Wie sehr könnte man das Altern mit bestehenden Raumfahrzeugen verlangsamen?

Sagen wir einfach, dass das Raumfahrzeug beschleunigen kann, bis es sich mit der Geschwindigkeit des schnellsten derzeit existierenden Raumfahrzeugs von der Erde entfernt

Beachten Sie zunächst, dass die schnellste Geschwindigkeit, die ein Raumschiff im Verhältnis zur Erde erreicht hat, nur ein äußerst kleiner Bruchteil der ist$c$und daher sollte man keine signifikante Zeitdilatation erwarten .

Beispielsweise erreichte das Raumschiff New Horizons eine relative Geschwindigkeit von über 10 Meilen pro Sekunde (mps).

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt jedoch etwa 186.000 mps. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie wenig Zeitdilatation zu erwarten ist, setzen wir dies in die Zeitdilatationsformel ein :

Wenn Sie also die vereinfachende Annahme machen, dass Ihre Geschwindigkeit relativ zur Erde für 20 Erdjahre konstant ist, wäre Ihr Alter gemäß den Erduhren so

Mit anderen Worten, gemäß den Erduhren würde Ihre Uhr weniger als 1 Sekunde hinterherhinken.

Dies ist jetzt keine vollständige Berechnung, sondern eher ein Hinweis darauf, wie Sie vorgehen und nicht zu viel von einer Verlangsamung erwarten sollten.

Fast keiner.

Seien wir viel großzügiger als Ihre Vorstellung von Menschen tragenden Fahrzeugen. Lassen Sie uns einfach die schnellste Sonde verwenden. Das Helios II- Raumschiff erreichte, nachdem es sich der Sonne genähert hatte, eine heliozentrische Geschwindigkeit von etwa 70 km/s. Offensichtlich war seine Geschwindigkeit mehr auf den Gravitationseinfluss der Sonne als auf seine Motoren zurückzuführen.

Das sind ungefähr 17 zusätzliche Sekunden in den 20 Jahren. Das Doppelte für die Hin- und Rückfahrt. Reale Technologie würde einen Bruchteil dieses Ergebnisses ermöglichen.

Aus dem Wissenschaftsmuseum :

Apollo 10 hält den Rekord als schnellstes bemanntes Fahrzeug und erreichte bei seiner Rückkehr zur Erde am 26.

Verwenden Sie die Formel (wie oben). Nach 40 Jahren Reisen wären Sie etwas mehr als 0,86 Sekunden jünger.

Hinzugefügt:
Ich habe einige Berechnungen angestellt und festgestellt, dass Sie sich nach 20 Jahren (kurz hinter Neptun) immer noch im Sonnensystem befinden würden, wenn Ihre Radialgeschwindigkeit direkt von der Sonne entfernt 11,08 km / s beträgt.

Anstelle eines vorhandenen Raumfahrzeugs verwenden wir eine Photonenrakete, die von Gammastrahlen angetrieben wird, die von Materie-Antimaterie-Vernichtungen in ihrem Reaktor emittiert werden. Woher kommt die Antimaterie? Wir werden es mit Sonnenenergie produzieren. Wir werden riesige Sonnenkollektoren verwenden, die im Vakuum eine enorme Spannung erzeugen, was zur Produktion von Swinger-Paaren führt . Die Bewegung von der Erde weg und zurück beinhaltet 4 Änderungen der Geschwindigkeit, also von einer gegebenen Anfangsmasse$m_i$und eine Abschlussmesse$m_f$Wir können mit einem Gammafaktor von reisen:

Lassen Sie uns dann die Zeit in einer Einheit messen, die als die Zeit definiert ist, die die Fabrik benötigt, um eine bestimmte Menge Kraftstoff zu produzieren$m_f$(Die Hälfte davon ist dann Antimaterie). Wenn wir also 100 Zeiteinheiten warten, haben wir den Kraftstoff zum Reisen mit einem Gammafaktor von 1,74.

Nun, der Grund, warum wir dies tun möchten, ist, dass wir eine Nachricht von ET erhalten haben und wir haben zurückgeantwortet und nach dem EVG gefragt. Die Antwort von ET wird voraussichtlich in der Zukunft bei etwa 10.000 Zeiteinheiten eintreffen. Das Optimierungsproblem besteht somit darin, die Eigenzeit zu minimieren, die benötigt wird, um 1000 Zeiteinheiten in die Zukunft zu verschieben. Angenommen, wir betreiben die Fabrik für die Zeit T und verwenden dann den Treibstoff, um zu reisen und zurückzukehren, wenn die Nachricht eintrifft (offensichtlich würden wir das Signal früher abfangen, wenn wir uns weiter in die Richtung bewegen, aus der das Signal kommen wird, aber lass uns Angenommen, wir können nur von zu Hause aus am EVG arbeiten). Die richtige Zeit ist dann:

Der optimale Wert besteht dann darin, T = 1075 zu wählen, was eine Eigenzeit von 4099,4 ergibt. Wir können jedoch viel besser, indem wir den nach kürzerer Zeit produzierten Kraftstoff verwenden$T_1$und dann mit diesem Kraftstoff eine Hin- und Rückfahrt machen und dann mit dem in dieser Reisezeit produzierten Kraftstoff erneut reisen. Wenn wir zB laut Werksuhr um 170 Uhr losfahren, um 1200 Uhr zurückkommen und dann um 10.000 Uhr zurückkommen, um die Nachricht von ET zu lesen, haben wir nur 3636 Zeiteinheiten gealtert.