizierenden Menschheit als nächster Schritt in der menschlichen Evolution oder "Mensch +". Die Marsbevölkerung ist jedoch in einen sektiererischen Streit über das Thema der posthumanen Evolution verwickelt. Eine Fraktion, die Anamisten, glauben, dass der Weg zum menschlichen Plus in der Biotechnologie liegen sollte; Während die andere Fraktion, die Machinisten, glauben, dass sich die Menschheit zunehmend vom biotischen Leben entfernen sollte.

Da die Fackelschiffe bereits gebaut sind, können keine Trägheitsdämpfer installiert werden , also ließ die Marsverwaltung die beiden Fraktionen los, um Körpermodifikationen zu erstellen, um die immensen Gs der Fackelschiffe zu überleben. Die Modifikationen müssen -

  • einem ungeschulten Menschen erlauben, bei über 100 G bei Bewusstsein zu bleiben
  • einem trainierten Menschen erlauben, bei über 300 G bei Bewusstsein zu bleiben
  • ermöglichen es Menschen, längere Zeit bei über 1000 G zu überleben

Meine Frage ist -

Welche technologischen / biologischen Körpermodifikationen würden es Menschen ermöglichen, mit den gegebenen Parametern zu funktionieren und zu überleben?

Beachten Sie, dass es bei dieser Frage speziell um Körpermodifikationen geht, nicht um das Design von Raumschiffen
Sie sagen in der Frage "Hard Sci-Fi", scheinen aber eine offenere Frage zu stellen. Vielleicht könnte einer der antwortleitenden Tags helfen.
Warum braucht man so hohe Beschleunigungen? Sie können in wenigen Tagen von der Erde zum Mars gelangen, ohne jemals eine Beschleunigung von 1 G zu überschreiten.
@MikeScott Ich denke, du meinst die Erdumlaufbahn zum Mars, weil du mehr als 1 G brauchst, um überhaupt die Erdoberfläche zu verlassen?
Wenn dies harte Science-Fiction ist, was zum Teufel verwenden sie dann als Laufwerke? Nukleare Salzwasserraketen? Selbst mit einem dieser fiesen Dinger konnte man solche Beschleunigungen nicht erzeugen. 100-1000 g Beschleunigung sind im Handwavium-Bereich, wo Sie Wissenschaftsfantasie haben.
Ich bin gespannt, worauf diese Höchstgeschwindigkeit basiert. Gibt es eine Widerstandskraft, die mit zunehmender Geschwindigkeit wächst? Eine Höchstgeschwindigkeit scheint einen Punkt anzuzeigen, an dem Ihre Beschleunigung eine gewisse Widerstandskraft nicht mehr überwinden kann.
Wenn wir über hartes Sci-Fi sprechen, was ist der begrenzende Faktor der Schiffsgeschwindigkeit?
1000 G wären ausreichend, um alles biologische Material wie eine Zentrifuge zu trennen. Passagiere wären eine Art menschliche Lasagne, geschichtet durch Dichte. (Ich kann nicht glauben, dass ich daran denke. Grob) Sie würden lächerliche Mods brauchen. überall, überallhin, allerorts. Der ganze Körper. alles. Jedes Attribut des Lebens versagt bei 1000 g (oder sogar den anderen Beschleunigungen). Alle Zellfunktionen würden durch die Zentrifugenerfahrung gestört. Schwerere Atome würden sinken. Das verursacht eine Million Probleme. Die beste Mod wäre, ein gleichmäßig dichtes, gallertartiges Wesen zu werden. Catgut hat Recht.
Die Verwaltung des Mars-Weltraumprogramms klingt, als wäre sie jenseits von Dilbertesque. Milliarden (Billionen?) wurden bereits für den Bau von Raumschiffen ausgegeben, die ihre Besatzung und Passagiere verflüssigen würden, alles nur, weil die Leute, die die Spezifikationen festlegen, nie kompetente Ingenieure oder Wissenschaftler hatten, um sie zuerst zu überprüfen.
Bei 100 G hätte der menschliche Kopf ein scheinbares Gewicht von einer halben Tonne. Bei 1000G würde es fünf Tonnen wiegen. Die Gewebe und Strukturen sind einfach nicht stark genug, um solchen Kräften standzuhalten.
Wenn Sie harte Science-Fiction schreiben wollen, müssen Sie sich von der Wissenschaft (und Technik und im Allgemeinen der Konsensrealität) leiten lassen und nicht von coolen Szenen oder gewünschten Handlungspunkten. Es ist harte Arbeit. Sobald ein Leser mit grundlegenden Physikkenntnissen liest, dass Ihre Schiffe eine „Höchstgeschwindigkeit“ (außer c) haben, wird er wissen, dass Sie die Wissenschaft nicht ernst meinen.
Vielleicht wird die Höchstgeschwindigkeit vom Verkehrsministerium durchgesetzt? Versuchen Sie nicht zu erklären, dass Sie gemäß einigen Referenzrahmen unter 0,001 c gehen. xkcd.com/651
@ryanrr, ich nehme ein paar Crêpes d'human.
Ich habe gerade einige Berechnungen hinter einem Umschlag durchgeführt und kann Ihr Schiff bestenfalls ein paar Meter hoch machen (einschließlich Außenhülle und interner Stützstruktur), bevor 1000 g Drucklast es unter seinem eigenen Gewicht plattdrücken, also würde ich Ihre Astronauten vorschlagen sind recht klein.

Antworten (11)

In einem Teilartikel von Clare Wilson (teilweise, weil ich kein Abonnementinhaber bin) erfahren wir:

(a) Kampfpiloten, die auf Zentrifugen trainieren, um zu lernen, wie sie Muskeln und Blutdruck kontrollieren können, um ihre G-Toleranz zu erhöhen.

(b) Die maximale G-Kraft, der 2010 standgehalten wurde, betrug 31,25 G, was erforderte, dass sich der Betroffene in einem Tank mit unter Druck stehendem Wasser befand, da die menschlichen Muskeln nicht genug Kraft gleichmäßig auf den Körper ausüben können, um den Blutfluss ausreichend zu kontrollieren.

Ihre Modifikationen müssen die gleichen Dinge bewirken: den Körper „von außen“ unter Druck setzen und „innerlich“ den Blutdruck erhöhen. Da der Punkt des Blutes die Sauerstoff- und Nährstoffverteilung ist, könnten Sie außerdem die Sauerstoff- und Nährstoffdichte im Blut erhöhen, sodass weniger Blut benötigt wird, um das Gehirn (insbesondere Sauerstoff) zu versorgen.

Daher könnten Ihre Änderungen Folgendes umfassen:

(a) Ein Netz subkutaner Muskulatur, das den Druck auf den Körper erhöhen soll. Die Modifikation muss den Kiefer gewaltsam schließen (angeblich um eine Sauerstoffdüse herum) und die Nebenhöhlen, Ohren und Augen schließen, um sie zu schützen. Der Zweck der Muskulatur besteht darin, Blut an die Oberseite des Körpers zu drängen. Die Muskulatur um den Schädel soll die Fähigkeit des Schädels erhöhen, dem erhöhten Druck nach innen standzuhalten.

(b) Erhöhter Blutdruck. Der Blutdruck steigt aus vielen Gründen. Darunter sind: verringerte Permittivität der Blutgefäße (Blut kann nicht aus dem Verteilungssystem austreten), erhöhte Steifheit der Blutgefäße (Gefässe können sich nicht zusammenziehen oder ausdehnen, um den Blutdruck zu modulieren) oder schlimmer noch, sie schrumpfen (Kontraktion), die Herz pumpt stärker (mehr Blut pro Pump) oder schneller (mehr Pumps pro Sekunde).

(c) Die Erhöhung der Sauerstoffreinheit für den Astronauten ist eine Notwendigkeit, aber eine Erhöhung der Sauerstoffabsorption durch die Lungen würde dramatisch helfen. Die Erhöhung der Sauerstofftransportkapazität der roten Blutkörperchen würde ebenso dramatisch helfen.

Schließlich gibt es noch das Problem der G-Kräfte, die sich direkt auf das Gehirngewebe auswirken. Die Natur des Gehirngewebes eignet sich nicht gut für eine intrinsische Verstärkung, aber wir können uns von unserem unerschrockenen Testobjekt leihen, indem wir einen unter Druck stehenden Wassertank verwenden. Erhöhen Sie die Schädelkapazität, aber nicht das Gehirnvolumen, und schaffen Sie Platz für eine schützende Flüssigkeit, die der Körper auf Befehl unter Druck setzen kann, um das Gehirn zusammenzuhalten.

So kann ich mein Argument wiederholen, obwohl Sie die Gehirnphysiologie nicht ändern können, sodass Sie nicht verhindern können, dass die Blutgefäße des Gehirns explodieren und bluten. Auch das Einlegen des Gehirns in eine Flüssigkeit dämpft nur die anfängliche Beschleunigung. Es würde eine anhaltende Beschleunigung nicht bewältigen, da das Gehirn schließlich den Containerrand erreichen und zerschlagen würde.
Nun... Ich habe angefangen, dies zu schreiben, bevor irgendwelche Antworten gepostet wurden, und konnte es dank Ablenkungen bei der Arbeit erst vor ein paar Minuten beenden. Dies bedeutet, dass die Anzahl der Möglichkeiten, dies zu tun, stark eingeschränkt ist. Oder vielleicht denken große Geister gleich? Es war keine Beleidigung beabsichtigt.

Diese Torch-Schiffe haben sowohl die Geschwindigkeit als auch die Beschleunigung, um in einer Woche eine Rundreise vom Mars zur Erde zu machen

Die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Mars beträgt 1,5 AE oder 224.396.806.000 Meter. Eine halbe Woche sind 3,5 Tage oder 302.400 Sekunden. Jede Etappe der Fahrt wird zur Hälfte mit Beschleunigung und zur Hälfte mit Verzögerung verbracht, sodass wir berechnen können, wie schnell wir beschleunigen müssen, um die Hälfte der Fahrt in der Hälfte der Zeit zurückzulegen. Somit lautet unsere Gleichung zur Berechnung der erforderlichen Beschleunigung:

112.198.403.000 m = 0,5 (a) (151.200 s) ^ 2

112.198.403.000 m = a * 11.430.720.000 s^2

9,8 m/s^2 = ein

Für die von Ihnen beschriebenen Flugparameter müssen Sie sich also überhaupt keine Gedanken über G-Kräfte machen - Ihre erforderliche Beschleunigung beträgt nur 1 G, sodass sich Ihre Besatzung so anfühlt, als ob sie sich unter normaler Erdgravitation befindet. 3G anhaltende Beschleunigung, machbar mit Beschleunigungsliegen, wird die Fahrzeit von 3,5 Tagen auf knapp eineinhalb Tage verkürzen.

Ich weiß, dass dies Ihre Frage nicht direkt beantwortet, aber es hört sich nicht so an, als ob Sie zunächst eine verrückte Beschleunigung von 100 + G benötigen. Der begrenzende Faktor für unsere Fähigkeit, das Sonnensystem zu erforschen, ist nicht die Beschleunigung, sondern Delta-V. Mit sehr hohem oder unbegrenztem Delta-V (dh sehr hohe Abgasgeschwindigkeiten Ihrer Antriebstechnologie, eine ziemlich einfache technologische Handwelle), die es Ihnen ermöglicht, unbegrenzt zu beschleunigen, sind ein paar G Beschleunigung mehr als genug, um dorthin zu gelangen, wo Sie hin müssen Geschwindigkeit der Handlung.

Bearbeiten: Die Frage wurde geändert, nachdem dies geschrieben wurde, um jetzt Erde -> Mars -> Ceres 'Rundreise' (also vermutlich danach zurück zur Erde) in einer Woche zu sagen, anstatt nur Erde zum Mars und zurück. Das ändert nicht viel an der Antwort, es macht die Mathematik nur komplizierter – eine Beschleunigung von 3G wird die Reise in fünfeinhalb Tagen abschließen.

Konstante Beschleunigung bringt dich schnell ans Ziel - und jede Vervierfachung der Strecke verdoppelt nur die Fahrzeit. Mit 3G Beschleunigung und unbegrenztem Delta-V dauert die Erde zum Pluto weniger als eine Woche .

Diese Antwort hat absichtlich den in der Frage angegebenen Parameter ignoriert, dass diese Schiffe eine „Höchstgeschwindigkeit“ von 0,001 c haben, da das Schiff bei 100 G seine „Höchstgeschwindigkeit“ in fünf Minuten erreichen würde, und selbst bei vergleichsweise ruhigen 1 G dauert es nur achteinhalb Stunden. Wenn wir die Motoren absichtlich abstellen, wenn wir auf jeder Etappe der Reise die Hälfte der Höchstgeschwindigkeit erreichen, wird das 100G-Schiff über achteinhalb Tage brauchen, um von der Erde zum Mars zu gelangen, und dann weitere achteinhalb Tage, um zurückzukommen es scheitert an der einwöchigen Anforderung. Das 1G-Schiff wird die gleiche Reise in etwa neun Tagen in beide Richtungen zurücklegen, ein noch geringerer Unterschied als bei Vernachlässigung des Delta-V-Limits.

Der Unterschied zwischen der einstelligen G-Beschleunigung und 100+G wird nur bei interstellaren Entfernungen und Delta-V mit hohem Bruchteil von c relevant. Für irgendetwas im Sonnensystem besteht einfach keine Notwendigkeit für eine so hohe Beschleunigung.

Dies ist die beste Antwort; Eine verrückte Beschleunigung ist nicht notwendig, um eine Marsreise schnell zu machen.
Es geht auf die Ungenauigkeit der Raumfahrt ein, entspricht aber bei weitem nicht den strengen Richtlinien des OP.
@anon - sicher, aber "Das kannst du nicht tun" ist auch keine nützliche Antwort, während dies alles ist, was das OP benötigen würde, um seine Welt konsistent zu machen, wenn die Reisezeiten wie angegeben sind.
Eh die Reisezeit war mehr Hintergrundgeschichte in Bezug auf die Frage. Er könnte sein Ziel leicht von der Erde nach Alpha Centauri ändern, wenn er wollte.
@anon Höhere Beschleunigungen verkürzen die Reisezeit nach Alpha Centauri aus Sicht des restlichen Universums nicht viel, obwohl sie die Bordzeit erheblich verkürzen.
Einige Details, wo Sie abgekommen sind ... Sie müssen aus zwei Gründen schneller beschleunigen, als Sie angenommen haben. 1. Bei dieser Beschleunigungsrate erreichen Sie 0,005 c, das 5-fache dessen, was das OP-Schiff erreichen kann. 2. Der Mars ist nur manchmal so nah und ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass es bequem wäre, die Reise zu machen, wenn der Mars am weitesten entfernt ist.
@TBear Das ist richtig, ich habe die Geschwindigkeitsbegrenzung ignoriert, da das 100G-Schiff sonst diese Grenze in fünf Minuten erreichen und dann zweieinhalb Wochen driften würde, um die Erde-Mars-Rundreise abzuschließen, die OP angegeben hat, sollte weniger als eine dauern Woche. Das Erhöhen des Abstands, wie ich es jetzt in meinem Edit erklärt habe, macht keinen großen Unterschied.
@TheoclesofSaturn - Meine Erkenntnis aus dieser Antwort ist, dass die Prämisse hinter Ihrer Frage falsch ist . Die Reise von der Erde zum Mars wird die ganze Zeit über mit "Höchstgeschwindigkeit" 15 Tage dauern . Aber der Weltraum hat keine Höchstgeschwindigkeit – Sie können weiter beschleunigen und beschleunigen. Also wirf diese Grenze raus. Dann können Sie eine relativ sanfte, aber anhaltende Beschleunigung haben, schaffen es in viel Zeit, und Sie brauchen keine schweren Gs.
... Wenn die Fähigkeit, einer Beschleunigung von 100 G standzuhalten, für die Reisemethode oder -dauer irrelevant ist , sollten Sie die Frage klären, um speziell zu fragen, wie Menschen modifiziert werden können, um anhaltende 100 G zu überleben. Ihre eigenen Einschränkungen in der geschriebenen Frage bedeuten jedoch, dass sie entweder nur ~ 5 Minuten lang 100 G erfahren (Erreichen der „Höchstgeschwindigkeit“) oder Sie dieses Beschleunigungsniveau überhaupt nicht benötigen. Denken Sie daran, dass Geschwindigkeit (mph, kps, c) nicht dasselbe ist wie Beschleunigung (Gs, ms^2), und Sie können mit geringer Beschleunigung leicht viel Geschwindigkeit aufbauen, wenn Sie nicht durch Trägheit aufgehalten werden.
Das ist die sinnvolle Lösung. Torchships mit 100 g Beschleunigung und 0,001 c Tempolimit sind ein Widerspruch. Eine Beschleunigung von einem g ist sinnvoll. Wenn die Gesellschaft über diese Technologie verfügt, die in der Lage ist, mit 100 g zu beschleunigen, werden die niedrigeren Beschleunigungsraten so viel einfacher zu erreichen sein. Wenn das OP für die gesamte Dauer des Fackelschifffluges eine Beschleunigung von 100 g gewünscht hätte, würde der Widerspruch nicht entstehen. Dies ist eine gute Antwort. Plus eins.
@jdunlop: Im Gegenteil, wenn Sie nach wissenschaftlich fundierten Antworten fragen, sind "das können Sie nicht" oder in diesem Fall "das müssen Sie nicht tun" manchmal die besten Antworten von allen.
@jamesqf - ein gültiger Punkt. Aber eine einfache Widerlegung ist definitiv einer Antwort unterlegen, die einen Weg aus dem Kontext vorschlägt.
@jdunlop: Das OP hat eine Frage zu einer (Zitat) "harten Sci-Fi-Welt" gestellt, jedoch mit Prämissen, die für eine harte Sci-Fi-Umgebung nicht möglich sind. Jede Antwort, die diese Prämissen akzeptiert, ist daher automatisch falsch (weil sie nicht für die Einstellung des OP gelten kann) und dieser Antwort unterlegen.
@ruakh - deshalb war mein erster Kommentar - der erste Kommentar - "das ist die beste Antwort". Ich habe nie anders argumentiert. Ich sagte, dass diejenigen, die sagten: "Sie können nicht", dieser Antwort unterlegen waren.
@jdunlop: Oh, ich verstehe. Ich denke, Jamesqf hat Sie dann falsch verstanden.
Ich habe dies zuvor für eine Erde-Mars-Reise nachgerechnet. Wie Catgut sagt, brauchen Sie keine hohen Gs, sondern nur kontinuierliche Beschleunigung / Verzögerung. Und ein solcher Motor, der zu einer kontinuierlichen Beschleunigung von 1 G fähig ist, ist kein Handwavium, es ist ein Orion-Antrieb (überprüfen Sie es auf Wikipedia) – leicht mit einer relativ kleinen Menge Uran/Plutonium betankt und sicher, vorausgesetzt, Sie halten Ihr Schiff im Orbit.

Du kannst nicht

Anon hat dies bereits bis zu einem gewissen Grad beantwortet, aber es ist schlimmer als angegeben, hauptsächlich aufgrund der Belastungen, die mit Ihrer Beschreibung verbunden sind. Es ist nicht nur die Blutansammlung, die das Problem ist – das eigentliche Gewebe würde Schaden erleiden.

100 Gs ist die ungefähre Beschleunigung, die Ihr Gehirn erfährt, wenn Sie Ihren Kopf mit 40 km/h gegen eine Wand schlagen. Bei einer vorübergehenden Erfahrung kann es eine Gehirnerschütterung verursachen und definitiv Schaden anrichten. Eine anhaltende Kraft von 100 G, die auf ein unmodifiziertes Gehirn in einem Schädel ausgeübt wird, unabhängig davon, ob der Schädel verstärkt ist, um dem Druck standzuhalten, wird es zu Salsa zermalmen. Obwohl ich die äußeren Grenzen nicht kenne, vermute ich stark, dass kein biologisches Gehirn, wie wir es derzeit verstehen, 100 G überleben könnte, die über einen vernünftigen Zeitraum angehalten werden.

Aber es ist nicht nur das Gehirn - Ihre Augen würden auch zerquetscht werden. Wie buchstäblich all Ihre Innereien, insbesondere die besonders empfindlichen Gametenfabriken - Hoden und Eierstöcke. Bis Sie all diese entfernt / verstärkt haben (selbst trotz der Einschränkung des Gehirns), wird das, worüber Sie sprechen, nicht mehr wirklich einem Menschen ähneln.

Und selbst das würde nicht ausreichen. Denken Sie daran, dass eine Person bei so etwas wie einem Autounfall 100 G erfährt. Selbst wenn man von einer wirklich gut gepolsterten Beschleunigungsliege ausgeht, werden anhaltende 100-G-Kräfte Knochen brechen. 300-1000G werden anfangen, strukturelle Stützen zu zerquetschen, daher ist es schwer vorstellbar, dass biologische Materie nicht in eine feine Marmelade verwandelt wird.

Die beste Antwort ist die von Catgut – Sie brauchen solche Beschleunigungen nicht.

Also habe ich das erwähnt, als ich es mit dem Aufprall des Gehirns auf den Schädel verglich, als ich vom Empire State Building fiel. Was normalerweise der schädigende Faktor bei Gehirnerschütterungen ist, ist Blut im Gehirn, das giftig ist und Nerven töten kann. Die unbekannte Mehrdeutigkeit besteht darin, wie viel Belastung die Nerven und die Hirnsubstanz aushalten können, bevor neurale Verbindungen unterbrochen werden. Was auch Sie nicht geklärt haben
Der Empire-State-Building-Vergleich ist übertrieben. Bei Endgeschwindigkeit würde die Beschleunigung, die Sie beim Aufprall erfahren würden, ungefähr 200.000 m / s (zwanzigtausend Gs) betragen, unter der Annahme einer 7-mm-Meningealschicht zwischen dem Gehirn und einem Schädel, die so verstärkt ist, dass sie nicht an einer nicht elastischen Verformung beteiligt ist (Spritzer) Entfernen eines Teils der Geschwindigkeit.
Unabhängig von der Mathematik ist das, was normalerweise das Gehirn schädigt, das Blut, das dort ist, wo es nicht sein sollte, was möglicherweise behoben werden könnte. Was wir beide nicht ansprechen, ist, wie viel Stress die Hirnsubstanz selbst aushalten kann. Ich weiß derzeit nicht, wie viel Kraft Gehirnmasse widerstehen kann, es gibt keine mir bekannte medizinische Studie, die dies beantwortet.
Ich vermute, dass eine solche Studie wahrscheinlich an der Ethikkommission scheitern würde! ;)
@jdunlop In Ihrem Fallbeispiel haben Sie gerade Geschwindigkeit in Beschleunigung umgewandelt (m / s in m / (s * s)). 200 km/s auf 0 bei 20 000 Gs wären aus einer 1 Sekunde langen Verzögerung am Boden, ja? Also, trotz Ihres Fehlers, meine Bemerkung, dass es Ihrem Fall tatsächlich noch mehr helfen könnte.
@Aaron - nein, meine Berechnung war eine Verzögerung von der Endgeschwindigkeit in der Atmosphäre (53 m / s) über eine Entfernung von 7 mm (das meningeale Kissen zwischen Gehirn und Schädel). Das Auflösen nach (kleinem) t in d (7 mm) = 1/2 bei ^ 2 und 53 m / s = bei gab mir den Wert.
@jdunlop Oh, ich verstehe. Und ich hätte mein Verständnis Ihres Kommentars überprüfen sollen, indem ich auch über die Situation nachgedacht habe: 200 km / s sind für einen Sturz von einem Gebäude unvernünftig, also hätte ich bemerken müssen, dass Sie das nicht so gemeint haben. Für zukünftige Leser: „200 000 m/s (zwanzigtausend Gs)“ ist keine versuchte Umrechnung von Geschwindigkeit in Beschleunigung; die 200 000 sind Meter pro Sekunde * zum Quadrat * - nur ein einfacher Tippfehler.

Maschinisten gewinnen – wandeln Sie einfach Gehirne in digitale um und laden Sie sie auf Solid-State-Hardware herunter. Als Bonus könnten Computergehirne viel weniger Anpassung erfordern als biologische Gehirne und ihre Unterstützungssysteme (dh ihre Körper), wodurch sowohl die Komplexität als auch die Masse Ihres Fackelschiffs drastisch reduziert werden. Darüber hinaus muss die nächste Phase der menschlichen Evolution mit der zunehmenden Verbreitung und Leistungsfähigkeit der KI in der Lage sein, mit der enormen Rechenleistung zu konkurrieren, die Computerhardware leisten kann, so dass dies sogar im Allgemeinen eine kluge Richtung ist.

Die Anamisten könnten einen ähnlichen Weg einschlagen und den menschlichen Körper in ein empfindungsfähiges amorphes Gel verwandeln, das aus kompliziert miteinander verbundenen Mikrostrukturen besteht. Entfernen Sie die Bedeutung der Makrostrukturintegrität (und machen Sie diese Mikrostrukturen vermutlich weitaus widerstandsfähiger gegen hohe anhaltende Kräfte, was viel besser zu handhaben ist), und Ihr Überlebensproblem ist viel einfacher zu lösen.

Der digitale Download eines Inhalts ist wahrscheinlich unmöglich. Unter der Annahme, dass die Kontinuitätsexistenz korrekt ist, töten Sie Gehirn-Downloads
Klingt also nach einer düsteren Zukunft für die Maschinisten. Was hält sie am Laufen, wenn sie wissen, dass sie ihre biologischen Grenzen nie vollständig überwinden können?
Ich bin mir auch nicht sicher, ob ein Solid State Drive diese Gee-Lasten überleben würde.
@Ash Vielleicht keine konventionellen, modernen SSDs. Ich nehme an, dass einige bedeutende Fortschritte in den Gedächtnis- und Materialtechnologien notwendig wären, um auch nur einen einzigen menschlichen Geist unterzubringen. Ich habe ohnehin mehr betont, wie wichtig es ist, die Anzahl der beweglichen Teile zu minimieren - weniger Bewegung bedeutet weniger Auswirkungen auf die Funktion aufgrund sich ändernder äußerer Kräfte. Versuchen Sie, eine laufende Festplatte heftig zu schütteln oder sie in eine High-G-Zentrifuge zu legen, und sehen Sie, was passiert ;)
@talrnu Ja vielleicht, ich kann mir kein Material vorstellen, das einer Stoßbelastung von 1000 G standhält, aber vielleicht. Nein danke ich habe schon genug HHD Untersetzer.

Der einzig halbwegs plausible Weg für Menschen, um zu überleben, wenn sie hohen Beschleunigungen ausgesetzt sind (und dies gilt, wenn sie aus einem Massenfahrzeug geschossen werden oder an Bord eines Fackelschiffs sind), wäre, das Individuum in ein inkompressibles flüssiges Medium einzutauchen, das alle offenen Räume füllt und Hohlräume im Körper. Das Schweben in einer solchen sauerstoffreichen Flüssigkeit würde es der Person ermöglichen, hohe Beschleunigungen zu überstehen, da die gesamte Körperstruktur gestützt würde und es keine Hohlräume oder leeren Räume gibt, die die Beschleunigungskräfte als Schwachstellen in der Struktur des menschlichen Körpers ausnutzen könnten.

Aus offensichtlichen Gründen konnte man eine in Flüssigkeit getauchte Person nicht einfach in eine Flasche stecken und dann das Gaspedal des Raumschiffs betätigen. Die Flüssigkeit müsste zu jeder Zeit überwacht und ordnungsgemäß mit Sauerstoff versorgt werden, und alle Abfallprodukte müssten entfernt und herausgefiltert werden, sodass die Kammer einige sehr aufwendige Hochdruckpumpen und Armaturen haben müsste, um in einer Umgebung mit hohem „G“ zu arbeiten.

Dies scheint angesichts der OP-Bedingungen zuzutreffen, unabhängig davon, ob die Person im Container gentechnisch verändert, ein Cyborg oder sogar nur eine normale Person ist. Nur ein vollständig realisierter Upload, der in einer Solid-State-VR lebt, die für das Überleben von Umgebungen mit hohen G optimiert ist, benötigt wahrscheinlich keine zusätzlichen Lebenserhaltungssysteme

Allerdings hat auch das vollständige Eintauchen in Flüssigkeit Grenzen :

Flüssigkeitsimmersion bietet eine Möglichkeit, die physische Belastung durch G-Kräfte zu reduzieren. Auf Flüssigkeiten ausgeübte Kräfte werden als omnidirektionale Drücke verteilt. Da Flüssigkeiten praktisch nicht komprimiert werden können, ändern sie ihre Dichte nicht unter hoher Beschleunigung, wie sie bei Luftmanövern oder Raumfahrt durchgeführt wird. Eine Person, die in eine Flüssigkeit mit der gleichen Dichte wie Gewebe eingetaucht ist, hat Beschleunigungskräfte, die um den Körper herum verteilt sind, anstatt an einem einzelnen Punkt wie einem Sitz oder Gurtbändern aufgebracht zu werden. Dieses Prinzip wird in einem neuen Typ von G-Anzug namens Libelle G-Anzug verwendet, der es Flugzeugpiloten ermöglicht, bei einer Beschleunigung von mehr als 10 G bei Bewusstsein und funktionsfähig zu bleiben, indem er sie in einem starren Anzug mit Wasser umgibt.

Der Beschleunigungsschutz durch Immersion in Flüssigkeit ist durch die unterschiedliche Dichte von Körpergewebe und Immersionsflüssigkeit begrenzt, was die Nützlichkeit dieser Methode auf etwa 15 bis 20 G begrenzt.[55] Um den Beschleunigungsschutz über 20 G hinaus zu erweitern, müssen die Lungen mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, die eine ähnliche Dichte wie Wasser hat. Ein Astronaut, der vollständig in Flüssigkeit eingetaucht ist und sich Flüssigkeit in allen Körperhöhlen befindet, wird von extremen G-Kräften wenig Wirkung spüren, da die Kräfte auf eine Flüssigkeit gleichmäßig und gleichzeitig in alle Richtungen verteilt sind. Aufgrund von Dichteunterschieden zwischen verschiedenen Körpergeweben werden jedoch Auswirkungen zu spüren sein, so dass immer noch eine obere Beschleunigungsgrenze besteht.

Das Einatmen von Flüssigkeiten zum Schutz vor Beschleunigung ist möglicherweise nie praktikabel, da es schwierig ist, ein geeignetes Atemmedium mit einer ähnlichen Dichte wie Wasser zu finden, das mit Lungengewebe kompatibel ist. Perfluorkohlenstoffflüssigkeiten sind doppelt so dicht wie Wasser und daher für diese Anwendung ungeeignet.[2]

Solange wir uns auf ein organisches Gehirn beschränken, scheint die obere Beschleunigungsgrenze bei 20 g zu liegen.

Ist das sofort oder nachhaltig? Da es einige Probleme mit dem Eintauchen in Flüssigkeiten gibt, wurden bisher keine tatsächlichen Experimente mit Menschen durchgeführt, um die 20G-Schätzung zu validieren.
Aus einem anderen Artikel : „In einem Meilenstein-Experiment im Jahr 1958 kletterte der Forscher R. Flanagan Gray in die „eiserne Jungfrau“; eine Kapsel in menschlicher Form, die dann mit Wasser gefüllt wurde und 31,25 Gs für volle 5 Sekunden standhielt, ein menschlicher Ausdauerrekord das steht bis heute." Es scheint, dass es nicht aufrechterhalten wurde (obwohl umstritten ist, was "aufrechterhalten" bedeutet, können Sie menschliches Fleisch ein paar Pfund Kraft aussetzen und es mit genügend Zeit zerstören ....)

Enter - Der bescheidene Specht

Der Specht aus der Familie der Picidae ist einer der wenigen komplexen Organismen, die die Anforderungen dieser Frage in allen Parametern übertreffen, mit der Fähigkeit, unter einer G-Kraft von bis zu 1200 G bei Bewusstsein zu bleiben , ja, wie in zwölf folgten durch zwei Nullen. Das ist beeindruckend und alles, aber wie kann es weniger als das 25-fache der zum Töten eines Menschen notwendigen Anzahl bei Bewusstsein bleiben ?

  1. Der Schädel des Spechts ist unterschiedlich dick und schwammig und konzentriert sich um den Hintern und die Stirn
  2. Die Hyloid-Knochen sind um ein Vielfaches größer und klopfen um den Schädel herum, um einen einzelnen, schlingenförmigen Knochen zu bilden, der den Schädel an Ort und Stelle hält
  3. Es gibt weniger Platz für das Gehirn, um herumzurasseln, und das Gehirn ist gegen den Schädel positioniert

Diese Modifikationen an einem Menschen können es den Fahrern dieser Fackelschiffe ermöglichen, mit den gegebenen Parametern zu operieren

Aber wie lange können sie es aushalten?
Ich denke, Sie werden feststellen, dass der Schädel, nicht das Gehirn, 1200 G erleidet. Der springende Punkt beim Design des Spechtschädels ist, dass das Gehirn keine 1200 G erfährt.

Das kann nicht funktionieren

Wenn es nicht erlaubt ist, die Gehirnphysiologie zu verändern, ist dies unmöglich.

Was führt dazu, dass Menschen bei hohen Gs ohnmächtig werden?

- Der Blutfluss wird in den Beinen und unteren Extremitäten eingeschlossen, was dazu führt, dass dem Gehirn Sauerstoff entzogen wird. Oder umgekehrt, der gleiche Effekt tritt auf, wenn zu viel Blut zum Gehirn fließt und sich ansammelt, was bei ausreichend hohen Gs Aneurysmen verursachen kann.

Um dies zu lösen , müssten Sie das Kreislaufsystem verstärken, um dem Druck standzuhalten und die Zirkulation aufrechtzuerhalten. Da Sie die Gehirnphysiologie nicht ändern können, würde Folgendes passieren: Es würde sich Blut ansammeln und schließlich hinter den kraftzugewandten Regionen des Gehirns platzen.

Persönlich könnten Sie die Verwendung von Nano- oder Mikromaschinen zur Verstärkung der Kreislaufstruktur des Gehirns als minimal invasive und leicht umkehrbare Veränderung der Physiologie des Gehirns rechtfertigen. Obwohl es bei 100 G ohne irgendeine strukturelle Verbesserung gegen den Schädel gedrückt wird, vergleichbar mit dem Aufprall auf den Boden nach einem Sturz vom Empire State Building. Keine Ahnung, wie die Nerven damit umgehen können, normalerweise richtet das Blut im Gehirn den schlimmsten Schaden an.

Zum Kichern: Ich dachte darüber nach, einen Magneten zu verwenden, der stark genug ist, um die Wassermoleküle zu kontrollieren. Aber die Genauigkeit, die erforderlich ist, um diese Arbeit zu leisten, wäre an sich schon verrückt, ganz zu schweigen davon, dass Eisenpartikel aus dem Blut entfernt würden, was wiederum zu Sauerstoffmangel, wenn nicht zu Zellzerstörung führen würde.

Abgesehen von dem Gehirnproblem könnten Mikromaschinen verwendet werden, um das Kreislaufsystem sowie die anderen Knochen und Organe zu stärken, damit sie nicht über sichere Toleranzen hinaus explodieren oder zusammenbrechen.

Es scheint, dass diese Antwort das OP veranlasst hat, seine strengen Richtlinien zu überarbeiten. In diesem Fall verlasse ich mich auf Mikromaschinen, die den Körper stärken

Ich stimme zu, dass 1 G nicht nur perfekt für Reisen im Sonnensystem ist, sondern Sie auch in einem Jahr in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit bringen kann. Die Immersionslösung ist interessant und würde sich wie der G-Anzug eines Kampfpiloten verhalten, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass sie knochenbrechende Kräfte ähnlich einem Absturz bei 100 Gs löst. Darüber hinaus wäre es ein Druck, der dem entspricht, Tausende von Fuß unter Wasser zu sein.

Ich denke, das Magnetfeld des Anon-Posters ist nicht nur zum „Kichern“ da. Es sollte ein praktischer Ansatz für kurze Dauer hoher G sein. Es macht sich die Tatsache zunutze, dass viele Atome von einem Magnetfeld schwach abgestoßen werden (diamagnetisch).

Wasser und Kohlenstoff werden beide abgestoßen und machen einen erheblichen Teil aller kohlenstoffbasierten Lebensformen aus. Ein Frosch wurde mit einem starken Magneten zum Schweben gebracht, was nur 1 G entsprach:

https://www.youtube.com/watch?v=A1vyB-O5i6E

Nun erwähnte gleich noch, dass dem Körper Eisenpartikel entzogen werden. Sie befinden sich hauptsächlich im Hämoglobin des Blutes. Wie lange könnte es 10 Gs aushalten? Ich weiß nicht. Vielleicht wären 100 Gs für die Zeit, die benötigt wird, um auf Touren zu kommen, nicht allzu problematisch. In der Beschreibung wurde erwähnt, dass die Höchstgeschwindigkeit 0,001 c beträgt. Wie CatGut erwähnte, dauert es bei 100 Gs nur 5 Minuten, um auf Touren zu kommen. Diese Art von Beschleunigung wäre gut, um vor etwas wegzulaufen.

Ein anderer Punkt zum Nachdenken. Autos und Flugzeuge haben Höchstgeschwindigkeitsbegrenzungen. Warum willst du sagen, dass es eine Höchstgeschwindigkeit gibt? Raumfahrzeuge unter der Newtonschen Mechanik sind darauf beschränkt, wie viel Energie sie haben und wie viel Masse sie hinter sich schleudern können (abhängig von Ihrer Definition von Fackelschiff). Sie können immer schneller fahren, indem Sie eine Schwerkraftunterstützung um einen Planeten ausführen.

Ein starker Magnet unter einem Besatzungsmitglied würde auf das Gesetz des umgekehrten Quadrats treffen, bei dem die Verdoppelung eines bestimmten Abstands von der Quelle zu einem Viertel der Kraft führen würde. Die Besatzungsmitglieder müssten sich in irgendeiner Art in der Magnetspule befinden. Ein Raumschiff, das mit 100 G beschleunigt, könnte mit 99 G Magnetkraft kompensiert werden, was den Besatzungsmitgliedern eine angenehme Beschleunigung von 1 G der Schwerkraft verleiht.

Angenommen, Sie haben eine Science-Fantasy-Umgebung, in der Sie lächerlich hohe Beschleunigungen haben, ist die naheliegendste Lösung, die Passagiere und die Besatzung zu digitalisieren.

Wenn Sie jedoch menschliche Körper beschleunigen müssen, aber Modifikationen zulassen, dann ist die Lösung für dieses Problem eine Vielzahl von Flüssigkeitsimmersionen, bei denen der Körper eingetaucht wird und Öffnungen in ansonsten abgedichteten Körperhöhlenwänden mit geringer Flüssigkeitsübertragungsrate platziert werden, um dies zu ermöglichen schneller Druckausgleich. Die Immersionsflüssigkeit hätte eine Dichte, die möglichst nahe an der durchschnittlichen Dichte von Weichgeweben oder etwas mehr liegt. Weichteile mit geringerer Dichte könnten künstlich dichter gemacht werden, indem Masse auf nanoskopischer Detailebene hinzugefügt wird, um sie so gleichmäßig wie möglich zu verteilen.

Wo wir deutlich dichteres Hartgewebe wie Knochen haben, sollte es auf mikroskopischer Ebene mit einer starken leichten Substanz wie Kohlefaser verwoben und teilweise ersetzt werden. Zahlreiche Sockel würden in die Knochen und in die Haut platzierte Öffnungen eingebaut, so dass die Knochen bei Beschleunigung mechanisch an einer externen Struktur verankert werden können, um unterschiedliche Bewegungen innerhalb des Körpers zu verhindern.

Um den Dichteunterschied zwischen Körperflüssigkeiten und festen Strukturen weiter auszugleichen, könnte ein erheblicher Teil des Sauerstoff-16 im Wasser des Körpers durch Sauerstoff-18 und gegebenenfalls Wasserstoff durch Deuterium ersetzt werden.

Wenn die Knochen gestärkt und verankert sind und die Dichte so weit wie möglich ausgeglichen ist, besteht die Möglichkeit, dass Menschen in Flüssigkeitstauchtanks sehr hohe Beschleunigungen aushalten könnten, möglicherweise in der Größenordnung von Hunderten von g.

Blut müsste künstlich mit Sauerstoff angereichert und Nährstoffe intravenös zugeführt werden, und das Gehirn müsste an ein VR-Rig mit direkter neuronaler Verbindung angeschlossen werden, um zu verhindern, dass ein psychologisches Trauma in einem Beschleunigungstank eingeschlossen wird, und um das Schiff zu steuern. da eine Verankerung und Immobilisierung aller Knochen eine manuelle Kontrolle verhindern würde.

Körpermodifikationen wie Piercings oder chirurgische Implantate wie Gelenkersatz, Magenbänder und Herzschrittmacher müssten zusammen mit den Knochen des Probanden entfernt oder verankert werden – stellen Sie sich die Folgen vor, wenn eine Beschleunigung von 500 g+ auf einen nicht verankerten Ohrring mit einem Massenunterschied von mehreren Gramm angewendet wird – a Ein 5-g-Goldohrring kann unter solchen Bedingungen effektiv mindestens 2,3 kg wiegen und ziemlich viel Schaden anrichten.

Menschliches Gelee:

Grundsätzlich müssten Sie den menschlichen Körper dichter und homogener machen, weniger den modernen Beutel mit schmutzigem Wasser und harten Strukturelementen und mehr einen festen, dicken Gallerte, der weniger komprimierbar ist und weniger Hohlräume enthält. Das ist die Seite des sich verändernden Menschen, Sie setzen diesen neuen und verbesserten Menschen dann in einen hochviskosen, extrem dichten Flüssigkeitsballon. Die Flüssigkeit sollte der Steifheit des neuen Körpers entsprechen, während sie eine Dichte hat, die gerade niedrig genug ist, um Auftrieb zu geben, dies gibt Ihnen den größtmöglichen Schutz vor G-Lasten. Ich weiß nicht, wie weit Sie mit dieser Art von System gehen könnten. Heutzutage sind wir auf Dichte und Viskosität in der Nähe von Wasser beschränkt und können etwa 20 G Ladungsschutz bieten. The Forever Warschlägt ein ähnliches System vor, das aus dem Gedächtnis nur eine leicht erhöhte Viskosität und Dichte und viel Druck verwendet und während computergesteuerter Kämpfe vor einer Beschleunigung von bis zu mehreren hundert G schützt.

Unsere Matschigkeit ist das offensichtliche Problem.

Wir sind vollständig abhängig vom Flüssigkeitstransfer und unsere Körper würden wahrscheinlich eine zentrifugale Wasser-Öl-Trennung auf zellulärer Ebene durchlaufen! Wir müssten unsere Matschigkeit vollständig korrigieren und uns richtig verfestigen. Dies beseitigt sehr wahrscheinlich die Möglichkeit, bei Bewusstsein zu bleiben. Eine schicksalhafte Option wäre die Erforschung des sofortigen Blitzgefrierens (Betonung auf „sofort“) – eine verbesserte Form der Kryogenese, die wahrscheinlich selbst einige Risiken birgt.