Si el viaje espacial humano está limitado por la vulnerabilidad de la fuerza G, ¿hay alguna manera de contrarrestar las fuerzas G?

El problema no es tanto que los humanos no puedan sostener fuerzas G elevadas durante un período de tiempo prolongado: el problema es que los cohetes no pueden. Si un cohete pudiera mantener 1 g aceleración durante un poco más de un día, podríamos ir a Marte en un poco más de un día. En cambio, lleva varios meses llegar a Marte porque los cohetes solían llegar allí solo dispararon durante un unos minutos. La nave luego navega por la costa hasta Marte. Solo unas pocas centésimas de g de aceleración sostenida reducirían el tiempo de viaje a Marte a una semana más o menos.

Los motores químicos que se utilizan actualmente para propulsar naves espaciales en trayectorias interplanetarias, junto con la tiranía de la ecuación del cohete son las razones clave por las que el cohete no puede sostener altas aceleraciones durante una longitud extendida de tiempo. Hay algunas prometedoras tecnologías de óxido / alta eficiencia (alto impulso específico) como propulsores de iones que podrían ayudar a los humanos a ir más allá de la Luna. Los propulsores de iones están en uso ahora, pero ninguno está listo para el horario de máxima audiencia cuando se trata de vuelos espaciales tripulados. Hay algunas tecnologías nucleares prometedoras de alto empuje / algo de alto impulso específico que podrían ser útiles; están sumidos en la política.

Aparte de la ciencia ficción, no existe ninguna tecnología conocida que pueda llevar a los humanos más allá del sistema solar.

Comentarios

• No estoy de acuerdo con su última frase: tenemos la tecnología para llevar a los humanos más allá del sistema solar. Ir y volver en una sola vida humana sería una pregunta / respuesta totalmente diferente. +1 para el resto de la respuesta
• @davek Tu velocidad máxima es la velocidad de la luz, aunque a medida que nos acercamos a ella, la energía necesaria para acelerar más asciende de manera constante. Por lo tanto, tu premisa básica es sólida, pero no es ‘ relevante hasta que ‘ estás trabajando en fracciones muy grandes de C – o nunca es un problema en absoluto, con la tecnología actual.
• @davek, dejas de acelerar en un avión porque el arrastre de la resistencia del aire es igual y opuesto al empuje de los motores a cierta velocidad, ya que ‘ no hay aire en el espacio, hay ‘ básicamente nada que evitará que aceleres más hasta que te acerques a la velocidad de la luz y los efectos relativistas se vuelvan significativos
• @ jpmc26 – Me refería a los propulsores de iones. El problema es que ‘ actualmente tienen un empuje tan bajo que la masa de humanos y los sistemas de soporte vital necesarios para alimentarlos requerirían cantidades ridículamente grandes de energía eléctrica, lo que implicaría aún más masa. Los propulsores de iones son excelentes para satélites geosincrónicos y sondas más pequeñas para los asteroides. Ellos ‘ todavía no están listos para los vuelos espaciales tripulados.
• @davek La fuente debe hacer alguna suposición sobre la cantidad de masa de reacción con la que puede o desea comenzar. Un motor de iones es, de hecho, un cohete como cualquier otro, solo uno con una velocidad de escape muy alta. Acelerar a 90 km / s con los impulsores de iones actuales implicaría que aproximadamente el 90% de la masa inicial de la nave espacial sea la masa de reacción, pero si de alguna manera lograra comenzar con el 99% de la masa de reacción, podría alcanzar 180 km / s.

Ignorando el punto principal de que la tolerancia humana a las fuerzas G es no el factor limitante en los viajes espaciales, se ha pensado mucho en cómo contrarrestar las fuerzas G, sobre todo por escritores de ciencia ficción de los años 60.

Puede encontrar más información de la que siempre quiso en Projectrho sobre este tema.

La esencia general: para aceleraciones bajas como 2 G, no necesitas hacer nada especial en el cuerpo humano, solo haz asegúrese de estar acostado boca arriba o boca arriba, y mantener la disciplina en su respiración.

Para Gs más altas, como 5G +, necesita manejar con cuidado el cuerpo humano, poniéndolo en un capullo similar a un gel de densidad similar, y sustituyendo aire por un líquido respirable. Cualquier diferencia de densidad puede provocar que las partes más densas del cuerpo tiendan a» asentarse «hacia la parte trasera del barco, por lo que debe evitarse siempre que sea posible.

Por supuesto, tales medidas para contrarrestar las fuerzas G solo pueden ser necesarias con el uso de propelente nuclear o de antimateria. Los propulsores químicos no se queman durante el tiempo suficiente para requerir tales medidas.

Comentarios

• La mejor respuesta. En realidad, esto aborda la pregunta, aunque su premisa es defectuosa.
• En la ficción, el equilibrio con la gravedad de la masa que llevas contigo, como el clásico ‘ velero que lleva su propio fan ‘ – scifi.sx o tvtropes (advertencia ! advertencia!) en ‘ Amortiguación inercial ‘ . (Y en otra historia de McAndrew / Roker, Sheffield también tiene la solución para propulsar este monstruo: la energía propia del vacío interestelar. Claro.)
• Simplemente instale propulsores sin reacción. Muchas naves espaciales de ciencia ficción los tienen. 🙂
• Estuvo expuesto a esas fuerzas G brevemente. La pregunta es sobre fuerzas G de mayor duración. 30G definitivamente no se puede sobrevivir en el período de un día.
• Pasando los 60 ‘ s … La mayoría de la ciencia ficción moderna parece admitir la amortiguación de G / G -compensadores / generadores G son una cosa en los vuelos espaciales, pero no ‘ no entre en detalles sobre cómo lo hacen.

Esto va más allá de las posibilidades económicas previsibles, pero la física es sólida:

Gravity es una forma segura, escalable y elegante de contrarrestar las fuerzas G de la aceleración.

Una nave espacial del tamaño de un planeta con su propia atracción gravitacional de 5 Gs podría acelerar a 4 Gs, las personas que viven hacia su cola solo experimentarán la diferencia, una G.

(tenga en cuenta que estoy hablando de una nave aproximadamente 5 veces la masa de la Tierra, menos las diferencias de densidad)

Lo mismo es cierto para un barco con 100 Gs acelerando a 99 Gs.

Editar: moviendo a la gente a través de túneles en el barco hacia t El frente permitiría mantener la experiencia de One G mientras la propulsión cambiaba lentamente a romperse.

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• Por supuesto, entonces tienes el problema de cargas de alta G cuando detiene acelerando. Y probablemente quieras desacelerar una vez que llegues a tu destino, lo que es aún peor para nuestros desventurados pasajeros.
• @chepner Ponlos en la órbita de su nave planetaria, luego cortar la aceleración. Ellos ‘ estarán en microgravedad.
• ¿Por qué no estar en órbita todo el tiempo? Entonces no ‘ no necesitas un planeta más grande, o tienes la aceleración ligada a la atracción gravitacional del planeta.
• Cuando dejas de acelerar necesitas moverte más lejos del < strike > planeta < / strike > nave espacial. La fuerza de la gravedad disminuye cuanto más se aleja. Dos pares de cuartos límite (uno en el suelo, uno muy alto) podrían resolver esto. Y para desacelerar su giro la cosa. No la planta / nave, pero te mueves al lado opuesto del planeta y usas otro par de motores.
• Dado que la gravedad es solo una curvatura del espacio-tiempo, tal vez la antimateria podría ayudar a deformar el espacio y crear cargas g artificiales: |

La fuerza G es una función de la aceleración. La gravedad trabaja sobre una masa para atraerla hacia otra masa. Las masas grandes tienen niveles más altos de atracción gravitacional.La fuerza de la gravedad en Júpiter y Saturno es más fuerte que en la Tierra. La luna menos que en la Tierra.

En la Tierra, la gravedad es una fuerza que continúa empujándonos hacia el centro de la Tierra. La superficie física detiene esa aceleración. Nuestro peso es la medida de esa fuerza que actúa sobre nuestra masa.

La aceleración es un cambio en la velocidad. Cuando se desplaza por inercia (sin fuerzas de aceleración ni desaceleración), entonces no hay carga g (ingravidez en el espacio).

Acelerar en un automóvil, avión o nave espacial causa G-Loads. Nuevamente, es la aceleración la que está causando la carga. Ladear un avión en una inclinación de 60 grados causará cargas g en el cuerpo debido a la fuerza centrípeta. El bucle y el avión harán lo mismo. Una mirada al interior provoca una carga g positiva mientras y un bucle exterior provoca una carga g negativa. Ambos se miden por efecto sobre el cuerpo. Cuando está de pie, las cargas g positivas hacen que la sangre fluya de la cabeza hacia los pies y las cargas g negativas hacen que la sangre fluya de los pies a la cabeza. Los cuerpos humanos toleran las cargas g positivas mejor que las negativas. Acostarse, como en muchos aviones de combate, ayuda a mitigar los impactos a medida que una mayor parte del cuerpo está nivelada.

Por lo tanto, la tolerancia de los viajes espaciales es una combinación de tolerar las cargas g durante las fases de aceleración y desaceleración y la ingravidez (ausencia de aceleración) períodos que tienden a afectar músculos, densidades óseas, etc.

Comentarios

• La fuerza G no es ‘ ta función de aceleración. es es aceleración.
• la fuerza que experimentas ES una función de aceleración.