Pomoc w kilku obliczeniach -predkość światła, dylatacja...

[MariuszCH]

tak ale są też autorzy, którzy trzymają się ściśle tych reguł i to jest fascynujące

[Behlur_Olderys]

1 godzinę temu, MariuszCH napisał:

  a. Ile czasu będzie potrzebował statek na rozpędzenie się do 50%c ze stałym przyspieszeniem 1g aby dać astronautom złudzenie grawitacji =

b. Jaką odległość w tym czasie przeleci? =

c. W momencie osiągnięcia 50%c załoga wysyła sygnał z raportem na ziemię, że prędkość maksymalna została osiągnięta, ile czasu sygnał  radiowy z tego miejsca będzie leciał na ziemię? =

d. jakie są różnice wynikające z dylatacji w tym punkcie, czyli w momencie osiągnięcia 50%c ( czas dla załogi i czas na ziemi)? =

    e. po osiągnięciu prędkości 50%c ile czasu leciałby z tą prędkością zanim musiałby zacząć  wyhamowywać? =

f. jaką odległość od Ziemi przebędzie do momentu rozpoczęcia hamowania przy założeniu, że cały czas lciał z 50%c (od momentu jej osiągnięcia do czasu rozpoczęcia hamowania)?=

    g. ile czasu na wyhamowanie? (choć tu już zrozumiałem, że czas ten będzie taki sam jak czas rozpędzania) =

 

Zanim można udzielić odpowiedzi na resztę pytań należy zauważyć, że efekty relatywistyczne będą dla 0.5c miały zauważalny, ponad 15% wpływ.

Więc trzeba sobie odpowiedzieć na jedno najważniejsze pytanie: 

 

a) Czy przyspieszenie ma być stałe  A) na statku czy B) względem "nieruchomych" obserwatorów na Ziemi?

Pamiętaj, że to szczególna teoria względności, obserwatorzy nieruchomi będą mierzyli inne przyspieszenie, niż ludzie na statku.

W przypadku A) obserwator na Ziemi będzie obserwował coraz mniejsze przyspieszenie, a na statku ludzie będą mieli stałe g

W przypadku B ) obserwator na Ziemi będzie obserwował stałe przyspieszenie, a pasażerowie statku będą z dnia na dzień coraz mocniej wbijani w fotele  Wiąże się to też z posiadaniem napędu, który jest w stanie zwiększać swoją moc wraz z trwaniem misji - tylko po to, by obserwatorom na Ziemi łatwiej się liczyło?

 

 

 

 

 

 

 

Edytowane 10 Grudnia 2020 przez Behlur_Olderys

[MariuszCH]

Oczywiście przypadek A. To astronauci muszą mieć komfort podróży hehe

[Behlur_Olderys]

54 minuty temu, MariuszCH napisał:

Oczywiście przypadek A. To astronauci muszą mieć komfort podróży hehe

 

A więc wzory będą nieco skomplikowane.

Ze względu na mimo wszystko niezbyt duży wpływ relatywistyki możesz oczekiwać, że w preferowanym przypadku A będą to wciąż jeszcze wielkości zbliżone do przypadku B.

Dla przypadku B czas lotu to około 70lat dla załogi, 80lat z Ziemi.

Pełna prędkość po pół roku, sygnał: "Osiągnięto pełną prędkość" będzie więc leciał na Ziemię półtora miesiąca (z odległości półtora miesiąca świetlnego )

 

Poza tym, że czas będzie płynął na statku 15% wolniej, również komunikacja będzie zachodziła na innych długościach fali - 15% przesuniętej ku czerwieni (np. wysłanie 100MHz odbiór 115MHz)

 

[ScopeDome]

Jeśli chcecie to moge udostępnić wam mój arkusz kalkulacyjny - będziecie mogli wpisywac sobie w niego dowolne dane wejściowe - co prawda nie uwzględnia on efektów relatywistycznych - ale ...
przynajmniej oblicza konkretne wartości.

Wzory są znane i teoretycznie i nie ma w nich żadnych tajemnic. Poza pewną trudnością rozpisania tych wzorów w Excelu. Przyznaję bez bicia, że poprostu nie chciało mi się wpisywac tych wszystkich pierwiastów
Nie wiem w jakim wieku jest osoba zadająca te pytania - nie znam też programów nauczania w szkołach - ale to podstawowa matematyka, którą nawet ja po ponad 40 latach pamiętam.

 

Panowie - zacznijcie sobie to liczyć - a nie dyskutujcie jak jakieś nastolatki o niczym.

 

Sam temat jest ciekawy i jest możliwych wiele różnych podejść do tego problemu. Jak pisałem wcześniej wyniki mnie zaskoczyły. Ciekawe co by wyszło, gdybyśmy założyli, że rakieta ma naped jonowy. Bo ta z danych wejściowych  to musi mieć co najmniej napęd z gwiezdnych wojen - albo cos koło tego

[Krzysztof z Bagien]

12 godzin temu, ekolog napisał:

Rakietę można zbudować długą, wielostopniową (montaż raczej w kosmosie),  więc ograniczeniem qusi-energetycznym są raczej dolary/euro

Musi być bardzo ciężka bo ludzie nie przeżyją lotu w kosmosie międzygwiezdnym bez grubych osłon sfery mieszkalnej

- inaczej ich materiał genetyczny w komórkach zostanie zniszczony lub zachorują szybko na nowotwór.

Tam są groźne promieniowania korpuskularne (nie tylko od czoła) ale też elektromagnetyczne - od gamma i X zaczynając.

I już ci wielu napisało, że grawitację w rakiecie robi się raczej przez siłę odśrodkową a nie palenie silnika przez cały czas.

Przed promieniowaniem kosmicznym dużo skuteczniej od - nie wiem - ołowiu, chronią lekkie pierwiastki i ich związki, np. woda albo polipropylen. Więc akurat osłony przeciwpromienne mogą być właśnie z wody (którą i tak trzeba zabrać) i z plastiku. Poza tym można się chronić magnetycznie czy elektrostatycznie. Inna sprawa, że przy tak dużej prędkości kolizja z byle pyłkiem może dość szybko zakończyć całą wyprawę - przy prędkość 0,5c obiekt o masie 0,001g ma energię kinetyczną równą 13,9GJ, czyli odpowiadającą wybuchowi ponad 3 ton trotylu - więc bardziej bym się martwił czymś takim, niż promieniowaniem.

 

Nie ma kompletnie żadnych korzyści z tego, żeby przestać przyspieszać przy jakiejś tam arbitralnie ustalonej prędkości, jest tylko jedna przyczyna żeby to robić - oszczędzanie paliwa. A, jak już pisałem, osiągnięcie prędkości 0,5c jest tak bardzo w rejonach fantastyki, że to nie odpowiedni zapas paliwa jest tu problemem. Nie ma i jeszcze długo nie będzie silników zdolnych do rozpędzenia statków kosmicznych do choćby 1% prędkości światła w rozsądnym czasie; może jakieś przyszłe silniki jonowe (np. VASIMR) będą w stanie się do tego jednego procenta c zbliżyć; ale żeby było 0,5c to, jak pisałem, chyba tylko anihilacja.

I nie ma tu znaczenia, czy będziesz używać rakiet wielostopniowych czy nie, silnik chemiczny czy żaden inny istniejący nie będzie w stanie rozpędzić rakiety do tak dużych prędkości, po prostu równanie Ciołkowskiego jest bezlitosne. To, jaką prędkość osiągnie rakieta (delta-V) zależy od jej masy, ilości zabranego paliwa i sprawności silnika, czyli jego impulsu właściwego (oznaczanego jako I z indeksem dolnym sp, ja tu sobie będę pisał Isp dla wygody). Miarą Isp jest w zasadzie średnia prędkość gazów wylotowych, im ona wyższa, tym silnik z każdego kilograma paliwa może nam dać więcej delta-V. Wystarczy podstawić sobie Isp, końcową masę (czyli masę naszej rakiety z ładunkiem, bez paliwa - jeśli zakładamy tylko rozpędzanie się do danej prędkości) i docelową prędkość (czyli delta-V) do wspomnianego równania.

Np. taki Raptor - najbardziej obecnie zaawansowany silnik chemiczny, ma mieć w wersji próżniowej Isp na poziomie 3,7km/s; jeśli chcielibyśmy za pomocą tego typu silnika rozpędzić obiekt o masie 1kg (i pominiemy nawet masę samego silnika), do prędkości "tylko" 0,1% c (300km/s), to potrzebowalibyśmy - uwaga, wklejam z kalkulatora:

163.330.051.973.660.077.058.558.236.230.783 ton paliwa.

 

1,63 × 10^32 ton, czyli 1,63 × 10^35 kilogramów.

 

Masa Ziemi to 5,97 × 10^24kg.

 

 

Edit: przepraszam, w sumie przy dzisiejszej technologii jest jeden system, który by przy dobrych wiatrach dał radę osiągnąć dziesiąte części prędkości światła w rozsądnym czasie - nuklearny napęd impulsowy (czyli odpalanie atomowych ładunków kumulacyjnych za rufą statku  - patrz projekt "Orion", zresztą już tu o tym kiedyś gadaliśmy w jakimś wątku), ale to akurat obecnie niemożliwe z powodów politycznych.

Edytowane 10 Grudnia 2020 przez Krzysztof z Bagien

[janekosa]

nie odpowiem wprost na twoje pytanie, ale jeżeli chcesz o takich tematach pisać, to polecam ten podcast  dostęp za pierwszy miesiąc to cała złotówka, warto posłuchać. bardzo na temat - może być dobrą inspiracją jeżeli chcesz cokolwiek pisać o napędzie
https://audycje.tokfm.pl/podcast/56746,Jak-daleko-zajedziesz-na-materii-i-antymaterii-Rozmowa-z-prof-Krzyszofem-Meissnerem

[MariuszCH]

Ok Panowie, zaczyna się ciekawa dyskusja

Przypominam, że moje pytania dotyczą czasów, opóźnień, przebytych odległości itd. Kwestie zastosowanych napędów na razie zostawmy ponieważ jak już pisałem chodzi o SF.

Założyć można więc wszystko. Jeśli jesteście ciekawi to wspomniany statek ma mieć napęd na antymaterię czyli jak napisał Krzysztof z Bagien w grę wchodzi anihilacja, VASIMR to raczej będzie mieć zastosowanie tylko w obrębie układu słonecznego, projekt typu ORION, jakoś mi nie leży i już dawno w swoich rozważaniach przestałem brać go pod uwagę.  Czytałem, że teoretycznie silnik na antymaterię mógł by osiągnąć 30%C, inne źródła podają 40%, (pomijam koszt wyprodukowania odpowiedniej ilości antymaterii), nagiąłem trochę sprawę, bo nie wiemy jak technologia się rozwinie, i założyłem 50%C i tyle w tym temacie :). Kwestie osłon, wystarczającej ilości jedzenia dla załogi zostawmy. To już w mojej kwestii, (chociaż ciesze się z tej dyskusji bo może ona wiele wnieść do moich rozważań i pomysłów . Istnieją różne technologie i coś wymyślę. tu chodzi o czyste dane matematyczne, tyle i tyle, tak i tak...

Kiedy uzyskam odpowiedzi na moje pytania, mam kolejne, myślę, że dużo ciekawsze i trudniejsze w rozważaniach niż te czyste obliczenia, które to Wy drodzy eksperci od astrofizyki umiecie najlepiej. Może tak jak piszecie jest to matma rodem z podstawówki i powinienem sam to rozkminić ale skupiam się na innych sprawach, dla tego te pytania wrzuciłem na forum. To co piszecie pokazuje, że miałem racje. Co chwila ktoś kogoś poprawia w obliczeniach bo poprzednik nie uwzględnił tego czy tamtego i o to chodziło. Niby to takie proste bo wynika przecież ze wzoru tego czy tamtego ale trzeba to wiedzieć Jesteście ekspertami w swojej dziedzinie i dlatego poprosiłem o pomoc

[Qrczak99]

Z porannego przeglądu prasy

https://nt.interia.pl/raporty/raport-kosmos/informacje/news-nowy-statek-kosmiczny-zabierze-ludzi-na-egzoplanety,nId,4920539?parametr=zobacz_takze

[Arthur Skoracki]

Ciekawa sprawa z tymi żaglami, ale ciekawe jakie to w ogóle ma realne przyspieszenie i jak to pozniej wyhamować. 

 

Najpierw niech wyślą jakąś sondę poza układ słoneczny tą metodą

[MariuszCH]

Witam po przerwie widzę, że dyskusja ustała, rozumiem, że nikt nie chce marnować czasu na te "proste obliczenia"?

 

Mimo wszystko dziękuję za poświęcony czas.

 

Życzę Szczęśliwego Nowego roku i powodzenia w odkrywaniu tajemnic kosmosu.

[Behlur_Olderys]

Godzinę temu, MariuszCH napisał:

Witam po przerwie widzę, że dyskusja ustała, rozumiem, że nikt nie chce marnować czasu na te "proste obliczenia"?

 

 

Przecież podałem Ci wyniki na tacy, co chcesz jeszcze liczyć?

Cytat

W preferowanym przypadku A będą to wciąż jeszcze wielkości zbliżone do przypadku B.

Dla przypadku B czas lotu to około 70lat dla załogi, 80lat z Ziemi.

Pełna prędkość po pół roku, sygnał: "Osiągnięto pełną prędkość" będzie więc leciał na Ziemię półtora miesiąca (z odległości półtora miesiąca świetlnego )

 

Poza tym, że czas będzie płynął na statku 15% wolniej, również komunikacja będzie zachodziła na innych długościach fali - 15% przesuniętej ku czerwieni (np. wysłanie 100MHz odbiór 115MHz)