¿Cuánto tiempo se tarda en viajar 36 años luz con una aceleración y desaceleración tolerables?

Question

El reciente descubrimiento de HD85512b a solo 36 años luz de la Tierra tiene atributos prometedores para albergar vida. Suponiendo que queremos viajar allí, no podemos saltar instantáneamente a la velocidad de la luz, (eufemismos de StarTrek aparte), tendremos que acelerar de la manera convencional construyendo impulso.

Ahora, ¿cuánto tiempo tomaría primero alcanzar la velocidad de la luz a una tasa de aceleración que no mataría a los ocupantes de la nave espacial? (No podemos acelerar continuamente a 4g durante períodos prolongados porque eventualmente te mataría por el estrés físico). En segundo lugar, dado el tiempo para acelerar a la velocidad de la luz, ¿cuánto tiempo tomaría entonces viajar la distancia restante y llegar a nuestra nueva utopía?

Answer 1

Con una aceleración constante de 1 g hasta la mitad, luego una deceleración constante de 1 g en la segunda mitad, se tardan 7 años en tiempo de cohete, 38 años en tiempo terrestre:

http://www.cthreepo.com/lab/math1.shtml

Desplázate hacia abajo hasta Viajes Relativistas Largos e ingresa tus datos.

¡Para la Galaxia de Andrómeda (2.5 millones de años luz) son 29 años en tiempo de cohete! :)

Answer 2

Dado que estás realizando el experimento mental de todos modos, hay al menos dos consideraciones de ingeniería importantes que limitan esto de manera más severa que las aceleraciones que los seres humanos pueden soportar (lo cual es trivialmente resoluble con robots de todos modos):

(1) Las necesidades de energía serían enormes. ¿Qué porcentaje de la masa total tendría que ser combustible para suministrar la energía suficiente para acelerar y desacelerar la carga útil 36 años luz a cualquier aceleración que valga la pena? No he hecho los cálculos, pero el caso de ingeniería es desafiante: (combustible+cohete+carga útil) todos necesitan ser acelerados, el combustible puede disminuir a medida que avanzas, y tal vez el cohete también lo sea si tienes una nave espacial por etapas. ¿Es siquiera posible, dadas las limitaciones de resistencia de cualquier material conocido, tener una carga útil del tamaño de unos pocos humanos y de soporte vital, un cohete lo suficientemente grande como para albergar eso y el combustible, y hacer que las ecuaciones funcionen? Eso bien podría ser el factor limitante para el vuelo interestelar, independientemente de la tecnología.

(2) Si vas lo suficientemente rápido, incluso un micrometeorito del tamaño del polvo causaría daños fatales. Creo que he leído en algún lugar que el 10% de la velocidad de la luz hace que impactar contra un grano de polvo sea como una bomba nuclear. Así que puede haber un "límite de velocidad" mucho más bajo que la luz, por encima del cual simplemente sería demasiado peligroso viajar.

Answer 3

Inspirado por las palabras de David Zaslavsky de que "este sitio no se trata realmente de lo que la tecnología existente permite o no permite":-), me gustaría discutir una posibilidad que es absolutamente escandalosa desde el punto de vista de la tecnología, pero parece factible desde el punto de vista de la física. ¿Qué aceleración constante máxima puede sobrevivir un humano? Según otra respuesta, son 4g. Tal vez lo sea. Tal vez un poco más. Tal vez un poco menos. Eso no importa mucho. Sin embargo, entiendo que hay una excepción: si la aceleración es causada por la gravedad, ésta actúa de la misma manera en todas las partes del cuerpo humano. Por lo tanto, no causa desplazamientos relativos y no mata. Además, según el principio de equivalencia, la caída libre se siente como un movimiento inercial (según tengo entendido, un acelerómetro en caída libre registra una aceleración cero). Por lo tanto, teóricamente, podríamos impulsar un cuerpo celeste enorme (digamos, el Sol) y dejar que un humano caiga libremente sobre él. Supongo que la aceleración de caída libre cerca de la superficie del Sol es de aproximadamente 28g, por lo que si impulsamos el Sol con esa aceleración, el humano caerá libremente sobre él siempre que el Sol esté impulsado (si se está moviendo en la misma dirección que el Sol) sin ser asesinado por la aceleración (necesitará protección contra la radiación del Sol, pero estará protegido de los meteoritos por el Sol). Por lo tanto, la duración del vuelo puede disminuir dramáticamente. ¡Recaudar fondos para tal viaje no es tarea fácil sin embargo!:-)