Звездолет наоборот

[vitus_wagner]

По мотивам обсуждения проблем СТО в предыдущем посте придумалась следующая фантастическая концепция межзвездных перелетов. По-моему, в литературе пока что не встречавшася.

Межзвездный двигатель работает по принципу прокола пространства. Причем в отличие от большинства сценариев, где для работы межзвездного двигателя требуется удалиться подальше от гравитирующих масс, здесь наоборот - прокол пространства возможен только в области с достаточно большим гравитационным потенциалом. Соответствующим ускорению свободного падения не менее 30-50 м/с². Конкретное значение зависит от типа двигателя и массы корабля. То есть легкие корабли с мощными двигателями могут использовать для скачка гравитационное поле планеты-гиганта, но большинству кораблей необходима звезда. Причем приблизиться к ней надо очень сильно, настолько что проблемы защиты корабля от излучения звезды и охлаждения становятся весьма нетривиальными.

Проколов пространство корабль летит в направлении противоположном градиенту гравитационного поля в точке прокола, пока не наткнется на область с таким же гравитационным потенциалом, где выходит в обычное пространство. Скорость его после выхода относительно окружающих астрономических объектов такая же, какая была в момент входа (что с учетом того, что относительные скорости звезды около которой входили и около который выходим могут составлять десятки километров в секунду, может быть немало). В принципе атмосфера плотностью в десяток раз больше земной для выхода препятствием не является, но то возможное аэродинамическое торможение после выхода - извольте выдержать. Но вот если влепишься при выходе в твердую часть планеты - там и останешься.


Интервал времени между входом и выходом в системе отсчета любой из звезд (входа и выхода) получается таким, чтобы с учетом релятивистских эффектов, возникающих из-за относительного движения звезд (со скоростями не более первых десятков километров в секунду), немедленно отправив корабль назад нельзя было попасть в точку отбытия раньше времени отбытия.
То есть с точки зрения наблюдателя на планете любой из звезд, корабль перемещается вне пространства со скоростью примерно десятки тысяч скоростей света. Путем правильного подбора звезд по маршруту (с тем чтобы минимизировать их относительные скорости) время прохождения маршрута таким образом можно сильно варьировать. (cм статью в википедии по поводу формул расчета внепространственной скорости).

Upd Энергии на собственно скачок надо довольно немного. Сравнимо с энергией, необходимой достижения точки скачка по оптимальной баллистической траектории. Поскольку в обычном пространстве корабли при этом летают по куда более быстрым траекториям, двигатели обычного пространства у них расходуют за полет на несколько порядков больше энергии, чем скачковый двигатель.

Величина минимального гравитационного потенциала, необходимого для скачка, лимитируется не запасом энергии на корабле вообще, а мгновенной мощностью, которую может развить скачковый двигатель, которая зависит от того, какие приливные силы, возникающие в момент скачка между его частями, он может механически выдержать. Сумма ускорения, создаваемого этими силами, и ускорения свободного падения (создаваемого эквивалентной точечной массой) в точке с данным гравитационным потенциалом - величина постоянная.

Comments

[ivanaxe]

...с достаточно большим гравитационным потенциалом. Соответствующим ускорению свободного падения не менее 30-50 м/с2.

Вот это дико смущает.

[vitus_wagner]

Почему?

[ivanaxe]

Потому что ускорение должно соответствовать градиенту потенциала.
А большой потенциал (на самом деле большой по модулю) можно создать и без большого градиента

[vitus_wagner]

А как? Я исхожу из того, что способов искусственно создавать гравитационный потенциал нет. Единственный способ его создать - поместить рядом с нужным местом достаточно массивное тело. Причем это будет естественное астрономическое тело - других тел такой массы взять попросту негде.
Пока мы находимся от этого тела достаточно далеко (а верхние слои атмосферы планеты-гиганта это "достаточно далеко") и можем рассматривать его как точечную массу, связь между гравитационным потенциалом и его градиентом достаточно однозначная.

То есть заметную для наших целей роль гравитационный потенциал центрального светила в потенциал планеты-гиганта будет вносить только в планетных системах с планетами класса "горячий Юпитер" - где планета диаметром с Юпитер и больше имеет период обращения несколько суток.
Но туда скорее всего, и летать-то ни к чему.

[ivanaxe]

http://vitus-wagner.livejournal.com/358071.html?thread=12616631#t12616631

[potan.livejournal.com]

Согласно ОТО гравитационный потенциал неотлечим от ускорения.
Конечно, можно от ОТО и отказаться...

[vitus_wagner]

Совершенно необязательно то ОТО отказываться. Достаточно постулировать что не изобретено способа (в данный момент его не известно) сообщать ускорение всем предметам, находщящимся на корабле, одновременно, за исключением помещения корабля в гравитационное поле астрономического объекта.

[ivanaxe]

что-что неотличимо от чего? :)
Ну и согласно чему-чему? :)

[potan.livejournal.com]

Согласно Общей Теории Относительности никакой физический эксперимент в изолированной области не может отличить движущуюся с ускорением систему отсчета от ИСО помещенной в гравитационное поле.

[vitus_wagner]

В данном случае изолированная область должна включать в себя звезду назначения.

[ivanaxe]

Во-первых это называется постулат об эквивалентности гравитационной и инерционной массы
Во-вторых этот постулат живёт гораздо шире, чем ОТО
В третих Вы нещадно путаете гравитационный потенциал и его градиент ;)

[yarikas.livejournal.com]

Хотя бы потому, что биологические виды могут не выдержать.
Тут и кратковременную-то перегрузку в 3-5g не все выдерживают...
Кровь ужодит от органов по тому же градиенту - коллапс :/

[permea-kra.livejournal.com]

гидрокомпенсатор+заполнитель лёгких.

[vitus_wagner]

Да, но - это ускорение будет действовать не только на людей, но и на части межзвездного двигателя. А как описано в посте, именно механическая прочность его конструкции определяет минимальный гравипотенциал, с которого можно прыгать.

Далее, как следует из следующего поста, с двигателями, способными создать такое ускорение - напряженка. Поэтому единственный осмысленный способ его создать - аэродинамическое торможение в атмосфере какой-нибудь достаточно крупной планеты (Земли, Венеры). Выдержать при этом вектор ускорения (определяющий вектор скачка) с требуемой точностью несколько сложнее, чем найти место с требуемым направлением вектора гравитации в гравитационной воронке Солнца.

[yarikas.livejournal.com]

Как человек, имеющий некие познания и в биологии, и в физике, плохо представляю, о чём Вы?
Лёгкие состоят из альвиол. Чем Вы собираетесь заполнять их?
При перегрузке (заметьте, её испытывают и гонщики Ф-1, и пилоты, и космонавты - даже Вы в лифте) идёт перераспределение крови в организме. Чем Вы собираетесь его "компенсировать"?
Единственную возможность пока изыскали люди - занять положение перпендикулярное направлению перегрузки, т.е. чтобы не от головы в ноги кровь уходила, а от фронтальной, к примеру, части тела к тыловым отделам, что всё равно не отменяет многих негативных эффектов таких перегрузок.

[permea-kra.livejournal.com]

Засунуть человека в жидкость с плотность, равной плотности тела. Лёгкие заполнить такой же жидкостью. Включая альвеолы. Да. жидкость должна быть специфической -). На практике первый пункт известен, второй реализован частично (по слухам, есть какие-то проблемы с сохранением работоспособности лёгких, но сам я про это нигде не читал).
В результате как раз кровь вниз отливать уже не будет, первая проблема - что при какой-то перегрузке кости начнут тонуть в мясе. Но это будет не 5 же и не 10.

[yarikas.livejournal.com]

Вы не поняли: как внешняя жидкость решит проблему кровообращения? Может я чего-то недопонимаю.
Вариант с лёгкими - это констатация (так называется летальный исход в терминах медиков), а не просто "проблемы с сохранением работоспособности лёгких" :( (Почитайте, как работают альвиолы.) Да и не вижу необходимости: мы не проблему перепада давления решаем, а проблему возрастания гравитации (перегрузки)!
Кислород кто будет подводить к тканям, короче?
Короткие перегрузки человек выдерживает, т.к. в тканях есть запас энергии в АТФ и т.п. Длительные выдерживают очень немногие, у кого хватает сил "уговорить" кровь не застывать в жилах :/

PS: "Кости в мясе тонуть начнут" при перегрузках, когда уже ничто не поможет.
Кратковременные перегрузки некоторые пилоты держат до 15g. Планер Су-27 по проекту держит 9g (по памяти).

[permea-kra.livejournal.com]

>Вы не поняли: как внешняя жидкость решит проблему кровообращения? Может я чего-то недопонимаю.

Недопонимаете.

>>Да и не вижу необходимости: мы не проблему перепада давления решаем, а проблему возрастания гравитации
Проблема гравитации проявляется именно в перепаде давления. Столб жидкости (а кровь - жидкость) имеет давление ро-же-аш. В гидрокомпенсаторе это давление будет компенсироваться давлением жидкости снаружи. Разумеется, всплывёт следующий предел, проистекающий от неравномерной плотности человеческого тела. Кости там тонуть начнут и в этом духе. Разумеется, встанет проблема снабжения тела кислородом - либо с помощью искуственных лёгких, либо нужно выбирать крайне специфическую жидкость. Тем не менее такой вариант развития в принципе существует и в фантастике подлежит рассмотрению.

[yarikas.livejournal.com]

Позволю себе заметить, что, мне кажется, Вы плохо себе представляет предмет спора: давление бывает гидростатическое и гидродинамическое (http://www.phlebo.gsurgery.ru/diseases_varix_patho.htm), а Ваш метод вообще компенсировать может лишь перепады внешнего давления! Существующая неравномерность в распределении крови в организме компенсируется найденными в процессе эволюции адаптациями (изменение просвета в сосудах разных отделов).

Про кислород Вы тоже заблуждаетесь: газ ведёт себя по-другому, не так как жидкость - тут проблем от гравитации меньше, хотя в атмосфере и существует неравномерное распределение, но Вам придётся постараться с гравитацией, чтобы стало нечем дышать :/ "Финал" наступит раньше.
Ещё раз: не путайте изменение внешнего давления и гравитацию! Первое происходит каждый раз с переменой погоды, а изменения гравитации можно отследить на каруселях во вполне воздушном пространстве с практически неизменным (за время "эксперимента") внешним давлением.

PS: Вообще, с прямохождением человек заимел ряд болезней (и варикоз, и радикулит), но, видимо, пришлось принести эту жертву в угоду высвобождению "манипуляторов" от функций обеспечения перемещения. Настоятельно рекомендую ознакомиться с существующей предметной мед. лит-рой (и для пилотов проводились исследования о влиянии перегрузок, и для космонавтов о потере веса), тогда можно будет детальней что-то обсуждать.

PPS: Мне не хотелось подчёркивать, но нижеследующий Ваш коммент меня к тому вынуждает - повторяю: я биофизик, работал в ГНЦ РАМН (да, с кровью), закончил физический факультет МГУ - и всё это, конечно, не означает, что имею право читать лекции и проводить ликбез в ЖЖ ;)

Hint: кровеносная система замкнута внутри человека, а в качестве "гидрокомпенсатора" для неё выступают отчасти мышечные и иные ткани: человек на 70-80% состоит из воды! Полный объём кровеносной системы - 20 л, у "среднего" человека крови около 4-5 л - просвет сосудов регулируется организмом! К Вашему "мысленному эксперименту" вопрос: как изменится гравитация и связанное с ней перераспределение крови в организме при погружении тела в ванну? :)

[permea-kra.livejournal.com]

1) Я отлично представляю себе предмет спора. Проблемы могут быть с соответствием этого понимания действительности. Если вы полагаете, что оно ошибочно - давайте строить модель с циферками. Аккуратную. Будем?
2)Чихать я хотел на поведение кислорода в газе. Речь о том, что для эффективной работы компенсатора человек не должен контачить с газом. Только с жидкостью. Поэтому и нужно заполнять лёгкие жидкостью.

А хинт вообще на меня работает. -). если бы природный компенсатор эффективно справлялся с задачей, проблемы нарушения кровообращения не стояло бы. Значит ему нужно помочь. Как? Скомпенсировать избыточное давление столба крови и прочих жидкостей тела! как построить такой компенсатор? - приложить давление снаружи, давление близкое с давлению столба крови. Погрузить тело в жидкость - наиболее простой способ этого добиться.

[yarikas.livejournal.com]

1) Сперва проведите эксперимент (хотя бы мысленный) для лучшего понимания: замкнутая эластичная трубка частично наполненная водой (допустим 1/4) в неэластичной оболочке (та же резиновая трубка) значительно превосходящей по объёму первую - замеряете уровень воды - раскручиваете (или по-другому создаёте перегрузку) и пытаетесь снять замер - потом помещаете систему в ванную, как Вы предлагали с гидрокомпенсатором, и снимаете замеры там. Дальше обсуждаем предметно Ваши результаты и существующие на эту тему публикации.

2) Извините, бред от начала и до конца. Уж не говоря о том, что аквалангисты прекрасно научились плавать при избыточном внешнем давлении (обратите снова внимание, что при этом слабо меняется гравитация)!

Простите за нескромный вопрос: где Вас учили?

PS: Природный компенсатор неплохо справляется с задачей, раз Вы можете в ЖЖ строчить и моё время отнимать, вместо того, чтобы почитать немного книг и статей по предмету! Заметьте, что мы тоже не в невесомости живём! "Учите мат.часть - там так спрашивают!"

[permea-kra.livejournal.com]

1)Вы рассматриваете кровь отдельно от других жидкостей организма, а я - нет. Покажите, почему её НУЖНО рассматривать отдельно.

2)Это не бред, это нежелание понять. Аквалангистам нужно компенсировать внешнее давление, в первом приближении - без градиента.

Мне куда интереснее, где учили вас -).

PS. Природный компенсатор имеет ограничение по предельным нагрузкам.

[yarikas.livejournal.com]

Специально для Вас - 1 минута поиска (http://www.testpilot.ru/espace/bibl/beregov/text/08.htm) - в документе смотрим про "кровообращ" - внимательно читаем, изучаем, вникаем - приносим свои извинения за отнятое время и благодарности за ликбез.

[permea-kra.livejournal.com]

Тогда посмотрите, что такое противоперегрузочный костюм. Принцип при погружении в жидкость примерно тот же, просто за счёт подбора плотности жидкости можно создать нужный градиент давления по высоте.

[permea-kra.livejournal.com]

Представьте изогнутую вниз резиновую трубку, которую вы держите за концы. На воздухе жидкость в ней будет стремиться собраться внизу, расширив трубку. если её опустить в сосуд с жидкостью, это стремление никуда не денеться, но поскольку на стенки трубки будет снаружи давить столб жидкости, эффективная сила, действующая на стенку трубки, уменьшится. А значит и возможности собраться внизу у жидкости в трубке будет поменьше.

Примерно так.