Александр Чайка
сентябрь 2016.
403

Сколько времени надо лететь, чтобы достигнуть Проксимы Центавры?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
2 ответа
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Если вопрос о проекте Хокинга и Мильнера, то планируется запустить крошечные спутники, разогнать их до скорости около 160 млн км/ч (около 0.15 световой), которые, в случае успеха, смогут достигнуть Проксима Центавра за время около 20 лет.

Если вопрос о гипотетическом космическом корабле с космонавтами на борту, то рассуждения следующие:

Во-первых всё сильно зависит от скорости, с которой будет происходить полёт. В настоящее время расстояние до Проксима Центавра не меньше, чем 4,241 световых года.  Т.к. физический объект не может достигнуть скорости света, минимальное время, за которое можно достигнуть Проксима Центавра не меньше, чем 4,241 года, а скорее всего - больше. Немного помогает то, что Проксима Центавра приближается к нам со скоростью около 20 км/с.

Теперь о более сложных материях. 

I. Теория относительности.

В связи с тем, что на таких расстояниях (а может и скоростях) уже сложно не учитывать теорию относительности, возникает много уточнений, отличающих теорию относительности от интуитивной ньютоновской механики.

Если, например, удастся разогнать корабль с космонавтами до скорости 0,99 световой мгновенно и по прибытии также мгновенно его остановить (и пусть даже они доберутся до пункта назначения невредимыми), то получается несколько времён:

  1. Время, которое прошло для космонавтов. Оно будет сильно меньше, чем 4,241 года. Посчитать во сколько раз можно взяв формулы (наизусть не помню - каюсь).

  2. Время для наблюдателя с Земли.

2.а. Рассчётное время прибытия. Берём расстояние, делим на скорость.

2.б. Время получения подтверждения о прибытии. Например, по прибытии на Проксима Центавра, автоматика отсылает сигнал на Землю о том, что корабль прибыл. Сигнал обратно будет идти 4,241 года и на Земле мы узнаем о событии через это время.

  1. Время для наблюдателя с Проксима Центавра.

3.а. Допустим, мы посылаем с Земли сигнал о том, что корабль вылетает вместе с его стартом. Таким образом с момента получения сигнала о вылете корабля до прибытия корабля пройдёт примерно 0,04241 года, т.е. всего около двух недель.

II. Ускорения разгона и торможения.

Если корабль разгоняется не мгновенно, то надо учитывать этот момент. Время, конечно, вырастет.

4
0
Прокомментировать

Дайте мне пару триллионов евро - и через 100 лет наши люди будут на  Проксима Центавра. Уже с  современными технологиями  можно начинать строить такой корабль, был бы заказчик.  Я представляю его так:  Тонкий (1мм толщиной) бешено вращающийся диск диаметром 10 километров, состоящий из чистого углерода (графена). С одной стороны(передней)  диск является  ловушкой для атомов  водорода (и других элементов - в гораздо меньшем количестве), когда несётся в космосе. С обратной стороны - диск - это отражающая стенка, принимающая импульс от  термоядерных взрывов, которые производятся позади неё в некотором отдалении (скажем, в 15-ти километрах). Поддерживать непрерывную управляемую реакцию синтеза мы пока не умеем, поэтому  подойдут  обычные  неуправляемые  термоядерные взрывы, которые мы уже производим 60лет, но  максимально возможно малой мощности (до 1 тонны в тротиловом эквиваленте).  При  этом запалом не будет являться  урановый взрыв. Запалом будет  луч лазера, разбитый  зеркалами на  тысячи  лучей  и сконцентрированный  на  порции водорода, разогревая её до 100 миллионов градусов и вызывая  реакцию синтеза. Как построить такой диск?  Примерно так, как производят  сахарную вату.  На высокой орбите   с огромной угловой скоростью (ограниченной  прочностью  будущего диска)  вращается цилиндр с перегретым парообразным чистым углеродом, из отверстий нано-размера вырываются пары углерода, его атомы  и в вакууме  выстраиваются в идеальные волокна. Получаем диск диаметром 10 км из нано-волокон,  проводящий ток.  Методом электростатического притяжения  напыляем атомы углерода на этот каркас, получаем графеновый  сверхпрочный диск. Где взять в космосе 100 тысяч кубометров углерода (это объём диска -  равный, кстати, годовой добыче средненькой угольной шахты)? - На экваторе(почти) в Африке есть гора Кения(6км). Земля там дешёвая. Строим рельсовую эстакаду с вакуумной  трубой у подножья с подъёмом в гору, длиной 100 километров, разгоняем на ней электромагнитной силой  грузовые снаряды с чистым углеродом до 2-й космической скорости и ловим на высокой орбите (на геостационарной), где строим диск...  Зачем ему вращаться?  Главная задача  вращения - концентрирование  отловленных в полёте в межзвёздном газе атомов от центра к внешнему кольцу, чтобы собирать их там для использования в качестве "топлива" и других целей. Каждый атом водорода в космосе, уткнувшись в стенку диска, не вступая в химическую реакцию с углеродом стенки, физически захватывается  атомарными силами углерода и  раскручивается (почти как воздух крыльчаткой центробежного насоса), получая  центробежное ускорение, толкающее его к краям, где их легко отловить в кольцевом жёлобе,где будет давление накопленного водорода в несколько сотен атмосфер и  приготовить из них новую порцию для термоядерного взрыва.(В одном куб.мм. космоса содержится один атом водорода.При площади диска 100кв.км. и скорости 10 000км в сек.(3% от световой) мы получим 1,5 моль водорода в секунду, или 3 грамма, то есть 250 килограммов в сутки,из них-2,5 кг -тяжёлого водорода,дейтерия, что более,чем достаточно для т-я.реакции.)Остальные 99% обычного водорода окружают заряд,как пузырь, и являются рабочим телом взрыва, передавая его импульс на диск вместе с гелием и другими продуктами взрыва.  Часть энергии взрывов идёт на зарядку  конденсаторов  для  работы  лазеров-запалов , также на раскручивание диска и других целей в полёте, для чего в диск вмонтированы  термопары и фотоэлементы, вырабатывающие электроток от тепловой и световой (также - энергии нейтронов)энергии взрывов.Можно поставить на оси напротив взрыва две соосные турбины,противоположного вращения, вырабатывающие ток... Кроме того вращение  самого диска нужно для обеспечения  жёсткости тонкого диска(например, картонный вращающийся диск может резать дерево) и  незыблемости его траектории из-за эффекта гироскопа. Остальные помещения можно прикрепить к диску с помощью магнитных муфт без трения на оси и длинных тросов. Разгон, полёт и торможение займут 100 лет, по ходу полёта  экипаж будет  совершенствовать аппарат по инструкциям с Земли  из  захваченных в космосе веществ, делая детали на 3д-принтерах, что увеличит скорость и уменьшит время путешествия. У диска есть большой плюс: заднюю его часть нужно спрофилировать призматическими кольцами так, чтобы  получилась  призма Френеля(как  плоский радиотелескоп РАТАН-600), то есть диск приобрёл свойства параболического "зеркала" радиотелескопа, с помощью которого нужно  получать и передавать сообщения на Землю. Повторю, все технологии, перечисленные здесь уже освоены.

2
0

Очень захватывающему оптимистично! Прям сюжет к новому блокбастеру!

+2
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью