"Gezen Dünya" daki dünya, yeni yuvasına ulaşmadan önce yanacak mı?
"Dolaşan Dünya" filminde güneş dünyayı yok etmek üzeredir, bu nedenle insanlık yeni bir güneş bulmak için tüm dünyayı yeni bir vatana iter.
Yeryüzündeki muhteşem gezegen motoru
Filmde insanlar dünyayı ilerletmek için "refüzyon motorunu" kullanıyorlar, basit bir ifadeyle, taşı yakıt olarak kullanıyorlar.
Ancak sorun şu:
Yeryüzündeki taşlar insanların yanmasına yetecek mi?
Dünya hedefine ulaşmadan önce yanacak mı?
Dünya gerçekten itilebilir mi?
Önce "Gezinme Dünya" ayarına bir göz atalım ve kabaca şuna benzer bir basitleştirme yapalım:
- Birincisi, ışık hızının 0,005c olan% 0,5'e çıkması beş yüz yıl alır;
- Hedefe ulaşmadan önce yavaşlayın ve sonunda hedef yola park edin;
- Bu süreç toplam 2500 yıl sürdü.
Basit bir modelle başlayalım ve dünyayı tanıtmanın ne kadar olası olduğunu görmek için onu adım adım analiz edelim.
Önce kinetik enerjiyi düşünürüz
Kinetik enerji en temel gereksinimdir ve kesinlikle kaçınılmazdır. Hareket eden herhangi bir nesnenin kinetik enerjisi vardır ve göreceli hız ne kadar yüksekse kinetik enerjisi o kadar büyük olur.
Dünyanın ışık hızının% 0,5'ine ulaşması için içerdiği kinetik enerji çok büyük olacaktır.
Kolaylık sağlamak için Joule ile ifade etmeyeceğim, ancak doğrudan kalite açısından ifade edeceğim. Görelilik teorisinin kütle-enerji ilişkisine göre, ışık hızının beş binde biri hızla hareket eden dünyanın kütlesi, mevcut dünyadan 0,0000125 kat daha ağır olacaktır.
Pek bir şeye benzemiyor, sadece kovadaki bir damla.
Bununla birlikte, bu kadar çok enerji üretmek için daha fazla nükleer reaktif maddeye ihtiyaç vardır. Nükleer füzyonun reaksiyon verimliliği en yüksek seviyede yaklaşık% 1'dir. Bu, 100 kg madde nükleer füzyona uğradığında, üretilen enerjinin en fazla 1 kg pozitif ve negatif maddenin yok edilmesiyle üretilen enerjiye eşit olduğu anlamına gelir.
Bu nedenle, dünyaya bu kadar büyük bir kinetik enerji sağlamak için, gerekli madde kütlesi, dünyanın kütlesinin en az 0.0000125x100 = 0.00125 katı olmalıdır. Yavaşlama düşünüldüğünde bu kalitenin iki katına çıkarılması gerekiyor. Maden çıkarılacak malzemeleri bir araya getirin, yarıçap dünyanın yarıçapının% 13,6'sına ulaşacaktır
Bu çok küçük değil, şematik bir diyagram oluşturdum, bu büyüklükte:
Resimdeki siyah top, ışık hızının% 0,5 katında dünyanın kinetik enerjisine karşılık gelen yakıt miktarını temsil eder.
Dünyayı soymaya yeter.
Bunun, çok fazla malzemenin atılması gerektiği anlamına gelmediğini, ancak en azından bu kadar çok malzemenin ters çevrilmesi ve yakıt olarak kullanılması gerektiği anlamına geldiğini unutmayın. Bu miktardaki mühendislik de son derece ürkütücüdür.
Ve bu, motor tarafından yayılan çalışma sıvısının enerjisini hesaba katmadı.
Çalışma sıvısı
Dünyayı hızlandırmak için momentumun korunumu yasasına göre maddenin ters yönde fırlatılması gerekir. Bu maddelere "çalışma sıvıları" diyoruz.
Çalışma sıvısının kendisi de çok fazla kinetik enerjiye ve kaliteye sahiptir, bu yüzden onları birlikte düşünmemiz gerekir. Genel olarak konuşursak, çalışma sıvısının hızı ne kadar yüksekse, gerekli çalışma sıvısının kalitesi o kadar düşük olur.
Sormak istediğimiz şu: Dünyayı ışık hızının beş binde birine kadar hızlandırmak için, dünyanın en azından ne kadar kütle kaybetmesi gerekiyor?
Bu kayıp iki kısımdan oluşur,
Bu iki kütleyi optimize ederek, dünyanın en azından kaybetmesi gereken kütleyi elde edebilir ve ardından "dünyayı itmenin mümkün olup olmadığını" analiz edebiliriz.
Dünyanın hedef hızı ışık hızının beş binde biri kadardır ve çalışma sıvısının hızı genellikle daha hızlıdır, bu nedenle hesaplama için görelilik teorisini tanıtmak gerekir.
Dünya hızının v = 0.005c ve kütlenin m_e olduğunu varsayalım; çalışma akışkanının kütle merkezi hızı beta * c ve kütle m_w.
Momentumun korunum formülü şöyledir:
Aynı zamanda, dünyanın kütlesindeki değişimi (binde bir mertebesinde) görmezden gelerek, tüketilmesi gereken (atılan artı yakılan) toplam kütle:
Açıktır ki, beta ne kadar büyükse, toplam kitle tüketimi o kadar düşüktür. Bu, şunu söylemekle eşdeğerdir: Çalışma sıvısının hızı ne kadar yüksekse, kalite tüketimi o kadar düşük olur.
Filmde motor alevi Jüpiter'i tutuşturamaz çünkü meme hızı çok düşüktür. Ancak böyle bir tasarım uygun maliyetli değildir ve daha fazla malzeme tüketecektir.
Bununla birlikte, daha pratikse, optimizasyon hedefi artık "en az kalite kaybı" değil, "en az taş kazmaktır". Daha sonra, şu andaki optimum çalışma sıvısı hızı (klasik mekanikle hesaplanır, çünkü hata çok büyük değildir):
Bunlar arasında ,% 1 olduğu varsayılan nükleer füzyonun verimliliğidir, bu da maddenin% 1'inin enerjiye dönüştürülebileceği anlamına gelir.
Şu anda, kazılacak toplam taş çok ağır olmalıdır:
Bu öncekinden çok daha ağır, aslında zaten aydan daha ağır. Bu kadar büyük bir kütle, kabaca Dünya'nın yarıçapının yarısı kadar kayalık bir gezegene eşdeğerdir. Çizmek için şuna benzemelisin:
Dünyayı Proxima'ya itmek için, böyle bir konuyu kazmanız gerekir!
Böylesine büyük bir kütle çok korkutucu İnsanlar gerçekten "çocuklar ve torunlar sonsuz derecede kıt" olsalar bile, bırakın gelişi bir yana, iki bin beş yüz yılın yeterli olup olmayacağını, ne kadar süre kazacaklarını ve ne kadar süre kazacaklarını bilmiyorlar. Hedeften sonra insanlar neden yola çıktıklarını hala hatırlamıyor ...
Başkalarının "büyük filtre" konusunu daha önce tartıştığını görmüştüm ve görüşlerden biri de büyük filtrenin aslında yıldızlararası navigasyon olduğu ve bu son derece zor. Zaman, uzay ve enerjinin hepsi aşılmaz dağlardır, yaşam süresinden ve ölümden bahsetmeye gerek yok, bu "yukarı ve aşağı sonsuzluk duvarı".
