Sterrekunde

Hoe lank sal 'n rit van naby ligsnelheid na proxima centauri neem vanuit die perspektief van die reisiger en die aarde-waarnemer?

Hoe lank sal 'n rit van naby ligsnelheid na proxima centauri neem vanuit die perspektief van die reisiger en die aarde-waarnemer?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Laat ons sê dat die ruimteskip teen .9c na Proxima Centauri reis. Hoe lank neem hierdie reis vanuit die waarnemingsoogpunt van die passasier teenoor die waarnemer van die Aarde?


Proxima Centauri is ongeveer 4,25 ligjare weg.

4.25 / 0.9 = 4.72 jaar, vir die waarnemer op aarde. Kyk na die vierde graad wiskunde vir inligting oor die berekening.

Vir die persoon op die skip ondergaan hy 'n tydsverlenging van ongeveer 2.29, wat lei tot 4.72 / 2.29 = 2.06 jaar. Sien byvoorbeeld https://www.fourmilab.ch/cship/timedial.html vir inligting oor die berekening van die verwyding.


Waarneming van die heelal met 'n kamera wat naby die snelheid van die lig beweeg

Bing Zhang werk nie, konsulteer nie, besit nie aandele in of ontvang finansiering van enige maatskappy of organisasie wat voordeel uit hierdie artikel sal trek nie, en het geen toepaslike verbintenisse bekend gemaak buite hul akademiese aanstelling nie.

Vennote

Die Conversation UK ontvang befondsing van hierdie organisasies

Sterrekundiges poog om die heelal waar te neem deur middel van steeds meer gevorderde tegnieke. Telkens wanneer navorsers 'n nuwe metode uitdink, word ongekende inligting versamel en word mense se begrip van die kosmos verdiep.

Die internetbelegger en wetenskapsfilantroop Yuri Milner, die ontslape fisikus Stephen Hawking en die uitvoerende hoof van Facebook, Mark Zuckerberg, het in April 2016 'n ambisieuse program vir die ontploffing van kameras ver buite die sonnestelsel aangekondig. Genaamd "Breakthrough Starshot", is die idee om 'n klomp klein nano-ruimtetuie na die son se naaste sterre buurman, die drie-ster Alpha Centauri-stelsel, te stuur. Met 'n snelheid van ongeveer 20 persent van die ligsnelheid - so vinnig as 100 miljoen myl per uur - sal die tuig en hul klein kameras mik na die kleinste, maar naaste ster in die stelsel, Proxima Centari, en sy planeet Proxima b, 4,26 lig- jare van die aarde af.

Breakthrough Starshot beoog om 'n bewys van konsep vir 'n 'nanokraft' wat deur 'n ligstraal aangedryf word, op te stel.

Die doel van die deurbraak Starshot-span sal staatmaak op 'n aantal nog onbewese tegnologieë. Die plan is om ligseile te gebruik om hierdie ruimtetuig verder en vinniger te kry as enigiets wat voorheen gekom het - lasers op aarde sal die klein skepe via hul superdun en weerkaatsende seile druk. Ek het 'n ander idee wat hierdie tegnologie kan gebruik, aangesien die projek gereed is: navorsers kan waardevolle data van hierdie mobiele sterrewagte kry, selfs Einstein se teorie van spesiale relatiwiteit direk toets voordat hulle naby Alpha Centauri kom.


Hoe ver kan 'n ruimteskip gaan as ons nooit uit die druk kom nie?

Daar sal van 'n meervoudige vuurpyl verwag word wat die massa verloor en al hoe vinniger beweeg. [+] bereik snelhede wat die ligspoed nader, soos die Super Haas-vuurpyl wat hier getoon word. U moet 'n uiters doeltreffende brandstof besit of meer brandstof op u reis insamel om relatiewe snelhede te bereik. In teorie kan 'n skip met konstante versnelling ons verder die heelal in neem as enigiets anders wat ons tot dusver voorgestel het.

Dragos muresan, onder c.c.a.-s.a.-3.0

Op die oomblik is daar net drie dinge wat beperk hoe ver ons ruimtetuie ons in die heelal kan neem: die hulpbronne wat ons daaraan wy, die beperkings van ons bestaande tegnologie en die wette van die fisika. As ons bereid is om meer hulpbronne daaraan te wy as 'n samelewing, het ons tans die tegnologiese kundigheid om mense na enige van die bekende planete of mane in die sonnestelsel te neem, maar nie na enige voorwerpe in die Oort-wolk of verder as. Bemanning van die ruimtevaart na 'n ander sterstelsel, ten minste met die tegnologie wat ons vandag het, is nog steeds 'n droom vir toekomstige geslagte.

Maar as ons superieure tegnologie sou ontwikkel - kernkrag aangedrewe vuurpyle, samesmeltingstegnologie, materie-antimaterie vernietiging, of selfs brandstof gebaseer op donker materie - sou die wette van fisika die enigste perk wees. Natuurlik, as fisika werk soos ons dit vandag verstaan, is daar miskien nie deurtrekbare wurmgate in die kaarte nie. Ons kan dalk nie ruimte vou of 'n warp drive bereik nie. En die beperkings van Einstein se relatiwiteit, wat voorkom dat ons vinniger as lig kan teleporteer of reis, sal dalk nooit oorkom word nie. Selfs sonder om nuwe fisika in te roep, sou ons verrassend ver in die heelal kon reis en enige voorwerp bereik wat tans minder as 18 miljard ligjare daarvandaan is. Hier is hoe ons daar sou uitkom.

Hierdie lansering van die ruimtetuig Columbia in 1992 toon dat versnelling nie net onmiddellik is nie. [+] vir 'n vuurpyl, maar kom oor 'n lang periode van baie minute voor. Die versnelling wat iemand aan boord van hierdie vuurpyl sou voel, is afwaarts: in die teenoorgestelde rigting van die versnelling van die vuurpyl.

As ons kyk na konvensionele vuurpyle wat ons vanaf die aarde stuur, verbaas dit die meeste mense om te hoor dat hulle skaars vinniger versnel as wat swaartekrag ons hier op aarde versnel. As ons van 'n groot hoogte sou spring of val, sou die Aarde se swaartekrag ons in die rigting van ons planeet se middelpunt versnel op 9,8 m / s 2 (32 ft / s 2). Vir elke sekonde wat verbygaan terwyl ons vry val, solank ons ​​buite-kragte soos lugweerstand verwaarloos, styg ons spoed in die afwaartse rigting met nog 9,8 m / s (32 ft / s).

Die versnelling wat ons ervaar as gevolg van die swaartekrag van die Aarde staan ​​bekend as '1g' (uitgespreek 'een gee'), wat 'n krag op alle voorwerpe uitoefen wat gelyk is aan ons massatye van daardie versnelling: Newton se beroemde F = ma. Wat ons vuurpyle so spesiaal maak, is nie dat dit ongeveer so vinnig versnel nie, want baie voorwerpe soos motors, koeëls, spoorwapens en selfs achtbanes oortref dit gereeld en maklik. Inteendeel, vuurpyle is spesiaal omdat hulle hierdie versnelling vir lang tydperke in dieselfde rigting handhaaf, wat ons in staat stel om die swaartekragbande te verbreek en ontsnaptempo van die Aarde te bereik.

Daar is net een ander planeet in ons sterrestelsel wat aardagtig kan wees, sê wetenskaplikes

29 Intelligente uitheemse beskawings het ons miskien al raakgesien, sê wetenskaplikes

Mega-Comet: alles wat u moet weet oor die geheimsinnige ysmonster van 'n halwe ligjaar af

Britse ruimtevaarder Tim Peake word gesien op 'n videoskerm wat van die International Space uitgesaai word. [+] Stasie. Peake het in 2016 'n marathon van 42 kilometer (26,2 myl) in die ruimte aan boord van die (ISS) geoefen en gehardloop, maar het steeds aansienlike tyd op die aarde benodig totdat hy weer onder sy eie krag betroubaar kon loop. (Henning Kaiser / foto-alliansie via Getty Images)

beeld alliansie via Getty Images

Een van die grootste uitdagings waarmee mense wat langdurige reise in die ruimte wil onderneem, is die biologiese gevolge van die feit dat hulle nie die aarde se swaartekrag het nie. Die swaartekrag van die aarde is nodig vir 'n gesonde ontwikkeling en instandhouding van 'n menslike liggaam, terwyl ons liggaamlike funksies ons letterlik in die steek laat as ons te lank in die ruimte deurbring. Ons beendigtheid laat ons spieratrofieë op belangrike maniere daal en ons ervaar 'ruimteblindheid' en selfs die ruimtevaarders van die Internasionale Ruimtestasie wat die ywerigste is om maande lank ure per dag te doen, kan hulself nie langer as 'n paar treë onderhou nie. Aarde.

Een manier waarop die uitdaging oorkom kan word, is as ons 'n versnelling van 1 g nie vir 'n paar minute kan volhou nie, en ons voortdurend die ruimte in kan dryf. 'N Merkwaardige voorspelling van Einstein se relatiwiteit - eksperimenteel meermale geverifieer - is dat alle voorwerpe in die heelal geen verskil kan opspoor tussen 'n konstante versnelling en 'n versnelling as gevolg van swaartekrag nie. As ons 'n ruimtetuig op 1g kon laat versnel, sal 'n ruimtevaarder aan boord van daardie ruimtetuig geen fisiologiese verskil ervaar in vergelyking met 'n mens in 'n stilstaande kamer op aarde nie.

Die identiese gedrag van 'n bal wat op die vloer val in 'n versnelde vuurpyl (links) en op die aarde. [+] (regs) is 'n demonstrasie van Einstein se ekwivalensiebeginsel. Om die versnelling op 'n enkele punt te meet, toon geen verskil tussen gravitasieversnelling en ander vorme van versnelling nie, iets wat al baie keer bevestig is.

Wikimedia Commons-gebruiker Markus Poessel, geretoucheer deur Pbroks13

Daar is 'n sprong van geloof nodig om aan te neem dat ons eendag onbepaald in staat sal wees om voortdurende versnellings te bewerkstellig, want dit sou 'n onbeperkte hoeveelheid brandstof tot ons beskikking vereis. Selfs as ons die uitwissing van materie-antimateriale onder die knie het - 'n 100% doeltreffende reaksie - word ons beperk deur die brandstof wat ons aan boord kan bring, en sal ons vinnig 'n punt kry van dalende opbrengste: hoe meer brandstof u bring, hoe meer brandstof benodig u om nie net jou ruimtetuig te versnel nie, maar ook al die oorblywende brandstof wat aan boord is.

Daar is tog baie hoop dat ons materiaal op ons reis kan insamel. Idees het ingesluit die gebruik van 'n magneetveld om gelaaide deeltjies in 'n vuurpyl se weg te "skep", wat deeltjies en antideeltjies verskaf wat dan vernietig kan word vir voortstuwing. As donker materie blyk te wees 'n spesifieke soort deeltjie wat toevallig sy eie antipartikel is - net soos die gewone foton - dan kan u dit eenvoudig versamel en vernietig, as ons die tipe manipulasie kan bemeester, suksesvol van 'n ruimtetuig voorsien al die brandstof wat nodig is vir konstante versnelling.

Wanneer 'n deeltjie-antipartikel-paar mekaar ontmoet, vernietig hulle twee fotone. As die deeltjie en. [+] die antipartikel in rus is, word die fotonenergieë elk gedefinieër deur E = mc ^ 2, maar as die deeltjies in beweging is, moet die geproduseerde fotone meer energiek wees sodat die totale energie altyd behoue ​​bly. Deur deeltjies en antideeltjies (of donker materie) op te ruim terwyl u deur die ruimte reis, kan dit 'n intergalaktiese reis moontlik maak.

NASA's Imagine the Universe / Goddard Space Flight Centre

As dit nie die relatiwiteit van Einstein was nie, sou u dink dat u met elke sekonde wat verbygaan, u spoed met nog 9,8 m / s sou verhoog. As u met rus begin, sal dit u net minder as 'n jaar neem - ongeveer 354 dae - om die spoed van die lig te bereik: 299 792 458 m / s. Natuurlik is dit 'n fisiese onmoontlikheid, aangesien geen massiewe voorwerp ooit die snelheid van die lig kan bereik nie, en nog minder.

Hoe dit in die praktyk sou uitspeel, is dat u spoed met 9,8 m / s sal toeneem met elke sekonde wat aanvanklik verbygaan. Toe u naby die spoed van die lig begin nader kom en wat fisici "relativistiese snelhede" noem (waar die effekte van Einstein se relatiwiteit belangrik word), sal u twee van die bekendste effekte van relativiteit begin ervaar: lengte-inkrimping en tyddilatasie.

Een rewolusionêre aspek van relativistiese beweging, voorgestel deur Einstein, maar voorheen opgebou deur. [+] Lorentz, Fitzgerald en andere, dat vinnig bewegende voorwerpe blykbaar in die ruimte saamtrek en mettertyd vergroot. Hoe vinniger jy beweeg in verhouding met iemand in rus, hoe langer lyk dit dat jou lengte gekrimp word, terwyl hoe langer tyd vir die buitewêreld vergroot. Hierdie prentjie, van relativistiese meganika, het die ou Newtoniaanse siening van klassieke meganika vervang, maar het ook geweldige implikasies vir teorieë wat nie relatisties onveranderlik is nie, soos die Newtonse swaartekrag.

Lengtekrimping beteken eenvoudig dat, in die rigting wat 'n voorwerp beweeg, al die afstande wat dit sien, saamgepers lyk. Die hoeveelheid van die inkrimping hou verband met hoe naby aan die ligspoed wat dit beweeg. Vir iemand wat rus ten opsigte van die vinnig bewegende voorwerp, lyk die voorwerp self saamgepers. Maar vir iemand aan boord van die vinnig bewegende voorwerp, of dit nou 'n deeltjie, trein of ruimtetuig is, is die kosmiese afstande wat hulle probeer deurkruis, die gekontrakteerde.

Omdat die snelheid van die lig vir alle waarnemers konstant is, sal iemand wat deur die ruimte beweeg (relatief tot die sterre, sterrestelsels, ens.) Naby die ligspoed, ook die tyd stadiger verbygaan. Die beste illustrasie is om u 'n spesiale soort horlosie voor te stel: een wat 'n enkele foton tussen twee spieëls weerkaats. As 'n 'tweede' ooreenstem met een heen- en terugreis tussen die spieëls, sal 'n bewegende voorwerp meer tyd benodig voordat die reis kan gebeur. Vanuit die perspektief van iemand in rus, sal die tyd vir die ruimtetuig aansienlik vertraag hoe nader aan die ligspoed wat hulle kry.

Dit lyk asof 'n 'ligklok' anders loop vir waarnemers wat op verskillende relatiewe snelhede beweeg, maar. [+] dit is te wyte aan die konstantheid van die ligspoed. Einstein se wet van spesiale relatiwiteit bepaal hoe hierdie tyd- en afstandstransformasies tussen verskillende waarnemers plaasvind.

John D. Norton, via http://www.pitt.edu/

Met dieselfde, konstante krag wat toegepas word, sou u spoed begin simptomeer: ​​die ligspoed nader, maar nooit heeltemal bereik nie. Maar hoe nader u aan die onbereikbare limiet kom, met elke ekstra persentasiepunt as u van 99% tot 99,9% tot 99,999% gaan, vergroot die lengte en die tyd nog sterker.

Natuurlik is dit 'n slegte plan. U wil nie teen 99,9999 +% van die ligspoed beweeg as u by u bestemming aankom nie, wat u wil vertraag. Die slim plan is dus om met 1g te versnel vir die eerste helfte van u reis, dan u stuwers in die teenoorgestelde rigting te skiet, en dan met 1g vir die tweede helfte te vertraag. Op hierdie manier, wanneer u u bestemming bereik, word u nie die ultieme kosmiese gogga-aan-'n-voorruit nie.

Tydens die eerste deel van u reis hou die tyd byna in dieselfde tempo as vir iemand op aarde. As u na die innerlike Oort-wolk reis, sal dit u ongeveer 'n jaar neem. As u dan van koers omgekeer het om terug te keer huis toe, sou u na ongeveer twee jaar terug op aarde wees. Iemand op aarde sou meer tyd sien verloop het, maar slegs enkele weke.

Maar hoe verder u gegaan het, hoe erger sou hierdie verskille wees. 'N Reis na Proxima Centauri, die naaste sterstelsel aan die son, sal ongeveer 4 jaar neem om te bereik, wat opmerklik is, aangesien dit 4,3 ligjare weg is. Die feit dat die lengtes saamtrek en die tyd vergroot, beteken dat u minder tyd ervaar as wat die afstand wat u deurkruis, sou aandui. Iemand tuis op aarde sal intussen ongeveer 'n ekstra jaar oud word oor dieselfde reis.

Die sterre Alpha Centauri (links bo), insluitend A en B, is deel van dieselfde trinêre sterstelsel as. [+] Proxima Centauri (omkring). Dit is die drie naaste sterre aan die aarde, en hulle is tussen 4,2 en 4,4 ligjare weg. Vanuit die oogpunt van 'n relativistiese reisiger sou minder as vier jaar na enige van hierdie sterre reis.

Wikimedia Commons-gebruiker Skatebiker

Die helderste ster aan die aarde se hemelruim vandag, Sirius, is ongeveer 8,6 ligjaar weg. As u uself op 'n baan na Sirius van stapel gestuur het en die aaneenlopende 1g vir die hele reis versnel, bereik u dit binne ongeveer vyf jaar. Opvallend genoeg neem dit net 'n ekstra jaar voordat u, die reisiger, 'n ster bereik wat twee keer so ver as Proxima Centauri is, wat die krag van Einstein se relatiwiteit illustreer om die onpraktiese toeganklik te maak as u kan aanhou versnel.

En as ons na groter en groter weegskaal kyk, neem dit proporsioneel minder ekstra tyd om hierdie groot afstande te kruis. Die enorme Orion-newel, wat meer as 1 000 ligjaar verder geleë is, sal binne ongeveer 15 jaar bereik word vanuit die perspektief van 'n reisiger aan boord van daardie ruimtetuig.

As jy nog verder kyk, kan jy die naaste supermassiewe swart gat - Boogskutter A * in die middel van die Melkweg - in ongeveer 20 jaar bereik, ondanks die feit dat dit

En die Andromeda-sterrestelsel, wat net 2,5 miljoen ligjare van die aarde af geleë is, kan binne slegs 30 jaar bereik word, as jy aanvaar dat jy die hele reis versnel het. Natuurlik sou iemand terug op aarde die volle 2,5 miljoen jaar wat gedurende daardie interval verloop, ervaar, dus moenie verwag om weer huis toe te kom nie.

Die Andromeda-sterrestelsel is in ons plaaslike groep en is byna twee keer so groot in deursnee as ons. [+] Melkweg. Dit is 2,5 miljoen ligjaar weg, maar as ons voortdurend 9,8 m / s ^ 2 daarheen versnel en omdraai om halfpad langs die rit te vertraag, sal ons dit bereik nadat ons net 30 jaar van ons verwysingsraamwerk gereis het. .

Trouens, so lank as wat u aan hierdie plan voldoen, kan u in elk geval enige bestemming kies wat tans binne 18 miljard ligjare van ons is, en dit bereik nadat slegs 45 jaar verby was. (Ten minste vanuit u verwysingsraamwerk aan boord van die ruimtetuig!) Dit

18 miljard ligjaarsyfers is die grens van die bereikbare heelal, bepaal deur die uitbreiding van die heelal en die gevolge van donker energie. Alles buite daardie punt is tans onbereikbaar met ons huidige begrip van fisika, wat beteken

94% van al die sterrestelsels in die heelal is vir ewig buite ons kosmiese horison.

Die enigste rede waarom ons dit selfs kan sien, is omdat die lig wat die sterrestelsels lank gelede verlaat het, vandag net die lig kom wat hulle nou verlaat, 13,8 miljard jaar na die oerknal, ons nooit sal bereik nie. Net so is die enigste lig wat hulle van ons kan sien, uitgestraal voordat mense ooit die lig ontwikkel wat ons verlaat, sal hulle nooit bereik nie.

Die sterrestelsels wat vandag binne 18 miljard ligjare van ons is, wat na raming ongeveer 100 miljard is, is nie net bereikbaar nie, maar ook net na 45 jaar bereikbaar. Helaas, selfs as u genoeg brandstof saambring, sou 'n terugreis onmoontlik wees, aangesien donker energie u oorspronklike plek so ver sou dryf dat u nooit weer daarheen kon terugkeer nie.

As u na 'n ver bestemming wou reis en die eerste helfte van 1 g versnel het. [+] reis en dan jou ruimtetuig omdraai om 1g vir die tweede helfte te vertraag, dit sal jou die helfte van die tyd wat op die y-as aangedui word, neem. Vir iemand tuis op aarde sou hulle die helfte van die bedrag aan die regterkant van die y-as verouder het teen die tyd dat u by u bestemming aankom.

Alhoewel ons interstellêre of intergalaktiese reise as onuitvoerbaar vir mense beskou as gevolg van die enorme tydskale, sal dit die Voyager-ruimtetuie bykans 100 000 jaar neem om die ekwivalente afstand na Proxima Centauri te deurkruis - dit is net as gevolg van ons huidige tegnologiese beperkings. As ons ongeveer 45 jaar lank 'n ruimtetuig kon skep wat in staat is om 'n konstante, volgehoue ​​versnelling van 1g te hê, kan ons kies waarheen ons sou kies om van 100 miljard sterrestelsels binne 18 miljard ligjare van ons af te gaan.

Die enigste nadeel is dat u nooit weer huis toe sal kan gaan nie. Die feit dat die tyd vergroot en die lengtes saamtrek, is die fisiese verskynsels wat ons in staat stel om daardie groot afstande af te lê, maar slegs vir diegene onder die ruimtetuig. Hier op aarde sal die tyd normaal verbygaan. Dit sal miljoene of selfs miljarde jare uit ons perspektief neem voordat die ruimtetuig by sy bestemming aankom. As ons nooit van krag geraak het nie, sou ons hipoteties enige plek in die heelal kon bereik wat 'n foton wat vandag uitgestraal word, kon bereik. Pas op dat as u ver genoeg sou gaan, teen die tyd dat u tuiskom, die mensdom, die lewe op aarde en selfs die son alles sou uitgesterf het. Uiteindelik is die reis egter die belangrikste deel van die verhaal.


Draad: Krimp die afstand as ons teen ligsnelheid ry?

Afstand is nie meer vas as tyd nie.

Afstand is nie meer vas as tyd nie.

Om hier 'n eenvoudige antwoord op die oorspronklike vraag te gee.

Die afstand verander nie. Die relatiewe afstand verander.
As u baie vinnig reis relatief tot die Sun en Proxima Centauri
en ander dinge, dan is die afstande tussen daardie dinge -
in die rigting wat u beweeg, relatief tot hulle - sal minder wees,
relatief tot u, as wat u sou wees as u nie beweeg nie
relatief tot hulle.

Die saak is dat ALLE bewegings relatief is, dus alle afstande is
relatief ook. Dit is gewoonlik nie opvallend sedert die veranderinge nie
in relatiewe afstande is slegs groot as die spoed van relatief
beweging is baie, baie hoog.

Die effek word deur spesiale relatiwiteit beskryf as een van meetkunde.
Soortgelyk aan hoe die hoek na die bokant van 'n gebou toeneem as
jy kom nader aan die basis van die gebou, alhoewel die
gebou self verander nie in hoogte nie, afstande tussen
dinge word kleiner - relatief tot u - as u spoed
relatief tot hulle word groter, alhoewel die dinge
hulself doen niks nie. Dit is net u meetkundige
verhouding tot hulle wat verander soos jou spoed relatief tot
hulle verander.

Hiervoor moet u Minkowsky-meetkunde bestudeer.
Maak eers afstand en tydseenheid minder, dit wil sê tyd in jare, snelheid in breuke van c en afstand in ligjare.


(Ek het uiteindelik uitgevind hoe om 'n formule te skep.)


Dit word tyd beleef in die reisigersraamwerk
t is die gereisde tyd (gemeet aan 'n stilstaande raam) die afstand d (soos gemeet vanaf stilstaande raam)


waar

Die uitbreiding kan gevind word deur die volgende formule

waar v is die snelheid en c is die snelheid van die lig

so as ons die getalle inprop
v = .99
c = 1 (omdat u u snelheid in eenhede van die ligsnelheid uitdruk
ons kry

dan vierkantswortel van 0,0199 () is 0,1410673598

hierdie uitbreiding beïnvloed nie net u persepsie van tyd nie, maar ook u persepsie van afstand in die rigting van die reis.

so as die reis as 4,3 ligjaar sou begin en u met 0,99 na iemand hier op aarde sou reis, sou die waarnemers u sien reis vir 4.3 / .99 = 4.343434. jaar, maar u horlosie word vergroot deur die 0.1410673598, dus ervaar slegs 4.34343434 .. * 0.1410673598 = 0.61271681529292929292929292929293 jaar
die afstand vir u tydens u reis bly ook nie op 4,3 ligjare nie. Nadat u 0,99c geslaan het, sou die afstand met dieselfde faktor vertoon wees, dus 4.3 * 0.1410673598 = 0.60658964714ly

en jy kan sien dat 'n afstand van 0,60658964714ly * .99c (die snelheid wat Proxima Centauri na jou sien jaag) 0,61271681529292929292929292929293 jaar sou neem.

Relatiwiteit. Alles werk uit. Eintlik sal die reisiger alles ervaar wat verminder word deur

As u vinniger ry, sê van .99c tot .999c, die uitbreiding neem net meer as drie keer toe. Van .999c tot .9999c nog 3 keer, ongeveer) ensovoorts.
Dit beteken ook om van .99c na .999c te gaan, en u moet meer as 3x die energie spandeer vir die ekstra .009c, dus teen hierdie snelheid is u spoed eksponensieel duurder. IE dit kos meer orde om van 0- & gt0.0009c te gaan, dan gaan dit van 0.999c tot 0.9999c, alhoewel die snelheidstoename vir 'n eksterne waarnemer dieselfde is.

Ek het moeg geraak om dit elke keer te bereken, en daarom het ek longontsteking gemaak. Dit is naby genoeg.

Breukdeel van c :: aantal 9s :: uitbreidingsfaktor:

.9 . 1 . 2.2
.99 . 2 . 7
.999 . 3 . 22
.9999 . 4 . 70
.99999 .. 5 .. 220
.999999 . 6 .. 700
ens.

Dus, teen .99c sou die reis na A Centauri 4,3 / 7 jaar duur.

(Op Mann se planeet, vanaf Interstellar, was die uitbreidingsfaktor 65.000, dus hulle was in 'n swaartekragveld gelykstaande aan die reis met .9999999999c)

BTW, ek het die getalle gekry van hierdie super nuttige sakrekenaar (blaai na onder):
http://www.1728.org/reltivty.htm

Ek neem aan jy bedoel 'n geheueheugenis, wat 'n toestel is om dinge te onthou, eerder as longontsteking, wat iets met die longe verband hou.

Ek is nie eens seker dat dit 'n geheueheugenis is nie. Dit lyk meer soos net 'n grafiek. Gewoonlik is 'n geheueherkenning iets soos & quot Het koning Philip gekom vir groen spinasie & quot of variasies daaroor? Maar dan is die grafiek miskien 'n geheue-toestel.

Ek het moeg geraak om dit elke keer te bereken, en daarom het ek longontsteking gemaak. Dit is naby genoeg.

Breukdeel van c :: aantal 9s :: uitbreidingsfaktor:

.9 . 1 . 2.2
.99 . 2 . 7
.999 . 3 . 22
.9999 . 4 . 70
.99999 .. 5 .. 220
.999999 . 6 .. 700
ens.

Dus, teen .99c sou die reis na A Centauri 4,3 / 7 jaar duur.

(Op Mann se planeet, vanaf Interstellar, was die uitbreidingsfaktor 65.000, dus hulle was in 'n swaartekragveld gelykstaande aan die reis met .9999999999c)

BTW, ek het die getalle gekry van hierdie super nuttige sakrekenaar (blaai na onder):
http://www.1728.org/reltivty.htm

U gaan regtig nie daarvan hou nie, die betekenis van die lewe, die heelal en alles is. is. 42!
Wat.
is dat alles wat jy hoef te wys vir 7,5 miljoen jaar se werk.
dit was 'n lastige opdrag.

& quotLive Long and Prosper & quot ter nagedagtenis aan Leonard Nimoy
& quot Ek dink ek sal my naam verander na Cliff. & quotCliff, ek kan nie iemand in hierdie bedryf sien wat 'n naam soos Cliff het nie & quot ter nagedagtenis aan Terry Pratchett

Ek het gedink dat dit algemeen aanvaar word dat die & quotreference frame & quot van 'n foton eintlik ongeldig is.

Daarom kan u nie eintlik 'n foton & aanhaling ervaar nie tyd & quot sê omdat dit in die eerste plek nie 'n geldige verwysingsraamwerk is nie. Of eerder, om 'n foton by 'n verwysingsraamwerk voor te stel, is die verkeerde manier.

Nee, nee. Ek sê dit net bo-op my longe op.

Ek het gedink dat dit algemeen aanvaar word dat die & quotreference frame & quot van 'n foton eintlik ongeldig is.

Daarom kan u nie eintlik 'n foton & aanhaling ervaar nie tyd & quot sê omdat dit in die eerste plek nie 'n geldige verwysingsraamwerk is nie. Of eerder, om 'n foton by 'n verwysingsraamwerk voor te stel, is die verkeerde manier.

Ja oor die algemeen stem ek heelhartig saam. Dit het te make met die rede waarom dit die geval is. Die enkelheid maak die verwysingsraamwerk sinloos.

Aan die ander kant gee dit 'n grafiese voorbeeld van die relatiewe begrippe wat hier betrokke is.

U gaan regtig nie daarvan hou nie, die betekenis van die lewe, die heelal en alles is. is. 42!
Wat.
is dat alles wat jy hoef te wys vir 7,5 miljoen jaar se werk.
dit was 'n lastige opdrag.

& quotLive Long and Prosper & quot ter nagedagtenis aan Leonard Nimoy
& quot Ek dink ek sal my naam verander na Cliff. & quotCliff, ek kan nie iemand in hierdie bedryf sien wat 'n naam soos Cliff het nie & quot ter nagedagtenis aan Terry Pratchett

Ek verkies om te sê daar is geen sinvolle raamwerk vir die foton nie. Die rede waarom dit beter is, is dat spesiale relatiwiteit sê dat alle waarnemers dieselfde Minkowski-ruimte ervaar, sodat hulle almal tyd- en lengtemetings op dieselfde manier doen. In die besonder ervaar hulle almal tyd op dieselfde manier. Dit werk dus nie om te sê dat fotone geen tyd ervaar nie, want as ons 'n reeks waarnemers voorstel wat met al hoe vinniger snelhede beweeg in verhouding tot die eerste waarnemer in die ry, vra ons elkeen van die waarnemers & quotwat beteken 1 sekonde vir u , wat kan jy binne 1 sekonde doen, & quot hulle sal almal dieselfde sê. As mens dus die limiet neem soos die spoed na c gaan, gebeur daar niks met die antwoord van daardie vraag nie; daar is geen & quotlimiting antwoord & quot wat klink soos & quot Ek ervaar nie tyd nie. & Quot So iets enkelvoud gebeur aan die einde van die ry, soos dat ons nie die waarnemer saam met die ander in die volgorde kan plaas nie. Dit is die basis om te sê & quotthere is not such observator, & quot of & quotthat is not a valid reference of, & quot omdat dit eenvoudig nie 'n behoorlike lid van die ry is nie.

Om oor werklike waarnemersraamwerke te praat, moet u dus 'n spoed kies en na die limiet kyk terwyl die snelheid na c gaan, maar nie heeltemal na c nie. As u 'n patroon vir die reeks waarnemers sien gebeur, kan u sê dat die patroon die limiet verteenwoordig as die spoed na c gaan. Maar dit sal nie wees & quotwat 'n foton sien & quot nie, want die patroon sal byvoorbeeld wees dat die afstand tussen twee sterrestelsels al hoe kleiner word, en die tyd wat dit neem om daardie afstand oor te steek al hoe kleiner word, maar 1 sekonde is nog steeds dieselfde 1 sekonde, en ons kan dit nie vir 'n foton sê nie.

Ek stem nie saam met die ontleding nie. U pas 'n weergawe toe
van die paradoks van Zeno. Die volgorde wat u beskryf, is oneindig
in lengte, en lig stel die laaste lid daarvan voor
oneindige volgorde. Hoe gaan dit met die naaste lid van
daardie oneindige volgorde? Of die tweede-van-laaste? Doen dit
waarnemers rapporteer dat die verloop van een sekonde die
dieselfde as almal s'n? Hoe lank neem dit om te vra
vir hulle die vraag, hoe lank neem dit hulle om te antwoord?

Daar is geen sinvolle raamwerk vir fotone nie, want fotone
ervaar geen tyd of iets anders nie, want daar is geen
tyd vir hulle om dit te ervaar. Dit is die limiet van 'n kontinuum,
die beperkingswaarde van die reeks, maar dit stel dit nie
buite die ry. In die praktyk sal dit langer duur
en langer om antwoorde te kry van waarnemers wat vinniger beweeg en
vinniger. Daar sal nie 'n merkbare verskil tussen die
reaksies van waarnemers wat byna op die snelheid van die lig beweeg
en een gaan * teen * die snelheid van die lig. Hulle sal almal neem
vir altyd. Wag 'n triljoen keer 'n triljoen jaar, en niks daarvan nie
daardie vinnigste waarnemers sal nog begin antwoord.
Die waarnemer wat met ligspoed beweeg, is net so deel van die
kontinuum soos enige ander.

U gaan regtig nie daarvan hou nie, die betekenis van die lewe, die heelal en alles is. is. 42!
Wat.
is dat alles wat jy hoef te wys vir 7,5 miljoen jaar se werk.
dit was 'n lastige opdrag.

& quotLive Long and Prosper & quot ter nagedagtenis aan Leonard Nimoy
& quot Ek dink ek sal my naam verander na Cliff. & quotCliff, ek kan niemand in hierdie bedryf met 'n naam soos Cliff & quot blywend sien nie & quot ter nagedagtenis aan Terry Pratchett

Ek stem nie saam met die ontleding nie. U pas 'n weergawe toe
van die paradoks van Zeno.

Ek het nog altyd gewonder oor SR-gebaseerde gedagte-eksperimente van voorwerpe wat naby c beweeg met betrekking tot die massiewe hoeveelhede energie wat benodig word om 'n voorwerp met massa tot sulke snelhede te dryf, die totale ekwivalente massa (relativistiese massa) en die gevolglike effek op ruimtetyd.

Sal die bewegende voorwerp sy eie aansienlike swaartekrag genereer as dit teen sulke snelhede beweeg, en sal die teiken, en die waarnemer, in werklikheid vry wees om na die bewegende voorwerp te val en nie relatief stilstaan ​​ten opsigte van mekaar nie?

Ek het nog altyd gewonder oor SR-gebaseerde denke-eksperimente van voorwerpe wat naby c beweeg met betrekking tot die massiewe hoeveelhede energie wat benodig word om 'n voorwerp met massa tot sulke snelhede te dryf, die totale ekwivalente massa (relativistiese massa) en die gevolglike effek op ruimtetyd.

Sal die bewegende voorwerp sy eie aansienlike swaartekrag genereer as dit teen sulke snelhede beweeg, en sal die teiken, en die waarnemer, in werklikheid vry wees om na die bewegende voorwerp te val en nie relatief stilstaan ​​ten opsigte van mekaar nie?

Ek verkies om te sê dat daar geen sinvolle raamwerk vir die foton is nie. Die rede waarom dit beter is, is dat spesiale relatiwiteit sê dat alle waarnemers dieselfde Minkowski-ruimte ervaar, dus doen hulle almal tyd- en lengtemetings op dieselfde manier. In die besonder ervaar hulle almal tyd op dieselfde manier. Dit werk dus nie om te sê dat fotone geen tyd ervaar nie, want as ons ons voorstel dat 'n reeks waarnemers met vinniger en vinniger snelhede beweeg in verhouding tot die eerste waarnemer in die ry, en vra elkeen van die waarnemers & quotwat beteken 1 sekonde vir u , wat kan jy binne 1 sekonde doen, & quot hulle sal almal dieselfde ding sê. So as one takes the limit as speed goes to c, nothing happens to the answer of that question, there is no "limiting answer" that sounds like "I don't experience time." So something singular is happening at the end of that sequence, such that we cannot put that observer into the sequence with the others. That is the basis for saying "there is no such observer," or "that is not a valid frame of reference," because it is simply not a proper member of that sequence.

So to talk about actual observer frames, one should pick a speed, and look at the limit as that speed goes to c, but not quite to c. If you see a pattern happening for that sequence of observers, you can say that pattern represents the limit as speed goes to c. But it won't be "what a photon sees", because, for example, that pattern will be that the distance between two galaxies gets smaller and smaller, and the time it takes to cross that distance gets smaller and smaller, but 1 second is still the same 1 second, and we can't say that for a photon.

Though you are taking up too much time (pun intended), this seems to be the best approach, only I think it can be said when space (distance) is what it is we want to experience. Others imply, or explicitly state, that distance shrinks, but this view is misleading. I am still confused on how to understand this and I keep hoping I will see an analogy that will springboard me high enough to see this weird landscape.

One thing that I've noticed is that we can easily calculate the dilation for either the distance or the time, but not both. We don't calculate the time reduction for the travelers and then apply it against the shorter distance they claim they will experience. This is double dipping, or am I wrong? So if time changes, then it is almost a mis-statement to claim the distance does get shorter.

Long ago, possibly even during the pre-BAUT era, I noted that you could easily calculate an effective velocity by dividing the known distance (Earth's frame) by the traveler's reduced time (traveler's frame) and obtain a speed that would be equivalent. Since it would be seen as a fictitious speed (exceeding c), it stirred no interest among the better minds. But it may not be so fictitious if we allow space its "space" and admit that we simply have no way to measure things > c.

I'm not trying to deviate from your appropriate post, but am looking for a host, if necessary, of tools and analogs that might stir a mental burst into this weird aspect of our universe.

Another analog of interest is to consider how a boat at great enough speeds gets on top of the water where there is far less resistance for the hull since it becomes far less embedded in the water. If greater and greater speeds somehow causes travelers to skip over certain quantum time incidents, then one could imagine less time is applied, but this implies absolute space, though I still can't shake loose of something special (less relative) about the Hubble Flow.


How to Get to Alpha Centauri

If thenearest star system, Alpha Centauri, does harbor rocky planets similar to Earthas new findings suggest, there exist a host of ways to get us there, in theory.

Sending aperson to Alpha Centauri within a human lifetime wouldn't be easy. AlphaCentauri is 4.37 light-years away ? more than 25.6 trillion miles, or more than276,000 times the distance from the Earth to the sun.

"Interstellartravel is extremely hard," said science fiction author and NASA physicist GeoffreyLandis.

But thelure has never been stronger. Scientists last week said the Alpha Centaurisystem has the ingredients for an Earth-likeplanet, and they think they can spot it.

Conventionalrockets are nowhere near efficient enough. At a maximum speed of about 17,600 mph (about 28,300 kph), it would take the spaceshuttle, for example, about 165,000 years toreach Alpha Centauri. In any case, "the problem with conventional rocketsis that if you're carrying fuel, you need fuel just to carry all the fuel youbring with you, and it just gets exponentially worse," Landis said.

But antimatterengines might work. These drives rely on the extraordinary amount of energyreleased when antimatterand matter annihilate each other. The problem, however, is creating enough andstoring any antimatter for the trip.

"Allof the current methods of manufacturing antimatter require enormous particleaccelerators and produce antimatter in very small quantities," Landissaid. "And to store antimatter, if you need a ton of magnets for one gramof antimatter, the entire idea of a lightweight way to store immense amounts ofenergy is no longer lightweight."

Althoughone could in principle freeze anti-hydrogen and thus bypass the need formagnets, "if even the tiniest amount ever leaked out and touched the wallssurrounding it, you'd produce a lot of heat, which in turn would heat up thefrozen anti-hydrogen, and the whole thing catastrophically goes away,"Landis said.

Antimattercould nevertheless perhaps find use in interstellar spaceships as a way to helptrigger nuclear reactions. "That's something that hasn't been ruled outyet, and a little antimatter could help go a long way," Landis said.

Instead ofrockets that carry all their fuel with them, spaceships might scoop it up alongthe way. One design proposed by physicist Robert Bussard (who died last year)would employ giant electromagnetic fields to suck in hydrogen to fuel a nuclearrocket.

Unfortunately,this "ramscoop" or Bussard ramjet, probably could not work. "Theinterstellar medium is not as dense as Bob Bussard thought it would be,"Landis said. "And so far all attempts to design some kind of scoop had theunfortunate effect of producing more drag than you get back thrust, workingkind of like parachutes."

Moreover,"we don't really have any notion of how to use the pure hydrogen we findin interstellar space as fusion fuel," Landis added. All of the proposalsfor fusion in the lab use deuterium-tritium (two isotopes of hydrogen) ordeuterium with helium-3 (an isotope of helium) ? "we don't have anysuggestions for pure hydrogen in a fusion reaction," he said. "It wasa clever idea, but the devil's in the details."

Light sailsmight be another way to go ? giant,thin, lightweight reflective sails that rely on the slight push provided bylight beams. "The point is to not carry the energy you need for propulsionwith you, but to get it transmitted to you," explained Jordin Kare, aSeattle-based technical consultant on advanced space systems.

Instead ofrelying just on the enormous amount of light given off by the sun, light sailsto Alpha Centauri could also ride laser beamsthat earthlings would fire carefully at those ships to give an extra boost,especially when sails were too far away to catch much light from our sun.

The ideawith a laser sail is that the sky is the limit in regards to speed. You justkeep accelerating, albeit gradually.

The problemwith interstellar travel with laser sails is that a lot of light needs to beused for a long time to get fast enough to get to Alpha Centauri within a humanlifetime. This means very powerful and extraordinarily large lasers are needed inorder to focus on sails that get farther and farther away, Kare explained.

An ideasimilar to light sails that Landis helped come up with involved firing aparticle beam at a spaceship that would ride that energy. "The problemwith laser beams is that they disperse over distance, so we thought aboutparticle beams," Landis explained. The beam would have to have a neutralelectrical charge so as not to disperse itself over time. "It would be afeasible idea," he said.

Anotheridea for space travel would involve riding explosions through space. Such"pulsed propulsion" would hurl bombs behind a ship, which is shieldedwith a giant plate. The explosions would push against the plate, propelling theship. ProjectOrion suggested using nuclear bombs, while other proposals have sinceproposed smaller explosives.

"Nuclearpulsed propulsion works best for really big systems. If you want to send acolony of 1,000 people to space, an Orion-type ship is definitely the way to doit," Kare said. "If you want to send a one-ton probe, I would say alaser system is the way to go."

A varianton both the laser sail and pulsed propulsion idea that Kare came up with wasthe "sailbeam." Essentially, a laser would propel lots of miniature sails likebullets at a distant ship. The impact of these sails would propel thespacecraft.

"Theidea is to get a craft up to about a tenth of the speed of light thatway," Kare said. "It could get you to Alpha Centauri in 60 to 70years."

So far noone has created technology that is widely agreed upon as capable of caring foror preserving humans across the lifetimes it might take to get to AlphaCentauri. It might easily take more than one lifetime to reach the star system? one antimatter engine design would take 200 years tosend humans there. If that proves so, mission designers might have to take sexand family into account so offspring of the original crew would be aroundat the end of the trip, unless someone successfully invents a technique forplacing people in suspendedanimation.

Then again,warpdrives and similar far-out ideas might one day zip us faster than light toAlpha Centauri and beyond. "We don't know all the physics there is to knowyet, and something we don't know yet might give us tremendouscapabilities," Landis said.


Starship bloopers

Bobrick and Martire show that any warp drive must be a shell of material in a constant state of motion, enclosing a flat region of spacetime. The energy of the shell modifies the properties of the spacetime region inside it.

This might not sound like much of a discovery, but until now it was unclear what warp drives might be, physically speaking. Their work tells us that a warp drive is, somewhat surprisingly, like a car. A car is also a shell of energy (in the form of matter) that encloses a flat region of spacetime. The difference is that getting inside a car does not make you age faster. That, however, is the kind of thing a warp drive might do.

Using their simple description, Bobrick and Martire demonstrate a method for using Einstein’s general relativity equations to find spacetimes that allow for arrangements of matter and energy that would act as warp bubbles. This gives us a mathematical key for finding and classifying warp technologies.

Their work manages to address one of the core problems for warp drives. To make the equations balance, Alcubierre’s device runs on “negative energy” – but we are yet to discover any viable sources of negative energy in the real world.

A two-dimensional visualization of an Alcubierre drive. Expanding and contracting regions of spacetime on opposite sides of the central flat region cause it to move. Applied Physics

Worse, the negative energy requirements of Alcubierre’s device are immense. By some estimates, the entire energy in the known universe would be needed (though later work brings the number down a bit).

Bobrick and Martire show a warp drive could be made from positive energy (i.e. “normal” energy) or from a mixture of negative and positive energy. That said, the energy requirements would still be immense.

If Bobrick and Martire are right, then a warp drive is just like any other object in motion. It would be subject to the universal speed limit enforced by general relativity after all, and it would need some kind of conventional propulsion system to make it accelerate.

The news gets worse. Many kinds of warp drive can only modify the spacetime inside in a certain way: by slowing down the clock of the passenger in exactly the way that makes a trip into deep space a problem.

Bobrick and Martire do show that some warp drives could travel faster than light, but only if they are created already travelling at that speed – which is no help for any ordinary human hoping for a bit of interstellar tourism.


3 antwoorde 3

So on the advice of Paul Young I am going to post the philosophical answer to my question. If I had the time I'd verify it using math and graphically show it on spacetime diagrams (STD's). I can outline how the math proof would proceed:

I would draw 3 STD's. The first would have earth as a point frame which would be the vertical y-axis (stationary) and the ship would be a point frame represented as a velocity line of 5/4 slope. I would show how symmetry is preserved whether you draw it this way or have the ship stationary and the earth represented as a velocity line of -5/4 slope. Symmetry would be preserved between the two depictions whether for reciprocal time dilation, Doppler shift ratio, relativity of simultaneity or gamma velocity (Yv) between the earth and ship.

The second would be the extended earth frame that includes proxima centauri and a ship that is 4 light years long. This would be the classic pole in the barn or train in the platform STD. Symmetry would also be preserved here.

The third would cut the ship back down to a point. This would show the ends of the earth/proxima frame would not be relatively simultaneous from the ship's perspective because they are separated. So although I was saying the ship does not have to sync it's clock to earth's clock when it co-locates with earth or with proxima, I'm introducing an unsync'd relativity of simultaneity to the ship's clock. Hence I can say the ship has travelled 4 ly in 3 of its years but I have no valid comparison to how earth's or proxima's clocks are relative to the ship's clock so I can't make a valid determination that symmetry's broken. I should be able to mathematically show that the symmetry is restored once I take into account the relativity of simultaneity between the ship and earth's clock and the ship and proxima's clock which will not have the same clock reading from the ship's perspective.

So the answer to my question is that even though frames can consist of multiple relatively stationary points, you can't easily compare frames of different sizes unless you take into account how the separation between the points affects relativity of simultaneity.

Be wary, this answer looks like it makes sense but without doing the math to back it up, it's just philosophy.


Proper Length

One thing all observers agree upon is relative speed. Even though clocks measure different elapsed times for the same process, they still agree that relative speed, which is distance divided by elapsed time, is the same. This implies that distance, too, depends on the observer’s relative motion. If two observers see different times, then they must also see different distances for relative speed to be the same to each of them.

The muon discussed in Example 1 in Simultaneity And Time Dilation illustrates this concept. To an observer on the Earth, the muon travels at 0.950 c for 7.05 μs from the time it is produced until it decays. Thus it travels a distance

relative to the Earth. In the muon’s frame of reference, its lifetime is only 2.20 μs. It has enough time to travel only

The distance between the same two events (production and decay of a muon) depends on who measures it and how they are moving relative to it.

Proper Length

Proper length L0 is the distance between two points measured by an observer who is at rest relative to both of the points.

The Earth-bound observer measures the proper length L0, because the points at which the muon is produced and decays are stationary relative to the Earth. To the muon, the Earth, air, and clouds are moving, and so the distance L it sees is not the proper length.

Figure 2. (a) The Earth-bound observer sees the muon travel 2.01 km between clouds. (b) The muon sees itself travel the same path, but only a distance of 0.627 km. The Earth, air, and clouds are moving relative to the muon in its frame, and all appear to have smaller lengths along the direction of travel.


Space Exploration

The sociocultural status of space exploration has been contested for many years and remains uncertain. Although astronomy and related sciences have benefited greatly from the world ’ s space programs, space exploration was motivated not by scientific curiosity but by the romanticism of a social movement and by competition between prestige-conscious nations. By the end of the nineteenth century, astronomy possessed a rough picture of the solar system, including the knowledge that objects like the Moon and Mars were worlds somewhat comparable to the earth, but realistic means for space travel had not yet been imagined. Then, autonomous intellectuals independently developed the correct theories for multistage liquid-fuel rockets.


Space Travel Under Constant 1g Acceleration

The basic principle behind every high-thrust interplanetary space probe is to accelerate briefly and then coast, following an elliptical, parabolic, or mildly hyperbolic solar trajectory to your destination, using gravity assists whenever possible. But this is very slow.

Imagine, for a moment, that we have a spacecraft that is capable of a constant 1g (“one gee” = 9.8 m/s 2 ) acceleration. Your spacecraft accelerates for the first half of the journey, and then decelerates for the second half of the journey to allow an extended visit at your destination. A constant 1g acceleration would afford human occupants the comfort of an earthlike gravitational environment where you would not be weightless except during very brief periods during the mission. Granted such a rocket ship would require a tremendous source of power, far beyond what today’s chemical rockets can deliver, but the day will come—perhaps even in our lifetimes—when probes and people will routinely travel the solar system in just a few days. Journeys to the stars, however, will be much more difficult.

The key to tomorrow’s space propulsion systems will be fusion and, later, matter-antimatter annihilation. The fusion of hydrogen into helium provides energy E = 0.008 mc 2 . This may not seem like much energy, but when today’s technological hurdles are overcome, fusion reactors will produce far more energy in a manner far safer than today’s fission reactors. Matter-antimatter annihilation, on the other hand, completely converts mass into energy in the amount given by Einstein’s famous equation E = mc 2 . You cannot get any more energy than this out of any conceivable on-board power or propulsion system. Of course, no system is perfect, so there will be some losses that will reduce the efficiency of even the best fusion or matter-antimatter propulsion system by a few percent.

How long would it take to travel from Earth to the Moon or any of the planets in our solar system under constant 1g acceleration for the first half of the journey and constant 1g deceleration during the second half of the journey? Using the equations below, you can calculate this easily.

Keep in mind that under a constant 1g acceleration, your velocity quickly becomes so great that you can assume a straight-line trajectory from point a om te wys b anywhere in our solar system.

Maximum velocity is reached at the halfway point (when you stop accelerating and begin decelerating) and is given by

The energy per unit mass needed for the trip (one way) is then given by

How much fuel will you need for the journey?

hydrogen fusion into helium gives: Efusion = 0.008 mfuel c 2

matter-antimatter annihilation gives: Eanti = mfuel c 2

This assumes 100% of the fuel goes into propelling the spacecraft, but of course there will be energy losses and operational energy requirements which will require a greater amount of fuel than this. Moreover, we are here calculating the amount of fuel you’ll need for each kg of payload. We would need to use calculus to determine how much additional energy will be needed to accelerate the ever changing amount of fuel as well. The journey may well be analogous to the traveler not being able to carry enough water to survive crossing the desert on foot.

Now, let’s use the equations above for a journey to the nearest stars. There are currently 58 known stars within 15 light years. The nearest is the triple star system Alpha Centauri A & B and Proxima Centauri (4.3 ly), and the farthest is LHS 292 (14.9 ly).

I predict that interstellar travel will remain impractical until we figure out a way to harness the vacuum energy of spacetime itself. If we could extract energy from the medium through which we travel, we wouldn’t need to carry fuel onboard the spacecraft.

We already do something analogous to this when we perform a gravity assist maneuver. As the illustration below shows, the spacecraft “borrows” energy by infinitesimally slowing down the much more massive Jupiter in its orbit around the Sun and transferring that energy to the tiny spacecraft so that it speeds up and changes direction. When the spacecraft leaves the gravitational sphere of influence of Jupiter, it is traveling just as fast as it did when it entered it, but now the spacecraft is farther from the Sun and moving faster than it would have otherwise.

Of course, our spacecraft will be “in the middle of nowhere” traveling through interstellar space, but what if space itself has energy we can borrow?


Kyk die video: Can we go to Proxima Centauri? (November 2022).