Wie schnell müsste ein Raumschiff zu Lebzeiten eines Menschen fliegen, um Alpha Centauri zu erreichen?

Angesichts der jüngsten Nachrichten über die Entdeckung eines "erdähnlichen" Planeten, der Alpha Centauri (unser nächsten stellaren Nachbarn) umkreist, fragte ich mich, wie schnell ein Raumschiff reisen müsste, um Alpha Centauri innerhalb der Lebenszeit einer Person (sagen wir 60 Jahre) zu erreichen. ?

Die Begründung ist, dass selbst wenn wir eine unbemannte Sonde entsenden würden – vorausgesetzt, es wäre eine einfache Fahrt – die Reisezeit müsste ausreichend kurz sein, um das Interesse der Menschen an der Mission aufrechtzuerhalten, so dass bei ihrer tatsächlichen Ankunft und Rücksendung Daten dort wären jemand zu Hause sein, um die Daten zu erhalten.

Die zusätzliche Komplikation besteht darin, dass das Fahrzeug ausreichend langsamer werden müsste, damit es zumindest in die Umlaufbahn um den Stern eintreten könnte (ich werde nicht vorschlagen, dass es gelingt, einen der Planeten zu umkreisen!).

Ich nehme an, was mich wirklich interessiert, wie diese Geschwindigkeit im Vergleich zu den Geschwindigkeiten, die wir bisher erreicht haben, abschneidet, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viel Technologie voranschreiten muss, damit wir überhaupt daran denken können, dies zu erreichen.

Ich kenne relativistische Effekte aufgrund von Reisen mit einem hohen Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit - aber das interessiert mich hier nicht wirklich.

Antworten (2)

Wenn Sie sich nicht für relativistische Effekte interessieren, ist die Antwort auf Ihre Frage leicht zu trainieren. Laut Wikipedia ist Alpha Centauri 4,24 ly entfernt (4,0114x 10 16 m ). Um also in 60 Jahren dorthin zu gelangen ( 1892160000 s ).

Ihre nicht-relativistische Antwort lautet also

v = d t = 4.0114 × 10 16 1892160000 = 21200000 m s − 1 .

Das ist 21200 k m s − 1 . Der schnellste aufgezeichnete Raumflug war 24.791 Meilen pro Stunde, was ungefähr 11 entspricht k m s − 1 das sind 0,05 % von 21200 k m s − 1 . Das bedeutet, dass wir in der Lage sein müssen, Raumschiffe dazu zu bringen, 2.000-mal schneller zu reisen als das schnellste derzeitige Raumschiff.

Beachten Sie, dass ich glaube, dass Satelliten in geostationären Umlaufbahnen dies tun ≈ 17 k m s − 1 .

Bearbeiten. Die relativistische Berechnung finden Sie hier .

Berücksichtigt dies die Verzögerung, die zum Eintritt in die Umlaufbahn erforderlich ist? Ja, es ist eine Durchschnittsgeschwindigkeit, aber nicht die Höchstgeschwindigkeit.
Dies setzt voraus, dass sich das Raumfahrzeug augenblicklich mit dieser konstanten Geschwindigkeit befindet. Um die Auswirkungen der Beschleunigung auf diese Geschwindigkeit zu berücksichtigen, wäre eine etwas komplexere Berechnung erforderlich ...
Notiz. Die vollständige spezielle relativistische Berechnung mit Beschleunigungseffekten wurde hier beantwortet .

Die Entfernung zwischen der Erde und Alpha Centauri beträgt 4.4 ly .

Teilen durch 60 Jahre es ist ungefähr 22000 km/s .

Der relativistische Faktor (ich meine γ = 1 1 − v 2 / c 2 ) dafür ist fast 1 .

Nehmen wir eine konstante Beschleunigung von 2 g (es ist möglich) es würde nur dauern 320 Std. um diese Geschwindigkeit zu erreichen (und um die gleiche Menge anzuhalten). Es ist nur total 28 Tage . Vernachlässigbar klein im Vergleich zu 60 Jahre .

Berücksichtigt dies die Beschleunigung und Verzögerung, die zum Eintritt in die Umlaufbahn erforderlich sind?
Ich habe eine Berechnung für Konstante hinzugefügt 2 g Beschleunigung.
Wie viel Zeit wäre einem Beobachter auf der Erde geblieben?
Der relativistische Faktor ist 1,003, wenn genauer. Nicht mehr als 60 ½ Jahre.
@ChrisF: Ich würde erwarten, dass die Zeit, die zum Eintritt in eine Umlaufbahn benötigt wird, viel weniger als 60 Jahre betragen würde. Und daher sollte es mit korrekten Berechnungen möglich sein, das Raumschiff abzubremsen, um irgendwo in der Nähe des Zielplaneten anzuhalten.
Wie schnell müsste ein Raumschiff zu Lebzeiten eines Menschen fliegen, um Alpha Centauri zu erreichen?
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