Hinweis Ich weiß nicht, wie die künstliche Schwerkraft erzeugt wird, aber ich gehe davon aus, dass Sie eine potenzielle Schwerkraft selektiv so gestalten können, dass sie nur die Dinge im Schiff beeinflusst. die Nutzlast. Es gibt Probleme mit dieser Art von künstlicher Schwerkraft, und um dies beantwortbar zu machen, werde ich sie ignorieren. Außerdem wirken die einzelnen Kräfte, die auf die Nutzlast ausgeübt werden, in verschiedenen Situationen in verschiedene Richtungen, und ich gehe davon aus, dass das Fahrzeug dazu in der Lage ist.

Ausrollen

Es könnte einfach eine Gravitationsquelle schaffen , mit der Energie um die der Erde herum. Die Gleichung, um dies herauszufinden, würde wie folgt aussehen:

$$U=\frac{-Gm_E}{r_E}\sum{m_n}$$

wo$G$ist die universelle Gravitationskonstante,$m_E$ist die Masse der Erde, und$r_E$ist der Radius der Erde,$m_n$ist die Masse eines Objekts, das Sie diese Kraft spüren möchten, und U ist die Energie der Schwerkraft. In Ihrem konkreten Beispiel$\sum{m_n} = 1000$. (Das Schiff selbst muss nicht unter der Wirkung dieser Schwerkraft stehen, also wird es nicht hinzugefügt$\sum{m_n}$überhaupt.) Ihre Schwerkraft sieht also so aus, wie sie sein muss$6.249*10^{10}$(-ish) Joule tief.

Das Fahrzeug selbst trägt gut zur Schwerkraft bei, aber nur wenig. Je mehr Masse des Fahrzeugs auf einer Seite zentriert ist, desto mehr kann es die Schwerkraft ausgleichen, die erforderlich ist, um Menschen unten zu halten. Ich habe die Schwerkraft des Fahrzeugs ignoriert, weil ihr Einfluss vernachlässigbar ist. Wenn das Schiff eine Kugel wäre, auf der Menschen stehen und deren Schwerpunkt 1 m entfernt ist, würde es nur einen Beitrag leisten$.003 J$. Nicht genug, um die Schwerkraft wesentlich zu beeinflussen.

Der Versuch, die Energieanforderungen zu bestimmen, um den Raum ausreichend zu krümmen oder diesen Gravitationsbrunnen zu erzeugen, ist schwierig, da niemand zuvor einen Gravitationsbrunnen wie diesen erzeugt hat, noch haben wir gesehen, dass Schwerkraft (in einem nennenswerten Ausmaß) auf Körper wirkt und dann nicht. Hier kommt Science-Fiction-Magie / Handwinken ins Spiel. Um einfach eine Antwort zu geben, werde ich sagen, dass Sie brauchen$6.249*10^{10} W$: Sie müssen diese Schwerkraft gut aufrechterhalten, indem Sie ihr jede Sekunde die erforderliche Energie für die gesamte Tiefe geben.

Natürlich kann sich dieser Wert ändern, je nachdem, wie die künstliche Schwerkraftproduktion funktioniert, aber es ist die Antwort, mit der ich laufe. Wenn Sie denken, dass Sie, sobald ein Gravitationsbrunnen gebaut ist, ihm nicht mehr Energie geben müssen, um ihn zu erhalten, dann gehen Ihre Energieanforderungen auf 0, nachdem er gebaut wurde. Wenn Sie glauben, dass Gravitationsbrunnen ihre Energie über die Plankenzeit aufbringen müssen , dann erhalten Sie einen sehr großen Energiebedarf (ca$32*10^{54}$Watt!)

Manövrieren

Damit die Menschen im Schiff keine Beschleunigung bemerken, muss der Trägheitsdämpfer des Schiffes die Bewegung des Schiffes kompensieren. Der Brunnen muss um den Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um die Menschen auf dem Boden zu halten, tiefer oder flacher werden. Dies hängt stark davon ab, wie das Schiff beschleunigt. Die Gleichung für diese Arbeit stellt jedoch ein Problem dar:

$$W=\int_{x_1}^{x_2}{Fdx}$$

Nein, das Problem ist nicht das Kalkül, sondern die Tatsache, dass die erforderliche Arbeit davon abhängt, wie lange die Beschleunigung erfahren wird. Wenn Sie versuchen, dies für unsere spezifische Situation zu lösen, erhalten Sie

$$W=\int_{x_1}^{x_2}{5dx}=5*(x_2-x_1)=5*\Delta x$$

Das ist nicht schwer. Ihr Brunnen ändert sich um das 5-fache der zurückgelegten Strecke (in Metern). Davon abgesehen müssen Sie diese Energie nicht auf einmal produzieren; Ihre Leistungsanforderungen ändern sich möglicherweise nicht allzu sehr. Der Gesamtbrennstoff, den Sie benötigen, und die Gesamtenergie, die Sie produzieren müssen, werden!

Der Strombedarf schwankt je nachdem, wie viel Sie pro Sekunde zurücklegen. Es würde so aussehen:

$$P = \frac{5*\Delta dx}{dt} = -5*v$$ Dass$v$ist Geschwindigkeit. Dies ändert sich natürlich mit der Geschwindigkeit, mit der Sie fahren. Da Sie nicht jede Sekunde von einer Geschwindigkeit zur nächsten springen, gibt Ihnen die obige Gleichung die sofortige Leistung, die Sie benötigen. Ich schlage vor, dass Sie sich Ihre Höchstgeschwindigkeit ansehen, da dies die maximale Leistung ist, die Sie benötigen, um diese Höchstgeschwindigkeit zu erreichen.

Unter Beschuss

1 Gigajoule$(10^9 J)$wurde gerade in die Mischung aufgenommen! Ich muss davon ausgehen, dass diese Energie in einer Kugel abgestrahlt wird und nicht nur direkt auf das Schiff einwirkt. Das macht das Aufprallprofil des Schiffes wirklich wichtig. Die Oberfläche einer Kugel mit Radius$10m$handelt von$1256.4 m^2$Unser glücklicherweise zylindrisches Raumschiff hat eine Seitenfläche von$10m*\pi*3m=94.24...m^2$. Das bedeutet, dass das Schiff eine Dosis von ($94.24/1256.4=.075...$) etwa 8% des Gigajoule, oder$8*10^{7} J$. Auch hier muss der Gravitationsschacht um diesen Betrag erhöht werden, um zu verhindern, dass unsere Nutzlast Schaden nimmt.

Die dafür benötigte Kraft? Nun, es hängt davon ab, wie lange die Explosion dauert. Wenn die Explosion nur einen Bruchteil einer Sekunde dauert, multiplizieren Sie das$8*10^{7}$durch den Kehrwert dieses Bruchs. Eine Explosion, die ihre Energie beispielsweise über 1/100 Sekunde überträgt, erfordert$8*10^{9}$Watt, um vollständig zu negieren.

Um der Beschleunigung des Fahrzeugs entgegenzuwirken, müssen Sie die Raumzeit krümmen, um die Schwerkraft zu erzeugen. Das einfache Vorhandensein von Masse/Energie tut dies . Das bedeutet, dass Sie es nicht ein- und ausschalten können, da Ihre Batterie oder Kraftstoffquelle als Energiespeicher diese Schwerkraft erzeugt!

Beachten Sie, dass jede andere Antwort gegen Einsteins Formel für die allgemeine Relativitätstheorie verstößt. Wenn Sie also einen Weg posten, können Sie sich eine beliebige Antwort ausdenken (und dabei ein Perpetuum Mobile bauen).

Der beste Weg, Energie so kompakt zu speichern, ist Masse.

Stellen Sie sich also eine superdichte Platte vor – viel dichter als normale Materie auf Atombasis – die vor- und zurückbewegt werden kann. Bewegen Sie eigentlich die Betten der Leute vor und zurück. Wenn das Schiff über die gs hinaus beschleunigt, die ein Mensch aushalten kann, bewegen Sie ihn näher an die dichte Platte vor ihm heran, damit seine Schwerkraft der Beschleunigung entgegenwirkt.

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Wenn Sie irgendwie eine Beschleunigung auf alle Partikel des Körpers der Person einzeln anwenden könnten, anstatt nur auf eine Oberfläche zu drücken und die Kompression die Kraft durch den ganzen Körper übertragen zu lassen, würde sie keine Beschleunigung spüren. Wie aus Abulafias Antwort hervorgeht, wäre die Energie die übliche Menge, um diese Masse zu beschleunigen.

Aber mit dieser Technik müssten Sie der Beschleunigung des Schiffes nicht entgegenwirken . So beschleunigen Sie das Schiff (oder Teile davon ) in die Richtung, in die Sie fahren möchten, und die Insassen werden nichts spüren. Es ist also keine zusätzliche Energie zum Schub, sondern einfach die Art und Weise, wie Sie die Energie aufbringen, die Sie nach dem zweiten Newtonschen Gesetz sowieso benötigen.

Möglicherweise benötigen Sie jedoch noch zusätzliche Energie: Wenn das Gerät auf dem Schiff transportiert wird, kann es vom Beschleunigen der Personen usw. zurückprallen, was das Gegenteil dessen ist, wohin Sie es bringen möchten. Sie brauchen also einen weiteren Schub, um das Gerät (und alles, was es trägt) zu schieben, wenn Sie die Wirkung nicht direkt umleiten können. Aus Gründen der Handlung ist es also ein sehr verständlicher Ansatz, dass sich die zum Stoßen benötigte Energie verdoppelt, um an Ort und Stelle zu bleiben, und dann ein drittes Mal aufgebracht wird, um sich wirklich wie beabsichtigt zu bewegen. Schub mit Trägheitsdämpfung verdreifacht die normale Beschleunigungsenergie (abzüglich der gewünschten 1 g Rest plus Ineffizienz im Mechanismus).