image
Для достижения скорости, близкой к скорости света, многоступенчатой ракете нужно было бы отбрасывать часть своей массы по мере увеличения скорости, как делает изображённая здесь ракета Super Haas

Допустим, вы хотите отправиться в межзвёздное путешествие и добраться до точки назначения как можно быстрее. Возможно, у вас не получится сделать это до завтра, но если бы у вас были все необходимые инструменты и технологии, а также немного помощи от относительности Эйнштейна – смогли бы вы добраться туда через год? А что насчёт приближения к скорости света? Именно об этом задаёт наш читатель свой вопрос на этой неделе:
Я недавно читала книгу, автор которой пытался объяснить парадокс близнецов, представляя космический корабль, 20 лет летящий с ускорением в 1 g, а затем возвращающийся назад. Возможно ли в течение такого времени поддерживать такое ускорение? Если, допустим, начать путешествие в первый день нового года и лететь с ускорением 9,8 метра в секунду в секунду, то, если верить расчётам, до конца года можно достичь скорости света. Как после этого дальше ускоряться?

Для путешествия к звёздам совершенно необходимо поддерживать такое ускорение.


Этот запуск космического корабля Колумбия в 1992 году показывает, что ракета ускоряется не мгновенно – ускорение занимает долгое время

Самые передовые ракеты и системы реактивного движения, созданные человечеством, недостаточно мощные для такой задачи, потому что они добиваются не такого уж большого ускорения. Впечатляющие они потому, что ускоряют огромную массу довольно продолжительное время. Но ускорение таких ракет, как Сатурн-5, Атлас, Фалькон и Союз не превышает ускорение какого-нибудь спортивного автомобиля: от 1 до 2 g, где g – 9,8 метра на секунду в квадрате. В чём разница между ракетой и спортивным автомобилем? Своего предела автомобиль достигнет секунд через 9, на отметке в 320 км/ч. Ракета же может ускоряться так гораздо дольше – не секунды или минуты, но четверть часа.


Самой первой с космического центра на мысе Кеннеди НАСА запустило ракету Аполло-4. Хотя она ускорялась так же, как спортивный автомобиль, её ключ к успеху был в длительной поддержке этого ускорения

Именно так мы можем преодолеть гравитационное притяжение Земли и выйти на орбиту, достичь других миров в нашей Солнечной системе или даже вырваться из солнечного притяжения. Но в какой-то момент и мы дойдём до предела – ускоряться можно ограниченное время из-за ограничений на количество переносимого топлива. Используемое нами ракетное топливо, к несчастью, чрезвычайно неэффективно. Вы видели знаменитое уравнение Эйнштейна, E = mc2, описывающее массу, как форму энергии, и то, что энергию можно хранить в виде материи. Наше замечательное ракетное топливо ужасно неэффективно.


Первый пробный запуск двигателя SpaceX Raptor в начале 2016

Используя химические реакции, топливо преобразует не более 0,001% своей массы в энергию, жёстко ограничивая максимальную скорость, доступную космическому кораблю. И именно поэтому для запуска 5 тонн полезного груза на геостационарную орбиту требуется ракета весом в 500 тонн. Ядерные ракеты были бы более эффективными, и превращали бы порядка 0,5% своей массы в энергию, но идеальным результатом было бы топливо из материи и антиматерии, достигающее 100% эффективности в превращении E = mc2. Если бы у вас была ракета определённой массы, неважно, какой, и всего 5% этой массы содержалось бы в антиматерии (а ещё 5% — в одноразовой материи), можно было бы контролировать аннигиляцию во времени. В результате вы получили бы постоянное и устойчивое ускорение в 1 g на гораздо большем промежутке времени, чем даст вам любое другое топливо.


Представление художника о реактивной системе движения с использованием антиматерии. Аннигиляция материи/антиматерии даёт высочайшую плотность физической энергии из всех известных веществ

Если вам требуется постоянное ускорение, то аннигиляция материи/антиматерии, составляющих несколько процентов от общей массы, позволит вам ускоряться с такой скоростью несколько месяцев подряд. Таким способом можно набрать до 40% скорости света, если вы потратите весь годовой бюджет США на создание антиматерии, и будете ускорять 100 кг полезного груза. Если вам нужно ускоряться ещё дольше, вам нужно увеличивать количество взятого с собой топлива. И чем больше вы будете ускоряться, чем ближе вы будете к скорости света, тем сильнее вам будут заметны релятивистские эффекты.


Как ваша скорость увеличивается со временем, если держать ускорение 1 g несколько дней, месяцев, лет или десятилетие

После десяти дней полёта с ускорением в 1 g вы уже минуете Нептун, последнюю планету Солнечной системы. Через несколько месяцев вы начнёте замечать замедление времени и сокращение расстояний. Через год вы наберёте уже 80% от скорости света; через 2 года вы подберётесь к 98% скорости света; через 5 лет полёта с ускорением в 1 g вы будете двигаться со скоростью в 99,99% от скорости света. И чем дольше вы будете ускоряться, тем ближе к скорости света вы подберётесь. Но никогда её не достигнете. Более того, с течением времени на это потребуется всё больше энергии.


На логарифмической шкале видно, что чем дольше вы будете ускоряться, тем ближе к скорости света вы подберётесь, но никогда её не достигнете. Даже через 10 лет вы подберётесь к 99,9999999% скорости света, но не достигнете её

На первые десять минут ускорения потребуется определённое количество энергии, и к окончанию этого срока вы будете двигаться со скоростью 6 км/с. Ещё через 10 минут вы удвоите скорость до 12 км/с, но на это потребуется в три раза больше энергии. Ещё через десять минут вы будете двигаться со скоростью 18 км/с, но на это потребуется в 5 раз больше энергии, чем в первые десять минут. Эта схема продолжит работать и дальше. Через год вы уже будете использовать в 100 000 раз больше энергии, чем в начале! Кроме того, скорость будет увеличиваться всё меньше и меньше.


Длины сокращаются, а время растягивается. На графике показано, как космический корабль, двигавшийся с ускорением в 1 g сто лет, может совершить путешествие почти до любой точки видимой Вселенной, и вернуться оттуда, на протяжении одной человеческой жизни. Но к моменту его возвращения на Земле пройдёт дополнительное время

Если вы хотите ускорять корабль весом в 100 кг в течение года при 1 g, вам потребуется 1000 кг материи и 1000 кг антиматерии. Через год вы будете двигаться со скоростью 80% от скорости света, но никогда её не превзойдёте. Даже если бы у вас было бесконечное количество энергии. Постоянное ускорение требует постоянного увеличения тяги, и чем быстрее вы двигаетесь, тем больше вашей энергии тратится на релятивистские эффекты. И пока мы не придумаем, как управлять деформацией пространства, скорость света останется окончательным ограничением Вселенной. Всё, что обладает массой, не сможет её достичь, а уж тем более, превзойти. Но если вы начнёте сегодня, то через год вы окажетесь там, куда ещё не добирался ни один макроскопический объект!

Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].

Комментарии (207)


  1. copypasta
    19.09.2017 22:00
    -3

    как быстро можно достичь скорости света?

    Cкорость света можно достичь со скоростью света, это же очевидно. Не благодарите.


    1. toteKopf
      19.09.2017 22:05

      Спасибо.


      1. ReakTiVe-007
        20.09.2017 08:01

        как по мне так разгон до скорости света для перемещения в пространстве слишком неэффективен. Надо много топлива, куча времени и еще черт знает чего еще. Проще пытаться искривлять пространство магнитными полями, лазерами. Даже если на это уйдет пара сотен лет это будет выгоднее и быстрее, чем скорость света.


        1. amarao
          20.09.2017 16:38
          +9

          Конечно, проще. Ещё проще использовать порталы. Или астральные путешествия. А можно раскрутить 11-мерные струны, которые использует для арфы богиня Путешествий и оказаться в любой точки пространства мгновенно.

          fantasy is the limit.

          Каждый раз, когда мне кто-то говорит «проще», у меня возникает вопрос: проще что? Сделать сепульку? Откуда цифра «200 лет»? Почему искривление пространства мганитными полями и лазерами будет «выгоднее и быстрее, чем скорость света»?

          В чём смысл этого выражения?


          1. BillFainder
            20.09.2017 20:11
            +3

            Скорее всего речь о том, что скорость света — максимальная из скоростей реального мира всё равно слишком мала для путешествий даже внутри Млечного пути чуть дальше ближних звёзд не говоря уже о межгалактических полётах. Вот и приходится мечтать о фантастических сепульках, с которыми лучше полдня 200 лет потерять, но потом за 5 минут долететь


        1. x67
          20.09.2017 21:24
          +1

          Зачем это все? Нужно просто создать метод SetCoordinates() для космического корабля


          1. Avenger911
            21.09.2017 08:31
            +1

            А вселенная умеет работать с интерфейсом ISettableCoordinates?


            1. blackswanny
              22.09.2017 06:37

              Можно переопределить ее прототип, чтоб умела


              1. SidMeier
                23.09.2017 15:50

                Проблема в том, что исходников у нас нет, и дизассемблер пока что недоделали…


            1. Ark_V
              23.09.2017 15:50

              бра кет-векторы, не?


        1. Daemonis
          21.09.2017 00:22
          +2

          «как по мне так разгон до скорости света для перемещения в пространстве слишком неэффективен. Надо много топлива, куча времени и еще черт знает чего еще. Проще пытаться искривлять пространство магнитными полями, лазерами.»
          А на искривление пространства не надо много топлива, кучу времени и черт знает чего еще? :) Разгоняться мы, по крайней мере, умеем. А вот пространство искривлять…


    1. x67
      20.09.2017 20:54
      +1

      Скорость достигается ускорением, а не скоростью. Со скоростью мы можем добраться до точки, то есть преодолеть путь.
      И вопрос звучал "как быстро", то есть в ответе должно быть время. Его в посте и дали, даже приведя ускорение (от которого зависел бы ответ в любом другом случае)


    1. HerrDonUlt
      21.09.2017 00:22

      Как сделать 100 кг полезного груза безмассовым?


      1. ploop
        21.09.2017 08:06
        +6

        Оставить без присмотра.


  1. yarric
    19.09.2017 22:22

    Что же он про межзвёздный прямоточный двигатель не написал? Всё там нормально можно разогнаться.


  1. tundrawolf_kiba
    19.09.2017 22:46
    +12

    Краткий пересказ статьи: «Никак».


    1. apiksDen
      19.09.2017 23:41
      +1

      Ну а если мы лишим себя массы?


      1. coturnix19
        20.09.2017 01:59
        +9

        тогда частицы вашего тела разлетятся во все стороны со скоростью света.


        1. NeoCode
          20.09.2017 07:46

          Даже если у частиц останется при этом электрический заряд? (я не знаю противоречат ли такие частицы законам физики или нет, но было бы интересно представить такое:) )


          1. coturnix19
            20.09.2017 08:31

            Няз в квантовой механике доказывается, что если частицы легче некоторого предела (очевидно определенного силой взаимодействия), они неспособны образовывать связанные состояния. Я не знаю работает ли это таким образом для нуклонов, где частицы их «составляющие» связанны качественно более сильными силами, но в отношении атомов и электронов это получается примерно так.


          1. maxzhurkin
            20.09.2017 16:07

            IMHO, наличие заряда невозможно без наличия массы


          1. a5b
            20.09.2017 19:59
            +1

            Безмассовых частиц с электрическим зарядом не нашли (хотя они легко бы создавались в ускорителях), и если бы они существовали, то обычные частицы легко бы распадались в них.


            https://physics.stackexchange.com/questions/7905/massless-charged-particles


            particles in Standard Model compulsorily decay (sooner or later) into lighter particles as long as conservation laws (such as electric charge conservation law) are satisfied. So assuming massless charged particles exist would immediately make all the charged matter (in particular electrons) unstable unless those new particles differed in some other quantum numbers.

            Massless charged particles can't exist in Nature because they would be easily produced by the colliders, and they haven't been. Such a production would simply arise from the Feynman diagram with an intermediate photon that "splits" into the new charged massless particle and its antiparticle. The cross section of this process would be calculable, and not small in any way.

            If there were massless charged particles, the electron and positron would become unstable — one problem — and the fine-structure constant would run to ?=0 at very long distances — another problem, and it obviously doesn't.


            1. blackswanny
              22.09.2017 06:43

              но ведь есть безмассовый фотон — носитель электромагнитного поля. где обе составляющие синфазны. почему это поле существует без заряда?


              1. mayorovp
                22.09.2017 09:21
                +1

                Не путайте носитель поля и носитель заряда.


                1. blackswanny
                  22.09.2017 22:06
                  -2

                  ну я пока не путаю, а задал об этом вопрос. С другой стороны школьная физика учит, что именно заряды создают поля. А вики говорит нам, что у фотона электрический заряд существует, но равен нулю, а не отсутствует. Т.е. возможно он скомпенсирован. Известными носителями электрического заряда являются кварки, которые массу имеют. Никто не знает, из чего состоит фотон, может быть из безмассовых кварков.


        1. apiksDen
          20.09.2017 12:00

          Отлично, останется лишь направить их в нужную сторону и на месте собрать обратно


      1. maxzhurkin
        20.09.2017 15:58
        +1

        Безмассовые объекты не могут не двигаться со скоростью света.


        1. ankh1989
          21.09.2017 00:43
          +1

          Кстати почему?


          1. a5b
            21.09.2017 02:52
            +1

            Говорят, для безмассовых частиц со скоростью менее "c" получатся нулевой импульс и энергия, из-за чего они ни с чем не взаимодействуют и полностью необнаружимы; скорость "c" получается из формул теории относительности:
            https://ru.wikipedia.org/wiki/Безмассовые_частицы "Любая безмассовая частица может двигаться только со скоростью света. Это следует из того, что, согласно формулам теории относительности для энергии E и импульса скорость v частицы определяется через её импульс p, m и скорость света c… — Широков, Юдин Н. П. Ядерная физика. — М.: Наука, 1972 стр. 16."


            https://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1354 Q & A: Massless Particles Traveling at the Speed of Light, 05/05/2016


            Why do massless particles all travel at the speed of light?

            … The full relativisitic expression for energy in terms of the rest mass of a particle is

            E^2 = (m_0 * c^2)^2 + (pc)^2

            where p is the momentum of the particle. This relationship is true for all particles in all frames of reference and is very useful in practice. The momentum of a particle which is traveling at a speed v less than c is given by

            p = m_0 v * sqrt( 1/ (1-(v/c)^2) )

            This equation works for particles traveling at speeds less than c. For v=c, it involves dividing zero by zero. Suppose that a massless particle is traveling at a speed v less than c. Its momentum is zero in all frames of reference because m0=0. Its energy is therefore zero in all frames of reference. There are two problems with such hypothetical particles. 1) We cannot detect them even if they exist. Suppose that a particle with zero energy and zero momentum collides and bounces off of another particle with some energy and momentum.… So massless particles traveling at speeds less than the speed of light cannot bounce off of massive particles. The other problem is 2) there is no barrier to spontaneous creation of these energy-free particles. At any nonzero temperature, infinitely many of these particles will be created for free, but it wouldn’t matter because we wouldn’t be able to tell that they are there.

            The full (E,p) relation is E^2=p^2 c^2+m^2 c^4. Now for anything moving at less than c, you have p = mv sqrt(1/(1-(v/c)^2) which comes out to be 0 when m=0. So massless particles traveling at less than c would always have p=0 and E=0. They wouldn't be able to trade energy with other particles or trade momentum (i.e. exert forces). It's hard to see how their existence would be detectable.


            1. blackswanny
              22.09.2017 06:47
              -2

              похоже на темную материю. она ведь тоже не обнаружима. может она состоит из медленных гравитонов или им подобных частиц


              1. aviafelix
                23.09.2017 15:52

                Не похоже, конечно. У тёмной материи масса имеется.


          1. maxzhurkin
            21.09.2017 12:23
            +1

            Можно у Итана спросить


            1. Zenitchik
              21.09.2017 12:29
              +2

              Лучше не надо. Опять телегу про взрыв слушать…


      1. alfalcon
        21.09.2017 00:22

        то превратимся в ЭМ-излучение (фотоны) и достигнем 100% скорости света


    1. Alexey2005
      20.09.2017 12:47

      Я знаю, как быстро достичь скорости света. Если у нас есть зонд массой N кг, то нужно взять те же N кг антивещества и провести процесс аннигиляции. Скорость света достигается практически мгновенно! И можно в виде излучения лететь хоть в другую галактику.
      Проблема теперь в том, как затормозить наш «разогнанный» зонд с восстановлением его структуры.


  1. copypasta
    19.09.2017 23:32
    +7

    Кстати, я один заметил, что у Итана появились новые картинки?


  1. HappyLynx
    19.09.2017 23:43
    +4

    > Постоянное ускорение требует постоянного увеличения тяги'

    Постоянное ускорение с точки зрения наблюдателя, оставшегося на Земле — да, потребует постоянного увеличения тяги, хотя и тут у меня большие вопросы к озвученным в статье коэффициентам. С точки зрения летящих на ракете людей на поддержание постоянного ускорения им будет требоваться постоянная же тяга, иначе, на мой неискушенный взгляд, сломается закон сохранения импульса.


    1. vanxant
      19.09.2017 23:51
      +3

      Более того, тяга должна уменьшаться, так как масса ракеты уменьшается (топливо-то расходуется).
      Это одна из причин, почему строят ракеты из нескольких ступеней, а не просто, допустим, отстреливают пустые баки. У двигателей первой ступени слишком большая тяга к моменту, когда топливо начинает заканчиваться, перегрузки в этот момент достигают нескольких g для пилотируемых кораблей и 10g для выдерживающей такое нагрузки.


      1. HappyLynx
        20.09.2017 01:15
        +4

        Я таки понял, что имел ввиду Итан. Он имел ввиду ускорение относительно точки старта (Земли), а оно действительно не будет соответствовать ускорению в СО корабля из-за эффектов замедления времени и сжатия пространства. И постоянное ускорение относительно Земли таки да, будет требовать все большего и большего количества энергии с ростом скорости. Вот только Итан в разных местах очень вольно оперирует то этим ускорением, то ускорением в СО корабля, в итоге получается полная каша. Расходимся.


      1. Zenitchik
        20.09.2017 09:27
        +2

        Дело не только в перегрузках, но ещё и в массе двигателей, которую совершенно ни к чему тащить на орбиту.


        1. Caseor
          20.09.2017 14:18
          +1

          И полупустых баков.


      1. Mikola-BLR
        21.09.2017 00:22
        -1

        масса ракеты уменьшается

        Масса покоя. Но ракета наращивает скорость. А зависимость массы тела от его скорости никто не отменял. При приближении скорости тела к скорости света его масса приближается к бесконечности.
        Но и масса топлива соответственно будет расти.

        И вообще, здесь в стать есть спорное утверждение:
        топливо из материи и антиматерии, достигающее 100% эффективности в превращении E = mc2

        Та же Википедия говорит, что:
        порядка 50 % энергии, высвобождающейся при аннигиляции адронов (реакции пары нуклон-антинуклон), выделяется в форме нейтрино, а последние при малых энергиях практически не взаимодействуют с веществом

        К тому же при разных энергиях выделяются, то фотоны, то адроны (частицы). Например, при аннигиляции электрона и позитрона:
        При низких энергиях сталкивающихся электрона и позитрона, а также при аннигиляции их связанного состояния — позитрония — эта реакция аннигиляции даёт в конечном состоянии два или три фотона, в зависимости от ориентации спинов электрона и позитрона.
        При энергиях порядка нескольких МэВ становится возможной и многофотонная аннигиляция электрон-позитронной пары.
        При энергиях порядка сотен МэВ в процессе аннигиляции электрон-позитронной пары рождаются в основном адроны.

        А что на счёт аннигиляции протона и антипротона:
        Аннигиляция протонов и антипротонов при низких энергиях приводит к образованию нескольких ?-мезонов и реже K?мезонов. Суммарная энергия частиц, образовавшихся в результате pantip?аннигиляции при низкой энергии, равна удвоенной энергии покоя протона. При pantip?аннигиляции при высоких энергиях происходят столкновения между отдельными кварками и антикварками, входящими в состав протона и антипротона. Такие столкновения приводят к образованию большого разнообразия частиц и в частности pantip?столкновения были использованы для поиска и изучения частиц-переносчиков слабого взаимодействия W±- и Z?бозонов.


        1. mayorovp
          21.09.2017 09:11

          Масса покоя. Но ракета наращивает скорость. А зависимость массы тела от его скорости никто не отменял. При приближении скорости тела к скорости света его масса приближается к бесконечности.

          Во-первых, массой часто называют именно массу покоя, а не релятивистскую массу. Такие вещи надо понимать исходя из контекста.


          Во-вторых, в системе отсчета ракеты у ракеты нет никакой скорости, а потому релятивистская масса совпадает с массой покоя.


          1. Mikola-BLR
            21.09.2017 12:32

            А, вот теперь мне стало больше понятно. Действительно. Если взять системой отсчёта ракету.
            Точно так же как на Земле, когда мы берём её системой отсчёта, мы не учитываем её скорость движения относительно Солнца, Солнца относительно нашей галактики, скорость самой галактики.


        1. Victor_koly
          21.09.2017 09:19
          +1

          выделяется в форме нейтрино, а последние при малых энергиях практически не взаимодействуют с веществом

          То, что не взаимодействуют — это только означает, что не сможем направить импульс в нужную сторону. Если бы смогли — вышла бы отличная тяга. Хотя, у фотонной ракеты плохое соотношение импульса к мощности (но ничто другого около скорости света Вам не поможет).


          1. Zenitchik
            21.09.2017 12:31
            +2

            Хотя, у фотонной ракеты плохое соотношение импульса к мощности

            Тяги к мощности. И это прямое следствие высокого удельного импульса. Не эксклюзивная черта фотонной ракеты. В общем случае — чем больше УИ, тем большая нужна мощность для той же тяги.


    1. Siper
      20.09.2017 06:00

      Все верно у Итана. Поддерживать постоянную тягу будет требовать большего количества энергии.
      Например автомобиль — даже в вакууме вы не ускоритесь на нем 100-200 так же быстро как 0-100. Крутящий момент на колесах вроде бы нужен тот же самый чтобы сохранять постоянное ускорение, но скорость их вращения стала больше — значит нужна больше мощность (линейно). В итоге накопленная кинетическая энергия растет квадратично от скорости, как и должно быть.


      1. Smbdy_kiev
        20.09.2017 09:12
        +2

        какая-то каша. Я, конечно, в вакууме автомобили не разгонял, но в реальном мире автомобилей склоняюсь к увеличению сопротивления воздуха при увеличении скорости.

        скорость их вращения стала больше — значит нужна больше мощность (линейно)

        А вот тут вообще не понял. мощность (энергия в секунду), скорость… и отсюда вывод о кинетической энергии. Вот не понял. Можете раскрыть?


        1. vanxant
          20.09.2017 10:15
          +6

          Да всё просто. Кинетическая энергия это «эм вэ квадрат пополам» даже без учёта релятивистских поправок.
          Кинетическая энергия при скорости 0 равна 0.
          При скорости 100 будет m * 1002 / 2 = 5000 * m
          При скорости 200 уже m * 2002 / 2 = 20000 * m
          Допустим мощность двигателя 500 ед. энергии в секунду, тогда разгон с 0 до 100 займёт 10 секунд. А вот разгон со 100 до 200 уже 40 секунд. Даже в вакууме.


          1. Tufed
            20.09.2017 11:25
            +5

            Не 40 а 30, т.к. на скорости 100 уже имеет энергию 5000, а на скорости 200 должна быть 20000, в итоге с 100 до 200 нужно добавить 15000 энергии, а это 30 секунд работы двигателя.


            1. vanxant
              20.09.2017 11:27
              +3

              Да, математика сильнее нас.


          1. HappyLynx
            20.09.2017 11:28

            Вот только ваши рассуждения ломают эквивалентность инвариантных систем отсчета. Представим себе ускорение от 0 до 200 в два этапа: на первом этапе мы сначала находимся в ИСО Земли и тратим N энергии на разгон до 100, затем мы выключаем двигатель и движемся равномерно-прямолинейно, т.е. находимся в ИСО, движущейся относительно ИСО Земли со скоростью 100, на втором этапе мы стартуем в этой ИСО и на разгон еще на 100 обязаны потратить те же N энергии, иначе ИСО не будут эквивалентны и появится эксперимент, при помощи которого можно отличить ИСО Земли от других СО, движущихся относительно нее. Дядюшка Энштейн будет недоволен.

            На обывательском уровне: вам же не приходится напрягать руку в разы сильнее в попытке бросить камень в направлении движения поезда, находясь в нем, по сравнению с броском, находясь на станции.


            1. vanxant
              20.09.2017 13:39

              Открутите в начало треда, мы тут обсуждаем

              Постоянное ускорение с точки зрения наблюдателя, оставшегося на Земле

              Т.е. в ИСО Земли (чорд, за фразу «ИСО Земли» ко мне неделю будет приходить в кошмарах дедушка Эйнштейн).


              1. HappyLynx
                20.09.2017 14:33

                Но при этом мы же обсуждаем ракету с двигателем на борту, а не на Земле, верно?


                1. Fedorkov
                  21.09.2017 00:08
                  +1

                  В этой ветке мы обсуждаем машину, отталкивающуся от поверхности Земли.


                  1. Zenitchik
                    21.09.2017 12:33
                    -1

                    Ветка началась не с автомобиля. Автомобиль зачем-то приплёл siper


                1. Zenitchik
                  21.09.2017 12:33

                  del


            1. 0xd34df00d
              20.09.2017 20:05

              Если аккуратно все посчитать, то окажется, что энергии придется потратить таки больше, например, на поддержание скорости машины на 100 км/ч, от которой вы отталкиваетесь. А то дедушка Закон Сохранения Импульса будет недоволен.


          1. Wizard_of_light
            20.09.2017 11:42

            С мощностью реактивного двигателя всё сложнее, потому что со временем он начинает перераспределять энергию между отбрасываемой массой и оставшейся. Формально во внешней системе отсчёта его мощность с увеличением скорости растёт. К примеру, у нас есть 2 кг на скорости 1 м/с, отбрасываем 1 кг со скоростью 1 м/с (двигатель затратил 1 Дж), у нас теперь 1 кг нагрузки летит со скоростью 2 м/с (внезапно, 2 Дж). 1 Дж украли у того килограмма, который остановился.


            1. HappyLynx
              20.09.2017 11:52

              Все проще.
              Само понятие кинетической энергии привязано к конкретной СО. Движущийся объект обладает кинетической энергией в тех СО, относительно которых он движется, при этом в его собственной СО его кинетическая энергия всегда нулевая.

              Будет понятнее, если рассмотреть два случая:
              1) Мы разгоняем ракету струёй вещества, которая бьет ей в дно из двигателя, расположенного на Земле. Тогда на разгон от 0 до 100 вам действительно понадобится в 4 раза меньше энергии, чем на разгон от 0 до 200.
              2) Мы разгоняем ракету струей вещества, которая выбрасывается из самой ракеты, т.е. источник (двигатель) привязан к СО ракеты, тогда на разгон от 0 до 100 вам понадобится в 2 раза меньше энергии, чем от 0 до 200. И равное количество на каждые последующие 100.


              1. ofmetal
                20.09.2017 13:25

                В случае Итана как раз второй вариант. Но он почему-то привёл цифры из первого (там где квадратично растёт мощь).


              1. Foxbator
                21.09.2017 00:22

                Если бы это было так, тогда имея в два раза больше топлива, мы могли бы разогнать тело до в два раза большей скорости и получить в четыре раза больше кинетической энергии. А это нарушает закон сохранения энергии) Тогда было бы выгоднее не палить топливо на земле, а разогнать ракету побыстрее, вогнать ее в котел с водой, а выделившимся паром крутить турбину, но почему-то так не делают)


                1. ofmetal
                  21.09.2017 00:46

                  > Если бы это было так, тогда имея в два раза больше топлива, мы могли бы разогнать тело до в два раза большей скорости и получить в четыре раза больше кинетической энергии.

                  Так и есть. Противоречия нет. Закон сохранения не нарушен. Если провести расчёты, то в этом несложно убедиться.
                  Для таких условий, например, видно как меняется потраченная энергия (удваивается время => удваивается потраченная энергия) и текущая кинетическая энергия машины (удваивается время => учетверяется кинетическая энергия):
                  1. 9.591m/s +9.591 990.5kg Eused=1.319kWh Ehave=0.01265kWh
                  2. 19.28m/s +9.684 981.0kg Eused=2.639kWh Ehave=0.05062kWh
                  3. 29.05m/s +9.779 971.5kg Eused=3.958kWh Ehave=0.1139kWh
                  4. 38.93m/s +9.875 962.0kg Eused=5.278kWh Ehave=0.2025kWh

                  5..18
                  5. 48.90m/s +9.974 952.5kg Eused=6.597kWh Ehave=0.3164kWh
                  6. 58.98m/s +10.07 943.0kg Eused=7.917kWh Ehave=0.4556kWh
                  7. 69.15m/s +10.18 933.5kg Eused=9.236kWh Ehave=0.6200kWh
                  8. 79.44m/s +10.28 924.0kg Eused=10.56kWh Ehave=0.8098kWh
                  9. 89.82m/s +10.39 914.5kg Eused=11.88kWh Ehave=1.025kWh
                  10. 100.3m/s +10.50 905.0kg Eused=13.19kWh Ehave=1.265kWh
                  11. 110.9m/s +10.61 895.5kg Eused=14.51kWh Ehave=1.530kWh
                  12. 121.7m/s +10.72 886.0kg Eused=15.83kWh Ehave=1.821kWh
                  13. 132.5m/s +10.84 876.5kg Eused=17.15kWh Ehave=2.137kWh
                  14. 143.4m/s +10.96 867.0kg Eused=18.47kWh Ehave=2.478kWh
                  15. 154.5m/s +11.08 857.5kg Eused=19.79kWh Ehave=2.844kWh
                  16. 165.7m/s +11.20 848.0kg Eused=21.11kWh Ehave=3.235kWh
                  17. 177.1m/s +11.33 838.5kg Eused=22.43kWh Ehave=3.651kWh
                  18. 188.5m/s +11.46 829.0kg Eused=23.75kWh Ehave=4.092kWh


                1. ploop
                  21.09.2017 08:24
                  +2

                  Если бы это было так

                  Это так, и объясняетяс без формул просто — ведь топливо, которое «бьёт в дно двигателя», уже (в спокойном состоянии) имеет кинетическую энергию двигателя. И, разгоняя ракету, разгоняет так же оставшееся на ней топливо. Остаётся чистый прирост энергии.


              1. shepemic
                21.09.2017 00:22
                -2

                В связи с этим, мне не понятно, почему максимальная скорость ограничена скоростью света? Скоростью света относительно чего? Луна вращается вокруг Земли, Земля вокруг Солнца, Солнце вокруг центра галактики, галактика вокруг еще какого-то центра и т.д. В какой-то момент времени все эти системы выстроятся в прямую и их скорости просуммируются. В этом случае скорость Луны вокруг центра вселенной будет очень даже не слабой и возможно даже близкой к скорости света. Если в это время посветить фонариком с Луны сторону по движению, то с какой скоростью будут лететь фотоны отностительно центра вселенной?


                1. ofmetal
                  21.09.2017 00:36
                  +3

                  А если посветить двумя фонариками в противоположные стороны, то относительная скорость фотонов вообще будет 2c!!! В классической физике.
                  В реальной физике сложение скоростей происходит иначе:
                  image


                  1. ankh1989
                    21.09.2017 00:51
                    -1

                    Не, это не ответ. Вопрос этот довольно глубокий: откуда берётся вся эта относительность и почему скорость ограничена именно этой величиной. Ваша формула это всего лишь результат размышлений вида «допустим у нас тут всё относительно и максимальная скорость такая то, тогда скорости должна складываться так то» но это не объясняет почему у нас тут всё относительно (какое то особое свойство пространства?) и скорость именно такая (а также то, что она вообще есть, не зависит от условий, всегда одна и та же и т.п.)


                    1. coturnix19
                      21.09.2017 04:18
                      +3

                      откуда берётся вся эта относительность и почему скорость ограничена именно этой величиной.
                      — вопрос некорректен: это просто реальность, нами наблюдаемая. Правильнее было-бы спросить, почему эта более фундаментальная реальность скрыта от нас иллюзией ньютоновской физики.


                      1. ankh1989
                        21.09.2017 05:15
                        -1

                        Точно также можно было бы не грузиться вопросом «почему планеты летают вокруг солнца по кругу?» а просто сказать, что такова реальность и всё тут. Зайду с другой стороны. Допустим мы хотим сделать простую модель мира в которой летают условные математические точки. Как должна выглядеть эта модель (координаты там, правила), чтобы возникла относительность и максимальная скорость? Наивный подход это просто задать координаты тройкой чисел и ввести правило, что притяжение ~ 1/r^2, но тогда не будет ни относительности ни максимальной скорости.


                        1. Welran
                          21.09.2017 09:12

                          Кстати материальные точки могут вылетать из ньютоновского пространства. Поэтому для симуляции создатели выбрали релятивистскую модель о_О.



                        1. coturnix19
                          21.09.2017 11:56
                          -1

                          Точно также можно было бы не грузиться вопросом «почему планеты летают вокруг солнца по кругу?» а просто сказать, что такова реальность и всё тут.
                          — нельзя. У планет есть вполне конкретная причина, которую можно разузнать и отследить до большого взрыва — и уже тут наверное можно сказать что «так случилось», но от взрыва и до планет простирается длинная цепочка вполне конечных и осязаемых причин и следствий. Относительность же вроде как ниоткуда не берется — она просто есть. То есть, ее можно выразить в более других, возможно более фундаментальных терминах но это не значит что она из них берется — это будет просто описание того же с другой стороны; хотя возможно в какой-то момент это даст более глубокое понимание. Как вам например такой вариант: конечность скорости света ограничивает количество информации, необходимое для задания состояния в точке пространства-времени; если бы скорость была бесконечной, то чтобы определить состояние здесь и сейчас вам необходимо было-бы знать состояние ВСЕЙ вселенной в предыдущий момент времени, т.е. появляется бесконечность — а у физики же обычно с этим проблемы. Система получается «слишком жестко» определенной, вы не можете выделить из нее (полу)независимые части и она не способна эволюционировать. Математически это выражается тем что реальность описывается гиперболическими дифф. уравнениями, а не например эллиптическими.

                          (на этом моя компетентность заканчивается, но в интернете есть материалы, гуглите).


                1. KoToSveen
                  22.09.2017 06:10
                  +1

                  Почитайте тут.
                  Должно помочь.


      1. ofmetal
        20.09.2017 22:29

        > даже в вакууме вы не ускоритесь на нем 100-200 так же быстро как 0-100.

        Легко.
        Двигатель реактивный.
        При постоянной тяге (выстреливаем снаряд раз в секунду с одинаковой скоростью) скорость будет прирастать каждую секунду всё больше и больше.
        С учётом расхода массы, разгон 100-200 займёт даже меньше времени, чем 0-100.
        Конкретный пример.
        Автомобиль (сферический в вакууме) с топливом: начальная масса 1000кг, начальная скорость 0м/с.
        Топливо: 20 стальных снарядов по 9.5кг каждый (190кг топливо)
        Двигатель: электромагнитная пушка (railgun), выстреливающая снаряд со скоростью (относительно автомобиля, понятно) 1000м/с каждую секунду.
        Начало: скорость 0м/с, масса 1000кг
        Спустя 1 секунду (t=1): скорость 9.591м/с, масса 990.5кг
        t=2: скорость 19.28м/с (+9.684), масса 981кг

        t=10: скорость 100.3м/с (+10.50), масса 905кг

        t=19: скорость 200.1м/с (+11.59), масса 819.5кг
        t=20: скорость 211.8м/с (+11.73), масса 810кг
        Выходит, за первые 10 секунд скорость возросла на 100.3м/с до 100.3м/с
        За последующие 10 секунд скорость возросла на 111.5м/с до 211.8м/с
        Т.е. разгон 0-100 произошёл за 10 секунд, а разгон 100-200 произошёл за 9 секунд.
        Код, если нужен кому.


        1. Caseor
          23.09.2017 12:37

          У вас ошибка в том, что вес вашего аппарата всё время уменьшается.
          В изначальной задаче есть авто с постоянной массой. Мы увеличиваем скорость, увеличивается энергия. Т.к. масса константа, то E ~ V^2.
          (считаю это ~ знаком пропорциональности)
          У вас же m постоянно уменьшается, квадрат скорости делим на меньшую и меньшую величину и Е растёт быстрее.


  1. skyeff
    19.09.2017 23:47

    "Представление художника о реактивной системе движения с использованием аннигиляции материи/антиматерии"


    https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ru/f/f6/Хиус.jpg


  1. AVKinc
    19.09.2017 23:52
    +1

    Пол Андерсон "Тау ноль"
    Тема раскрыта полностью, довольно неплохая книга, рекомендую.


  1. vanxant
    19.09.2017 23:54

    Ну и вообще-то странно, что Итан не упомянул нейтрино. В реалистичных реакциях типа протон-антипротон идёт каскад превращений, в большинстве которых выделяются нейтрино — и уносят заметный процент энергии (и импульса) в рандомном направлении.


    1. zookko
      20.09.2017 00:00
      +7

      Ещё более странно, что он не рассказал о том, что Вселенная возникла 14 миллиардов лет назад, а потом…


      1. vanxant
        20.09.2017 10:17
        +5

        Похоже, Итан потерял ту самую картинку.
        Дети! Помогите Итану найти эту картинку!


    1. rusec
      20.09.2017 02:38
      +1

      Это малосущественные детали.
      Реальная реакция нефть-антинефть тупо испарит нахрен сопло и на этом полёт завершится.
      Итану важен принцип — большой взрыв, тёмная материя, это вот всё.


      1. gdsmiler
        20.09.2017 09:59

        Зависит от массы аннигилируемой материи/антиматерии, вполне можно подобрать значения которые не будут испарять сопло


        1. vanxant
          20.09.2017 10:29

          вполне можно подобрать значения которые не будут испарять сопло

          Да? Например какие?
          ИМХО самое легкое это электрон-позитронная аннигиляция. В результате рождаются фотоны энергией не менее 0.51 МэВ, что соответствует частоте 1,22 * 1020 Гц (сто миллиардов гигагерц).


          1. gdsmiler
            20.09.2017 10:45

            0.51 МэВ это 8.17?10^-14 Джоуля что уже не выглядит таким уж страшным


            1. vanxant
              20.09.2017 11:19

              Для сравнения, энергия ионизации гелия чуть меньше 25 эВ. Не МэВ, а просто эВ.
              Из чего будем делать сопло, чтобы излучением ему не поотрывало электроны в первую же секунду?


              1. zookko
                20.09.2017 12:00
                +2

                Кварковый чугуний.


              1. ofmetal
                20.09.2017 13:20

                > Из чего будем делать сопло, чтобы излучением ему не поотрывало электроны в первую же секунду?

                Из магнитного поля. Как в коллайдерах делают. Там энергия частиц под 7ТэВ бывает — и ничего.


                1. vanxant
                  20.09.2017 13:37
                  +2

                  И как, хорошо ли магнитное поле поворачивает фотоны?


                  1. ofmetal
                    20.09.2017 13:52
                    +2

                    Угу, не особо. Позитроны-электроны можно направить. Или протоны-антипротоны.


              1. ankh1989
                21.09.2017 00:54
                -1

                эм… просто возьмём и искривим пространство так, чтобы оно имело форму сопла?


              1. Spaceoddity
                22.09.2017 06:46

                Из самого высококачественного «зеркала», охлаждаемого жидким гелием.


            1. mayorovp
              20.09.2017 16:01
              +1

              Для одиночного фотона это выглядит страшно независимо от единицы измерения.


            1. maxzhurkin
              20.09.2017 16:16

              Эти фотоны просто будут делать одно из двух: либо пролетать любые элементы конструкции корабля насквозь (при том лететь, вообще говоря во всех направлениях), либо сообщать чему-нибудь на уровне атомов/элементарных частиц такую энергию, которую оно не унесёт. И в том и в другом случае никакой реактивной тяги не будет.


      1. Wizard_of_light
        20.09.2017 17:42

        Ну, можно сделать вид, что так и задумано. Такой себе твердотельный двигатель с внешним источником энергии. Другое дело, что гамма-кванты от аннигиляции вполне способны его на пару километров в глубину прогреть… Можно попробовать Брэгговский рефлектор из чего-нибудь замутить и какую-нибудь сложную структуру с большими углами падения.


    1. rusec
      20.09.2017 20:45
      +1

      Ещё небанальный вопрос — как этот антикеросин хранить.
      Понятно, что с антиводородом шансов ноль — мы и обычный-то водород хранить без утечек не особо умеем. Можно наделать антижелезных опилок и подвесить в (анти)магнитном поле, в принципе может получится. Но где взять вакуум и как его поддерживать?
      Любой технически достижимый вакуум достаточно плотен, чтоб топливные опилки разогрелись с красивым (большим) взрывом.


      1. voyager-1
        20.09.2017 21:20

        Производить его здесь всё равно мало рационально и опасно. Выгоднее вывести производство на орбиту, где уже есть полно солнечной энергии для его производства, и неплохого технического вакуума, который откачкой можно ещё улучшить (доведя до нужной кондиции).

        Любой технически достижимый вакуум достаточно плотен, чтоб топливные опилки разогрелись с красивым (большим) взрывом.
        Нам просто надо довести вакуум межпланетной плотности до межгалактического уровня (так что частота столкновений вещества/антивещества станет несколько атомов в сутки). При аннигиляции отдельных атомов выделяется миллионная доля джоуля — с парой таких «взрывов» в баке в сутки вполне можно считаться.


        1. rusec
          20.09.2017 21:55
          +1

          Вот тут и возникают вопросы.
          1. Где взять вакуум межпланетной плотности, импортировать? Ракета строится на поверхности или на низкой орбите, топливо вырабатывается на поверхности, в межпланетном пространстве нам оно всё тупо не нужно, нам нужно летать между планетами, посадка-высадка должна быть или на планете, или поблизости.

          2. Как его довести до. Технологий таких нет и даже идей работоспособных не видать. И, кстати, сколько энергии будет стоить работа насосов, и где её брать.

          3. Как его сохранить. Чем чище вакуум внутри банки и выше давление снаружи, тем сильнее будет течь. Да и стенки будут испаряться, всё испаряется. Не сами стенки — так грязь на них. Уплотнения будут травить. Антитопливо будет излучать и это излучение всякой высокоэнергичной хрени будет разрушать всё подряд. Настолько всё безнадёжно, даже браться не хочется.

          Не, только уран, только хардкор. Ну, в неопределённом будущем, возможно, когда-нибудь, термояд в открытой ловушке она же двигло. Когда получше со сверхпроводниками станет и всей этой магнитной темой. Пока только прямоточные реакторы деления, без вариантов.


          1. voyager-1
            20.09.2017 23:15
            +1

            1) 2/3 скорости необходимой для отлёта на Луну/Венеру/Марс — набираются до выхода на орбите, и это только химия на ближайшие сотню лет. Так что ради оставшейся 1/3 мастерить двигатель на антиматерии — это знатный оверкилл, тут и необходимость ЯРД с ТЯРД под вопросом.

            2) Несколько её килограммов (а больше даже для межзвёздных полётов на нормальной скорости не надо) в виде бака на сотни килограмм — пару тонн (с магнитными ловушками) можно переправить из любой точки Солнечной системы в другую даже сейчас на химических двигателях (если поднатужиться), на ионниках — и тужиться не надо (то есть проблема только в хранении).

            3) Перекачивать ничего не надо: бак заправляется на орбитальной электростанции однажды, и в таком виде монтируется на корабле. На корабле/станции бак всё время находится в негерметичном отсеке, и его окружает межпланетный вакуум.

            Не, только уран, только хардкор. Ну, в неопределённом будущем, возможно, когда-нибудь, термояд в открытой ловушке она же двигло. Когда получше со сверхпроводниками станет и всей этой магнитной темой. Пока только прямоточные реакторы деления, без вариантов.
            Людям даже безопасность пускаемых в космос РИТЭГов никак не объяснить (они имеют собственную абляционную защиту, и даже если аппарат развалится прямо перед выходом на орбиту — они упадут в воду/на землю без потери герметичности), так что какие-то идиоты чуть запуск Кассини-Гюйгенс не сорвали.

            А объяснить безопасность ЯРД (у которого скорость выхлопа больше второй космической, и большая часть выбрасываемого материала становится спутником Солнца, а не падает на Землю) — это вообще за гранью добра и зла. Может когда-нибудь потом, через сотни лет, когда люди поумнеют при помощи генной инженерии ситуация изменится, но пока — химия и ионники.


            1. rusec
              21.09.2017 01:36

              2/3 скорости необходимой для отлёта на Луну/Венеру/Марс — набираются до выхода на орбите


              У Вас какая-то странная метрика.
              Не нужно так считать.
              Реальность несколько другая.
              Обычный Протон вытаскивает на орбиту 20 тонн, а к Венере/Марсу может отправить две.
              Набрать первую космическую — это не 2/3, это 10%. Формула Циолковского, вкратце.

              Туд дело вот в чём. Для набора первых 8 км/с нужно дохрена топлива. Которое течёт просто из дырки в Земле, и не стоит практически ничего. И вчетверо дохрена окислителя, который не сильно дороже.
              Добрать ещё 4 требует топлива заметно меньше. Но только оно должно быть уже на орбите. Каждый кило на орбите стоит тыщибаксов. Когда Лукойл откроет дешёвые орбитальные заправки — тогда в ваших рассуждениях появится какой-то смысл, а пока его там нету.

              А по прилёту — ещё и оттормозиться нужно, тратя топливо, которое с учётом доставки к Марсу обошлось совсем уж несусветно.

              Да и то, 2 тонны — это если просто пнуть и пусть летит месяцами, медленно и печально. Для людей это неприемлемо. Для людей нужен двигатель, способный давать тягу всю дорогу. Не 1g, конечно, это было бы слишком хорошо, но хоть 1/5g. Это и дорогу спрямит, и скорость повысит, и постоянное ускорение неплохо имитирует гравитацию, в быту удобно и для здоровья полезно.
              Никакая химия на это не способна.

              Ионники тоже, с их смешным КПД. В системе электростанция-ионник на киловатт разгона ионов десяток-другой киловатт паразитного тепла нужно куда-то деть, что при сколько-нибудь осмысленной мощности двигателя требует теплообменников нереального размера и веса. Заметного ускорения тут не получить.

              Любое устройство с энергетикой годной для межпланетных перелётов безопасным не является. Даже автомобиль, мощности несравнимо меньшей, и тот — транспортное средство повышенной опасности. А уж звездолёт лёкгим движением сопла способен какой городок прооптимизировать в ровную площадку, вместе со всем населением. Способ получения и хранения энергии тут вторичен, её просто дохрена в одном месте, этого достаточно.


              1. voyager-1
                21.09.2017 08:53

                У Вас какая-то странная метрика.
                У вас ещё страннее: «Протон» не для межпланетных полётов оптимизировался — даже на НДМГ/АТ при перелёте с НОО к Венере и Марсу можно потерять только 65-70% массы, но никак не все 90%.
                Туд дело вот в чём. Для набора первых 8 км/с нужно дохрена топлива. Которое течёт просто из дырки в Земле, и не стоит практически ничего. И вчетверо дохрена окислителя, который не сильно дороже.
                Вы про двигатели первой ступени забываете, которые для «Ангары» почти как целый «Протон» стоили, и для всех остальных ракет — это самая затратная часть остаётся.
                Добрать ещё 4 требует топлива заметно меньше. Но только оно должно быть уже на орбите. Каждый кило на орбите стоит тыщибаксов. Когда Лукойл откроет дешёвые орбитальные заправки — тогда в ваших рассуждениях появится какой-то смысл, а пока его там нету.
                Это вот когда она откроет заправку, будет по тысячи за кило, а пока — до определённой массы цена одна (хоть тонна, хоть две), а вот скажем с 2358 кг — ценник резко скачет в 1,5-3 раза (потому-что надо на другую ракету пересаживаться).
                А по прилёту — ещё и оттормозиться нужно, тратя топливо, которое с учётом доставки к Марсу обошлось совсем уж несусветно.
                К Марсу (и тем более Венере) — надо тащить с собой тепловой щит. И так будет на века — потому-что это ещё долго будет дешевле использования ТЯРД/антиматерии для того чтобы погасить всю орбитальную скорость без его использования (иначе при спуске расплавитесь).
                Да и то, 2 тонны — это если просто пнуть и пусть летит месяцами, медленно и печально. Для людей это неприемлемо. Для людей нужен двигатель, способный давать тягу всю дорогу.
                Боюсь таких «людей» даже на орбиту не заманишь — они без ресторанов и спа туда ни за что не полетят. Космонавты же люди привычные — они и на «Союзе» в облёт Луны полторы недели лететь были готовы, а некоторые — и в облёт Марса согласились бы. И проектов полёта на Марс на ионниках уже было достаточно.
                Не 1g, конечно, это было бы слишком хорошо, но хоть 1/5g.
                Для этого Роберт Зубрин ещё 25 лет назад предлагал связать верёвкой последнюю ступень ракеты (которая так и так лететь рядом будет) и корабль, и начать вращать эту связку. Всё — больше ничего для гравитации не надо.
                Заметного ускорения тут не получить.
                Ионники только недавно стали массово применять, вот только недавно твердотопливные ионники появились (CubeSat Ambipolar Thruster). Потерпите — что-нибудь придумают.
                Любое устройство с энергетикой годной для межпланетных перелётов безопасным не является. Даже автомобиль, мощности несравнимо меньшей, и тот — транспортное средство повышенной опасности.
                Вот не надо смешивать всё в одну кучу — ракета на 99% опасна своими техническими неисправностями, а автомобиль — «неисправностью» прокладки между сиденьем и рулевым колесом.
                А уж звездолёт лёкгим движением сопла способен какой городок прооптимизировать в ровную площадку, вместе со всем населением.
                С орбиты он и лёгкий ветерок на поверхности не создаст. Стартующий же с поверхности планеты звездолёт — это уже даже не научная фантастика.
                Способ получения и хранения энергии тут вторичен, её просто дохрена в одном месте, этого достаточно.
                Предлагаю вам найти лёгкий способ эту энергию из природного урана выделить (который в первозданном виде в ядерной индустрии не используется из-за переизбытка 238-го). Ну и в 1 литре воды скажем примерно 2,5 мегатонны тротиллового эквивалента заключено (от протон-протонной реакции) — умывайтесь там поосторожнее, а то мало ли чего. А вообще не все йогурты одинаково полезны реакции одинаково просто осуществить.


                1. rusec
                  21.09.2017 10:35

                  Предлагаю вам найти лёгкий способ эту энергию из природного урана выделить (который в первозданном виде в ядерной индустрии не используется из-за переизбытка 238-го).

                  Лёгких способов в космонавтике нету.
                  Технически достижимый — обогатить и сбацать прямоточник.
                  Антиматерия — технически недостижимый в обозримое время.


                  1. voyager-1
                    21.09.2017 11:09
                    +1

                    Технически достижимый — обогатить и сбацать прямоточник.
                    Я думаю будет проще разработать технологию сразу на антиматерии, чем доказать экологам и зелёным безопасность прямоточников. Боюсь что ЯРД без лишних преобразователей — остался где-то в прошлом, антиматерия — остаётся в светлом будущем, а мы застряли в сером настоящем.

                    Если в ближайшее время кто-то и полетит к Луне/Марсу — это всё ещё будет химия. В принципе проект Mars Direct Зубрина уже вполне осуществим, и не требует ничего нового. А с появлением SLS и Falcon Heavy с заправляемой верхней ступенью — уже и готовые средства доставки появятся.


                1. Caseor
                  23.09.2017 13:00

                  Для этого Роберт Зубрин ещё 25 лет назад предлагал связать верёвкой последнюю ступень ракеты (которая так и так лететь рядом будет) и корабль, и начать вращать эту связку. Всё — больше ничего для гравитации не надо.
                  Гугление выдало такой результат:
                  Во время перелета разгонный блок и жилой модуль мы свяжем тросом 1500м для создания искусственной силы тяжести. При скорости вращения 1 оборот в минуту мы сможем обеспечить гравитацию, аналогичную марсианской. При скорости 2 оборота в минуту мы можем достичь земной гравитации.
                  Насколько я понимаю, имеется ввиду разгонный блок, который повезёт к Земле. Иначе ничего не получится, т.к. разгонный блок, который разгонял к Марсу уже пустой, соответственно гораздо легче жилого блока. Центр вращения будет внутри или близко к жилому блоку, искусственная тяжесть будет ничтожная.
                  Жаль, такой фокус не прокатит при возвращении обратно, проблему отсутствия веса придётся решать иначе.


      1. vanxant
        20.09.2017 21:54

        Анти-опилки не помогут. Пока что мы можем думать только про электромагнитные поля. Но они действуют только на заряженные частицы. Если в нашей бочке для антивещества где-то образуется анти-атом с зарядом 0, то всё капец, сушите вёсла.
        Ваша идея про анти-бочку контр-продуктивна, она просто переносит вопрос удержания на более высокий уровень.


        1. rusec
          21.09.2017 00:21

          То есть левитация незаряженного куска железа в магнитном поле в принципе невозможна?
          Довольно сильное утверждение. Но спорное. Хотелось бы обоснований.


          1. a5b
            21.09.2017 03:07
            +1

            Вот рядом с левитирующей лягушкой левитируют намагниченные куски железа, стабилизированные диамагнитными материалами (пальцами), компенсирующий магнит находится сверху за пределами кадра


            image
            http://www.ru.nl/hfml/research/levitation/diamagnetically/ & http://www.physics.ucla.edu/~msimon/


            These two photographs show a magnet hovering in mid-air between fingertips of Nijmegen’s researcher.
            The fingertip levitation is far from being only fun. It breaks down one of the most lasting prejudices in physics that stable levitation of a magnet was impossible.
            … The so-called Earnshaw’s theorem explicitly states that, however hard you try, it is impossible to achieve stable levitation of a magnet in a system governed by stationary electric, magnetic and gravitational forces.…
            We have found a way to cheat the nature and "break down" Earnshaw’s theorem. As described in the recent paper "Magnet Levitation At Your Fingertips (pdf, 139 kB)" (.PDF format) NATURE | VOL 400 | 22 JULY 1999 p323 doi:10.1038/22444, we stabilize levitation of a magnet by using feeble diamagnetic forces created by seemingly non-magnetic materials such as graphite, bismuth or even human fingers. Scientifically speaking, we use non-local interaction of a magnet with a diamagnetic medium, a possibility not considered previously. So, no need to worry: the Maxwell equations survive after all.

            Антиводород в ATRAP хранили в магнитной ловушке типа "Ioffe type traps (which make a magnetic field minimum in which an atom can be held by its magnetic moment)", см http://gabrielse.physics.harvard.edu/gabrielse/overviews/Antihydrogen/AntihydrogenTraps.html из http://gabrielse.physics.harvard.edu/gabrielse/overviews/Antihydrogen/Antihydrogen.html
            Есть также магнитно-оптические ловушки для нейтральных атомов.


      1. Victor_koly
        21.09.2017 10:00

        Антижелезо производить не выйдет так же, как обычное железо. Ничего не нашел о попытках создавать тяжелые ядра на ускорителях, в планах ТЯ реакторов есть реакция типа p + Be-11.


        1. ploop
          21.09.2017 10:05

          Создавать лёгкие, а потом из них лепить тяжёлые путём обычного ядерного синтеза?


          1. Victor_koly
            21.09.2017 12:27
            +1

            Найдите необходимую температуру и/или плотность для реакции He + He + He -> C. Подумайте, как создадите столько анти-гелия.


  1. Welran
    20.09.2017 08:26

    А почему ускорение с 12 км/с до 18 км/с потребует в 5 раз больше энергии чем с 0 до 6? Это же очень маленькие скорости и там релятивистские эффекты еще не заметны.


    1. ankh1989
      20.09.2017 08:55
      +2

      кинетическая энергия растёт пропорционально квадрату скорости? вот почему она растёт пропорционально квадрату это уже другой вопрос


      1. dmitrygnenny
        21.09.2017 00:22
        +1

        Но расход топлива при этом увеличиваться не должен, так как в нем содержится необходимая дополнительная энергия, набранная в процессе предыдущего разгона в виде кинетической.


    1. mikeee1
      20.09.2017 09:00
      +4

      E = m*V^2/2 наверно…


      1. Welran
        20.09.2017 14:13

        Ну как разобрали выше это зависит от в какой системе отчета покоится двигатель. Будем ускорять через парус массивом мазеров с Земли на каждый км/с будет тратиться всё больше энергии. Будем ускоряться фотонным двигателем на корабле, будет тратиться всё время одинаковое количество энергии. И Итан всё таки ошибся.


        1. PretorDH
          20.09.2017 18:14
          +1

          Будем ускорять через парус массивом мазеров с Земли на каждый км/с будет тратиться всё больше энергии. Будем ускоряться фотонным двигателем на корабле, будет тратиться всё время одинаковое количество энергии.

          Итан не ошибся. Разницы не будет!
          Каждый фотонный импульс при все большей скорости носителя будет поглощать все больше энергии. Но анализ этого на макро уровне нам ничего не даст. А вот на квантовом все проясняется.

          При переходе фотона из системы отсчета будет происходить интересное явление.
          Каждый фотон должен получить импульс в обратном направлении достаточный для разгона до скорости света. Но энергии полученной при реакции аннигиляции хватит только на покрытие 2/3 импульса. 1/3 импульса не возникнет же из ничего? Или возникнет?

          В теории должно произойти следующее. Возникнут две виртуальные частицы, такие как возникают на границе черной дыры для компенсации релятивистских эффектов. Одна частица добавит импульс фотону, а вторая увеличит потенциальную энергию корабля. В месте с тем уменьшит время в СО корабля. Произойдет это от того, что скорость самого корабля от взаимодействия с этой виртуальной частицей не поменялась (импульс виртуальной частицы был поглощен фотоном). Но формула должна остаться справедливой — потому и сжалось время в системе отсчета корабля!

          А общая кинетическая энергия корабля будет расти только на чистый импульс фотона, полученный от реакции аннигиляции — без релятивистских эффектов.

          При сбросе скорости кораблем будет обратный эффект.
          Реакция аннигиляции будет покрывать импульс фотона с избытком. Только вот эта избыточная энергия не будет поглощаться аннигиляцией виртуальных частиц. А на оборот, будут возникать новые виртуальные частицы и передавать недостающий импульс новым фотонам сделанным из излишка энергии от реакции и виртуальной частицы. А потенциальная энергия корабля и время будут и дальше увеличиваться за счет частицы поглощенной из пары виртуальных. Но потом виртуальные частицы, находящиеся в СО корабля (те которые были поглощены при разгоне и при торможении), будут поглощаться пространством растягивая время СО корабля. При этом кинетическая энергия будет убывать как положено на импульс от фотона полученный от реакции аннигиляции.

          В итоге, при ускорении корабля время будет в системе отсчета корабля сжиматься, а при торможении наоборот увеличиваться. При этом потенциальная энергия и кинетическая энергия будут только расти с ускорением, и снижаться при торможении.

          Потенциальная энергия при разгоне растет (за счет виртуальных частиц) и потому нужно с каждым импульсом больше энергии для увеличения кинетической энергии.


    1. ofmetal
      20.09.2017 13:12

      Поддерживаю.
      На примере тележки на рельсах.
      Тележка со всем барахлом весит 100кг и покоится на рельсах.
      Среди барахла присутствуют 50 грузов по 1кг каждый.
      Раз в секунду будем совершать одинаковое действие: выбрасывать назад груз со скоростью 100м/с (скорость относительно тележки, понятно).
      Каждую секунду скорость тележки будет увеличиваться примерно на одну и ту же велечину (точнее не на одну и ту же, а будет наблюдаться прибавка, ведь масса тележки уменьшается с каждым шагом).
      1. 1.01010 // +1.01010
      2. 2.03051 // +1.02041
      3. 3.06144 // +1.03093
      4. 4.10310 // +1.04167
      5. 5.15574 // +1.05263

      6..47
      6. 6.21957 // +1.06383
      7. 7.29483 // +1.07527
      8. 8.38179 // +1.08696
      9. 9.48069 // +1.09890
      10. 10.5918 // +1.11111
      11. 11.7154 // +1.12360
      12. 12.8518 // +1.13636
      13. 14.0012 // +1.14943
      14. 15.1640 // +1.16279
      15. 16.3404 // +1.17647
      16. 17.5309 // +1.19048
      17. 18.7357 // +1.20482
      18. 19.9553 // +1.21951
      19. 21.1898 // +1.23457
      20. 22.4398 // +1.25000
      21. 23.7056 // +1.26582
      22. 24.9877 // +1.28205
      23. 26.2864 // +1.29870
      24. 27.6022 // +1.31579
      25. 28.9355 // +1.33333
      26. 30.2869 // +1.35135
      27. 31.6567 // +1.36986
      28. 33.0456 // +1.38889
      29. 34.4541 // +1.40845
      30. 35.8826 // +1.42857
      31. 37.3319 // +1.44928
      32. 38.8025 // +1.47059
      33. 40.2950 // +1.49254
      34. 41.8102 // +1.51515
      35. 43.3487 // +1.53846
      36. 44.9112 // +1.56250
      37. 46.4985 // +1.58730
      38. 48.1114 // +1.61290
      39. 49.7507 // +1.63934
      40. 51.4174 // +1.66667
      41. 53.1123 // +1.69492
      42. 54.8364 // +1.72414
      43. 56.5908 // +1.75439
      44. 58.3765 // +1.78571
      45. 60.1947 // +1.81818
      46. 62.0466 // +1.85185
      47. 63.9334 // +1.88679


  1. igruh
    20.09.2017 09:15

    Энергия энергией, а где брать импульс?


    1. Caseor
      20.09.2017 14:26
      +2

      Приложить к чему-нибудь ненужному силу, затратив на это энергию, получим импульс.


  1. defecator
    20.09.2017 09:44
    -1

    Интересно, как и чем можно измерить скорость перемещения после перехода порога скорости света?


    1. HiMem-74
      20.09.2017 10:11
      +1

      Очевидно же, линейкой из темной материи!


    1. Akon32
      20.09.2017 11:48

      Радаром на тёмной энергии!


    1. ankh1989
      21.09.2017 01:01

      Радаром излучающим тахионы.


    1. PretorDH
      21.09.2017 14:35
      +1

      Линейка, уже построена!
      LIGO.


  1. HiMem-74
    20.09.2017 10:02

    Вообще, от статьи я ждал еще следующего шага — вот у нас есть РИТЭГ и CanDrive, тяга хх ньютонов, а вот график скорости.


    1. zookko
      20.09.2017 10:35
      +2

      Не знаю, что такое CanDrive, но если имелся в виду EmDrive, то его работоспособность, ещё надо продемонстрировать в реальных тестах.
      Ждём китайских испытаний.


  1. sim31r
    20.09.2017 10:37
    -1

    Из интересного, приближение к скорости света защитит и людей и электронику от космической радиации и старения. За меньшее локальное время люди и оборудование получат меньше повреждений.
    Упущен технический вопрос. Если химическое топливо является и рабочим телом, то с антиматерией это не так. Ну будут разлетаться при аннигиляции гамма кванты с большой энергией во все стороны, импульса это не придаст. Нужно преобразование энергии, например выработка электрической энергии и использование ионных двигателей, которым опять же нужно рабочее тело.


    1. Wizard_of_light
      20.09.2017 11:29
      +3

      Нет, накопленная доза не изменится, с точки зрения путешественников просто возрастёт внешний радиационный фон.


      1. sim31r
        21.09.2017 11:35

        Или не возрастет. Геометрические продольные размеры корабля снижаются, как и вероятность встречи с частицами высокой энергии. По крайней мере теми, что летят поперек движения корабля.


        1. Zenitchik
          21.09.2017 12:39
          +2

          Зато все частицы на курсе — становятся частицами высокой энергии.


        1. mayorovp
          21.09.2017 13:16

          В системе отсчета корабля геометрические размеры корабля остаются прежними потому что у корабля нулевая скорость.


    1. Caseor
      20.09.2017 14:30

      Чтобы получить импульс надо поглощать или отражать эти кванты.


  1. MaxxONE
    20.09.2017 10:47

    Ну, разогнали мы эту бандуру до 0.99с. А навстречу разогнали ей такую же бандуру, и до такой же скорости. Что увидят наблюдатели на обоих бандурах и на статичной(относительно) планете?


    1. vanxant
      20.09.2017 11:17

      Очень большой бадабумц, очевидно. Не зависимо от системы отсчёта.


    1. a2v
      20.09.2017 11:45

      предполагаю, они увидят, что время относительно и растянулось, а потому они двигаются относительно друг друга со скоростью ~300кк метров в секунду, просто это немного другая секунда (:


    1. IvUyr
      20.09.2017 11:45

      Красочный фейерверк.


    1. r00tGER
      20.09.2017 13:50
      -2

      Относительно планеты — 0.99с. Относительно друг друга — с. Скорости встречного движения складываются до с, но не могут её превышать. Все «излишки» скорости (на сколько корректно так вообще можно упростить) перейдут в искривление пространства-времени.


      1. Zenitchik
        20.09.2017 13:56
        +4

        Скорости встречного движения складываются до с, но не могут её превышать

        Скорости складываются по нелинейному закону и никогда не достигают c. Никаких излишков не образуется.


        1. ankh1989
          21.09.2017 01:05
          -3

          Это нам просто такой мир достался с каким то хитрым нелинейным сложением скоростей. В другом мире реализация могла быть топорнее: v = max(v1 + v2, c) // good enough for now


          1. Zenitchik
            21.09.2017 12:40
            +2

            Сформулируйте непротиворечивую физику такого мира. Это будет интересно.


            1. hdfan2
              21.09.2017 14:31

              Вдруг подумалось: а что, если почти 14 миллиардов лет назад кто-то тоже сказал похожую фразу на каком-нибудь инопланетном гиктаймсе?


          1. burjui
            21.09.2017 18:28

            Вы ведь имели ввиду min? В вашем случае минимально возможная скорость — с. Сомневаюсь, что в таком мире вообще возможна жизнь.


    1. Welran
      20.09.2017 14:44
      +1

      Наблюдатели на планете увидят ослепительную вспышку, наблюдатели на бандурах ничего не увидят так как будут практически моментально разорваны на элементарные частицы. А до столкновения наблюдатели на бандурах увидят что к ним навстречу летит другая бандура на скорости ~0.99995с. Если вы вы хотели узнать не увидят ли что к ним на встречу со сверхсветовой скоростью летит бандура, то нет. Очень быстро, но все равно медленнее света.


    1. Juma
      20.09.2017 14:52

      Для начала нужно ответить на вопрос, можно ли вообще что-то видеть на скоростях 0.99с.


      1. Sdima1357
        20.09.2017 20:59
        +1

        Можно конечно. Только частота изменится в соотвествии с эффектом Доплера примерно вдвое. То есть вместо красного — синий спереди и наоборот сзади


        1. Sdima1357
          20.09.2017 21:29
          +1

          Соврал, сзади будет намного больше чем вдвое, примерно в сто раз ниже частота


    1. msalakhov
      21.09.2017 00:22
      -1

      И еще интересно, с какой скоростью относительно друг друга эти бандуры будут двигаться?


  1. TimeCoder
    20.09.2017 12:29

    Если вы хотите ускорять корабль весом в 100 кг в течение года при 1 g, вам потребуется 1000 кг материи и 1000 кг антиматерии.

    Извиняюсь, тут точно нет опечатки? Даже на аннигиляции, топлива нужно на один порядок больше полезной нагрузки?


    1. ofmetal
      20.09.2017 13:29

      Можно на 2 порядка больше или на 3.
      Зависит от времени, которое нужно для поддержания тяги.
      Чем дальше летим, тем больше топлива.
      Полёт ведь не до МКС, а до звёзд.


      1. vedenin1980
        20.09.2017 14:37
        -1

        Зависит от времени, которое нужно для поддержания тяги.
        Чем дальше летим, тем больше топлива.

        Да нет, время тут не причем. Нужно сообщить телу энергию, которая превратиться в результате в кинетическую энергию, а время тут не важно (химическая ракета разгоняется 15 минут, а импульсный двигатель может разгонятся годами и при это достичь той же скорости, если будет в открытом космосе, что химическая ракета с меньшими затратами топлива).

        Дело в другом, как вы знаете формула полной энергии тела в покое E = m * c ^ 2. А вот тела летящего со скорости v уже E = m * c ^ 2 / sqrt(1 — v ^ 2 / c ^ 2).

        Отсюда даже при 100% кпд аннигиляции для разгона 1 кг массы до скорости 80% нужна энергия аннигиляции 0.67 кг вещества. Но так как топливо тоже нужно вести с собой большую часть пути легко может оказаться что топливо потребуется на порядок больше, так же как в ракетах (лень считать интеграл).

        Плюс кпд аннигиляции тоже никак не будет равен 100%.


        1. ofmetal
          20.09.2017 15:22

          > химическая ракета разгоняется 15 минут, а импульсный двигатель может разгонятся годами и при это достичь той же скорости

          15 минут и годами — это наверное потому, что у них ускорения разные.
          Тут по умолчанию (в статье и в комментсах) берётся фиксированное ускорение в 1g. При таком раскладе время разгона напрямую определяет финальную скорость (на досветовых скоростях v(t) = g*t).


          1. vedenin1980
            20.09.2017 15:30

            С точки зрения энергии важна только конечная скорость, год ракета разгонятся или месяц — не так важно, важно что финальная скорость будет 80% от солнечной. Количество потраченной энергии будет одинаковым.


      1. vak0
        20.09.2017 14:46

        А что если прикинуть теоретический предел, доступный для реактивного движения? Пусть на 100кг груза у нас 1кг полезной нагрузки, 49.5 кг материи-топлива и еще 49.5 кг антиматерии-топлива. Как долго в этом случае удастся поддерживать 1g? Какой скорости относительно наблюдателя на Земле удастся достичь в итоге для нашего оставшегося полезного килограмма?


        1. ofmetal
          20.09.2017 16:08
          +2

          Ответ на второй вопрос:
          z=m0/mk = 100кг/1кг = 100
          vk = c*(z^2-1)/(z^2+1) = 0.9998c


      1. TimeCoder
        20.09.2017 19:15

        Там указано время: один год.
        И в другом месте:

        Через год вы наберёте уже 80% от скорости света;

        Если я не ошибаюсь (не специалист в данной теме), то:

        1. Кинетическая энергия после года разгона:
        E1 = 100 (кг) * (0.8 * с)^2 / 2 ~ 2e+18 Дж.

        2. Энергия от аннигиляции 1000кг антиматерии:
        E2 = 1000 * с^2 = 89e+18 Дж.

        Получается, что антиматерии надо в 40 раз меньше, разве нет?


        1. ofmetal
          20.09.2017 20:09
          +2

          > Если я не ошибаюсь

          3 ошибки (2 косметических и 1 фундаментальная):
          1. E1 = 100 * (0.8c)^2/2 = 2.88e18 Дж (не 2e18)
          2. E2 = 2000 * с^2 = 180e18 Дж (2000кг вещества = 1000кг материи + 1000кг антиматерии)
          3. Противоречия в том, что E2 сильно больше E1 нет, т.к. из потраченных 62.5E1 не вся энергия ушла исключительно лишь на разгон корабля. Большая часть энергии (61.5E1) ушла на разгон топлива: его тоже приходилось разгонять. Масса корабля была в начале совсем не 100кг, а 2100кг и докатилась до 100кг только к концу разгона.


          1. TimeCoder
            20.09.2017 21:34

            Точно! Благодарю. Т.е. для полета аннигиляционного звездолета все-таки нужны огромные «баки» (условно) с антиматерией, и лишь несколько процентов массы — полезная нагрузка. Любопытно, как это похоже на ситуацию с современными ЖРД (скорости, разумеется, совсем иные). Мне казалось, что энергия аннигиляции столь огромна, что нескольких «горошин» хватит чтобы бороздить просторы Вселенной…


            1. voyager-1
              20.09.2017 23:59
              +2

              Т.е. для полета аннигиляционного звездолета все-таки нужны огромные «баки» (условно) с антиматерией, и лишь несколько процентов массы — полезная нагрузка.
              Вообще-то огромные баки не нужны, ибо летать со скоростью выше 0,1с — не целесообразно. Хотя есть и способы снизить массу лобового щита или способы отклонить частицы.
              Мне казалось, что энергия аннигиляции столь огромна, что нескольких «горошин» хватит чтобы бороздить просторы Вселенной…
              А тут необходимый запас оценили в 20 кг на пересечение галактики, так что рано печалиться).


  1. AlexAV1000
    20.09.2017 15:55
    +1

    Я так понял, что способ получения антиматерии, вопрос решенный? :)


    1. rPman
      20.09.2017 17:20
      +2

      кажется, вгоняя 10х энергии, да
      сейчас, антиматерия — самый дорогой материал на земле, за килограм, производят его считанными молекулами или даже элементарными частицами.

      но производство — фигня, проблема сохранить и транспортировать.


      1. a5b
        20.09.2017 20:08
        +1

        производство — фигня

        ЦЕРН делал 309 атомов антиводорода на 17 минут в 2011 году; с его мощностями в 10 млн антипротонов в минуту и идеальным кпд на генерацию 1 грамма антиводорода уйдет 100 млрд. лет.
        https://en.wikipedia.org/wiki/Antimatter#Antihydrogen_atoms


        On 26 April 2011, ALPHA announced that they had trapped 309 antihydrogen atoms, some for as long as 1,000 seconds (about 17 minutes). This was longer than neutral antimatter had ever been trapped before.[54][55] ALPHA has used these trapped atoms to initiate research into the spectral properties of the antihydrogen.[56]
        The biggest limiting factor in the large-scale production of antimatter is the availability of antiprotons. Recent data released by CERN states that, when fully operational, their facilities are capable of producing ten million antiprotons per minute.[57] Assuming a 100% conversion of antiprotons to antihydrogen, it would take 100 billion years to produce 1 gram or 1 mole of antihydrogen (approximately 6.02?1023 atoms of anti-hydrogen).


    1. Wizard_of_light
      20.09.2017 17:58
      +1

      В сверхмалых количествах-да, можно загуглить эксперименты ATHENA, ATRAP, ALPHA, ELENA и замедлитель AD в CERN.


  1. d22
    20.09.2017 16:24

    А правда что говорят, что все тела на самом деле движутся прямолинейно и равномерно, и только из-за искривления пространства они двигаются по кругу? Вот земля например движется прямо, но из-за искривления пространства получается что вокруг солнца или это все чушь?


    1. zookko
      20.09.2017 16:44
      -2

      Моя псина на самом деле бежит прямо, но из-за того, что я искривляю пространство, получается, что носится вокруг меня.


    1. Zenitchik
      20.09.2017 16:45
      +4

      Строго говоря в искривлённом пространстве понятие «прямо» не имеет смысла. Наиболее похожа на «прямую» в бытовом понимании — геодезическая линия.
      В случае с гравитацией — да. Гравитация — это не сила, а искривление пространства. Тела движутся по геодезической линии, а она имеет такую форму из-за гравитации.
      В случае настоящими силами картина другая. Скажем, заряд в магнитном поле на самом деле летит не по геодезической линии.


      1. d22
        21.09.2017 05:00
        -1

        то есть луна на самом деле движется прямо, но из-за искривления пространства землей что она движется вокруг земли, так что-ли? Эта прямая из-за земли превратилась в эллипс вокруг земли? грубо говоря так?


        1. mayorovp
          21.09.2017 09:26

          Только не в эллипс, а в спираль. Не забывайте про четвертое измерение.


          1. d22
            21.09.2017 09:37

            а если я возьму линейку длинную длинную, встану на луну, то линейка загнется вдоль траектории луны вокруг земли? так что-ли?


            1. mayorovp
              21.09.2017 09:51

              Как вы сделали такой вывод?


              1. d22
                21.09.2017 11:05
                -1

                линейка прямая, луна по прямой движется, соответственно чтобы все совпадало линейка должна идти параллельно траектории луны, искривление пространства жеж.


                1. Zenitchik
                  21.09.2017 12:42

                  Про «по прямой» вы сами придумали.


                  1. d22
                    21.09.2017 14:33
                    -1

                    да я с этого вопрос начал, выше прочтите, и мне якобы подтвердили что в 4х мерном движется прямо.


                    1. Zenitchik
                      21.09.2017 16:14
                      +1

                      Да не по прямой, а по геодезической. Но в Вашей голове геодезическая внезапно стала прямой, и Вы теперь врёте, что Вам это подтвердили.


                      1. d22
                        21.09.2017 17:27

                        Я просто уточняю… Ладно. Убрали землю, летит луна в 3x мерном, прямо, вдоль линейки… появилась земля рядом, луна изменит траекторию движения или искривится пространство?


                        1. Zenitchik
                          21.09.2017 17:54

                          Искривится пространство. Но не мгновенно.


                          1. d22
                            22.09.2017 05:07

                            А траектория изменится?


                            1. Zenitchik
                              22.09.2017 11:47

                              Естественно. Геодезическая линия изменится — и траектория вместе с ней.


                1. mayorovp
                  21.09.2017 13:18

                  Линейка прямая в трехмерном пространстве, а луна движется, в основном, во времени.


        1. Zenitchik
          21.09.2017 12:42
          +1

          Вам ещё раз написать: «в искривлённом пространстве понятие «прямо» не имеет смысла».

          Выйдите в поле и пойдите прямо. А потом возьмите линейку и приложите к поверхности Земли. Ага. Оно самое.


    1. HappyLynx
      20.09.2017 18:38
      +2

      Более того, если рассматривать не три пространственных измерения, а пространство-время, то модуль вектора движения любого тела всегда равен с, просто при нерелятивистских скоростях в трех пространстенных измерениях (проекциях вектора скорости на пространственные измерения) проекция вектора скорости на ось времени существенно больше, чем на оси пространственных измерений. Если же проекция вектора скорости на пространственные измерения равна с (как у фотона) то проекция на ось времени нулевая, именно поэтому для фотона время не существует.


      1. HappyLynx
        20.09.2017 18:43

        Из этого факта, кстати, замечательно выводятся формулы искревления пространства и времени в движущихся относительно друг-друга СО.


        1. ankh1989
          21.09.2017 01:10
          -1

          Даже не требуется приплетать хитрые конструкции вроде пространства Минковкского?


          1. mayorovp
            21.09.2017 09:28
            +1

            Требуется.


          1. HappyLynx
            21.09.2017 09:37
            +1

            Когда я говорю о векторе скорости в четырехмерном пространстве-времени, то это оно и есть.


    1. coturnix19
      21.09.2017 04:47
      +1

      Движется «прямо» только в 4-мерном пространстве-времени, а вот проекция этой «прямой» траектории на 3-мерное пространство конечно-же никакая не прямая ни в 3- ни в 4-мерном пространстве, а эллипс.


    1. Methos
      21.09.2017 12:05

      Земля вообще плоская.


      1. d22
        21.09.2017 12:14

        а че до края не дойти что-ли? бесконечная?


  1. voyager-1
    20.09.2017 19:42

    После десяти дней полёта с ускорением в 1 g вы уже минуете Нептун, последнюю планету Солнечной системы.
    Да, только если вы даже всю воду на Земле разложите на водород/кислородное топливо — то корабль весом в 1 кг вы так только 6 часов разгонять сможете. Поэтому пока предпочитают летать медленно, но зато и к цели довозят полноценные АМС, а не отдельные детальки от кубсатов. С ТЯРД дела обстоят лучше и в идеале — до Нептуна вы такими темпами долетите потеряв только четверть массы.
    Через несколько месяцев вы начнёте замечать замедление времени и сокращение расстояний.
    Напрямую вы эти изменения фиксировать не сможете по определению, только косвенно. Поэтому сжатие — сможет заметить только сторонний наблюдатель. Хотя вы с какого-то момента и правда сможете фиксировать то что летите быстрее скорости света (за счёт замедления времени в вашей системе отсчёта), и тем самым по текущей скорости сможете фиксировать замедление времени.


  1. alexhott
    20.09.2017 19:47

    Да это же все теория. Пока сам не попробую не поверю что нельзя выше скорости света разогнаться. Осталось найти корабль, который моде пару лет ускоряться в 1g и кончервами запастись.
    Кстати в этом корабле не будет невесомости все время полета


  1. achekalin
    20.09.2017 21:39

    Этот запуск космического корабля Колумбия в 1992 году показывает, что ракета ускоряется не мгновенно – ускорение занимает долгое время

    Непонятный тезис. Фото взлета ракеты такой-то показывает, что ускорение не бывает мгновенным? Бред! Чем выше ускорение, тем больше мощности мы должны иметь для сознания его, а мощность — штука конечная.

    P.S. Вообще диковато видеть статьи, где иллюстрации сделаны на на советских/российских ракетах.


    1. Zenitchik
      20.09.2017 22:24
      +1

      Так это ж перевод. Откуда Итану знать про советские/российские ракеты?


  1. dTex
    20.09.2017 21:46

    так зачем антиматерию тянуть с собой, если можно взять микроскопическую чёрную дыру и она будет точно также ну или почти точно так же эмцеквадратить топливо через излучение Хокинга.


    1. vanxant
      20.09.2017 21:57
      +3

      можно взять микроскопическую чёрную дыру

      Ну если вы такое умеете, то вам нобелевка. Только демонстрируйте своё умение где-нибудь в туманности Андромеды, пожалуйста. )


      1. WillSmith74
        21.09.2017 08:57
        +1

        Мы в туманности Андромеды с таким тоже не согласны! Пусть летит в Крабовидную туманность, там как раз недавно произошел взрыв сверхновой и никого живого нет )))


        1. ploop
          21.09.2017 09:25
          +1

          Надо поднять вопрос на межгалактическом собрании о выделении полигона для испытаний, вещь-то полезная!


    1. Victor_koly
      21.09.2017 10:23

      Да, создайте ЧД массой 10^-8 масс Солнца и будет она Вас «греть». Чуть ярче лампы накаливания. Греть будет Вас время 6.6*10^50 секунд.


    1. gdsmiler
      21.09.2017 10:42
      -1

      Микроскопическая черная дыра сгенерирует максимум свою массу * с^2 энергии
      Лучше подождать еще чуть, сгенерировать материю с отрицательной массой и летать в пузыре Алькубьерре


  1. Victor_koly
    21.09.2017 00:22
    +2

    Ядерные ракеты были бы более эффективными, и превращали бы порядка 0,5% своей массы в энергию

    Что-то я считал, что даже цикл от протона до He-4 где-то 0.6% полной энергии выдает. Для указанной Вами идеи не подойдет никакой распад тяжелых ядер (типа урана) даже до железа.


    1. Avenger911
      21.09.2017 09:27

      Ну, ядерный синтез — тоже ядерная реакция, так что формально утверждение верное.


  1. remon
    21.09.2017 00:22
    +1

    ну допустим прилетели мы куда-то, а как тормозить?


    1. Welran
      21.09.2017 09:31
      +1

      Развернуться двигателем вперед. Ваш КО.


      1. remon
        22.09.2017 17:17

        и сколько это займет времени при допустимых перегрузках и топлива?


        1. mayorovp
          22.09.2017 17:22
          +1

          Времени это займет примерно столько же, сколько длился разгон (допустимое ускорение-то одинаковое). Поэтому с учетом торможения полет будет длиться в 1,41 раз дольше чем без учета необходимости торможения.


          Ну а требуемое топливо надо считать исходя из времени.


      1. kvarkicn
        23.09.2017 15:50

        Точнее второй двигатель на носу нужен. Маневр разворота на таких скоростях размажет всех внутри тонким слоем. Или же радиус разворота размером с галактику будет.


        1. vedenin1980
          23.09.2017 17:16

          Вы что-то путаете, корабль просто повернется вокруг своей оси, так чтобы двигатель оказался на носу и снова включить двигатель, при этом вектор скорости корабля вообще не поменяется. Маневр развороту нужен если летел в одном направлении, а нужно полететь в обратном.


  1. Das_original
    21.09.2017 00:22

    Материя/антиматерия. Тут ИМХО в другую сторону надо копать. В сторону управляемой рекции термоядерного синтеза. Ибо двигатель на основе маленького солнца будет тащить нехило, а заодно еще и системы жизнеобеспечения поможет, тут и гравитация и электроэнергия и фотосинтез. Вот только из области фантастики. Хотя, можно добиться всего.


  1. Methos
    21.09.2017 12:01

    до конца года можно достичь скорости света. Как после этого дальше ускоряться?


    А после этого необходимо оставить сколько же энергии на торможение, иначе врежешься куда-нибудь. А ещё нужно от метеоров защиту делать.


    1. ploop
      21.09.2017 12:20
      +2

      А ещё нужно от метеоров защиту делать
      Нет смысла. Совсем нет. Ради интереса можете посчитать энергию песчинки на скорости, близкой к световой.