No es la velocidad relativa de la cosa en el espacio? Si es así, ¿por qué la velocidad de un propulsor de la materia? ¿Por qué no puede una nave espacial acelerar infinitamente?
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accipehoc
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¿Por qué no puede una nave espacial acelerar infinitamente?
Porque una nave espacial necesita para la realización de combustible, y debido a que las necesidades de combustible para ser contenida en un tanque de combustible.
Que se necesita para llevar el combustible necesario para hacer que la nave espacial acelerar conduce a la muy desagradable ideal cohete ecuación,
$$\Delta v = v_e \ln \left( \frac {m_{\text{initial}}} {m_{\text{final}}} \right)$$
La masa inicial es la masa final, más la masa del combustible y un oxidante que finalmente será expulsado. La masa final incluye la masa de los tanques de combustible, la nave espacial de la estructura, y cualquier pequeña carga que puede ser transportada en la parte superior de eso. Otra manera de mirar que logarítmica de crecimiento, en cambio en la velocidad es un crecimiento exponencial en masa de combustible.
Más de combustible significa grandes depósitos de combustible y más estructura para mantener todo junto. Delta V de 2.3 a 3 veces la velocidad de expulsión es factible. Que corresponde a un vehículo cuya masa está inicialmente de 90% a 95% de combustible. Más allá de eso, no hay mucha esperanza para un cohete de una sola etapa.
¿Qué acerca de un cohete de múltiples etapas? Mientras que la de etapas múltiples de cohetes parecen escapar a la tiranía de la ecuación del cohete, en cierta medida, ellos no. Acaban de cambiar donde el equilibrio se produce, y añadir su propia marca de crecimiento exponencial de los problemas. El Saturno V + de la nave espacial Apolo que llevó a los humanos a la superficie de la Luna y de regreso fue esencialmente un seis etapa del cohete. El vehículo que despegó de la superficie de la Tierra se podría decirse que la más grande, la máquina más potente jamás construido. El vehículo que amerizó en el océano, cuando la misión fue una pequeña cosa que apenas podía sostener tres seres humanos.
La única manera de escapar de la tiranía de la ecuación del cohete está la antigua respuesta a la vieja pregunta "Doctor, me duele cuando hago esto: "hacer el amor"" La respuesta: "no hagas eso."
Por desgracia, no sabemos cómo evitar el rudo de la ecuación del cohete. La única opción viable en la actualidad y que no requiere de la realización de combustible es una vela solar. Sin embargo, no se puede acelerar para siempre con una vela solar porque la luz del sol cae como el cuadrado inverso de la distancia al Sol. Más allá de velas solares? Ahora usted está en el reino de la ciencia ficción.
Lo anterior supone la mecánica Newtoniana. El relativista cohete ecuación es mucho, mucho peor que el ideal (Newtoniano) ecuación del cohete. Si el ideal de cohetes ecuación está mal, el relativista cohete ecuación es el mal encarnado. El relativista cohete ecuación es una de las respuestas a la paradoja de Fermi.
Jed Thompson
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La velocidad máxima teórica de que una nave espacial puede llegar a no está limitada por nada (excepto la velocidad de la luz, por supuesto). Sin embargo, para una práctica de la nave espacial con una cantidad finita de combustible, la velocidad de los gases de escape se establece un práctico máximo en la velocidad de la nave espacial. Esto es debido a que en el fin de acelerar a una velocidad mayor, la nave tendría que llevar más combustible para empezar, pero este combustible adicional sería el incremento de la masa de la nave espacial, lo que hace aún más difícil para acelerar. Esta relación es exponencial, lo que significa que por un cohete (que en realidad se podría construir), la velocidad de escape del propulsor establece un práctico máximo en la velocidad final del cohete.
Si recuerdo correctamente este límite práctico es aproximadamente dos veces la velocidad de escape de la propelente. Después de esto, los retornos decrecientes demasiado ridículo.
domotorp
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Como dijo David, en un cohete de la velocidad final es dado por una función que crece logarítmicamente (he.e: muy lentamente) con la relación entre la masa del cohete con y sin combustible (el llamado masa seca). Así que si usted de alguna manera hacer que su combustible capacidad de carga de un centenar de veces más grande que la masa de la nave vacía, sólo el aumento de su velocidad final por algo que es del orden de 2. Si se incrementa el ratio de la friolera de 1000 veces, sólo a aumentar su velocidad final en un factor que es del orden de 3. Como aquellos relación de conseguir que el grande, el barco comienza a tener varios estructurales y problemas materiales como, básicamente, usted está tratando de mover una ballena pena de combustible en la parte superior de un papel kraft. Un límite realista para cohetes químicos es un factor de aproximadamente 6 a 8, y probablemente mucho más que 15 se podría lograrse con la fisión fragmento de cohetes.
Esta es la razón por láser-empuja las velas son la mejor opción para una nave interestelar - mantener todo el combustible en el hogar, y su velocidad final sólo está limitado por el ancho del haz Gaussiano de frente de onda, la longitud de onda de que Gauss rayo láser, la anchura, así como la óptica y las características térmicas de la vela que usted puede permitirse. También, en comparación con los rockets, donde la carga de la eficiencia es alrededor de un 1%, un láser de vela puede dar carga de eficiencia tan alta como 30%
