¿Cuál es la forma más probable de acelerar una nave espacial al veinte por ciento de la velocidad de la luz?

Bueno, alguien ya tomó el método de la vela solar, así que supongo que tendré que pegar los cohetes explosivos. Dos posibles métodos para la propulsión interestelar son la conversión de la antimateria y la materia en energía (cuando se unen estas dos sustancias, pueden convertir su masa en energía cinética directa) y el uso de armas nucleares para lanzar una nave espacial hacia adelante.

Cohete antimateria:

Pros: liberación extrema de energía y carga útil ligera

Contras: realmente no sabemos cómo aniquilar la materia y la antimateria con cualquier lugar cerca de la producción de energía necesaria para alcanzar .2c.

Cohete termonuclear:

Pros: actualmente poseemos la tecnología para fabricar armas nucleares potentes, y la mayoría de los dólares de investigación se gastarían en la producción del casco del cohete real.

Las consecuencias de las consecuencias nucleares serían una gran preocupación, y me imagino que hacer un cohete ligero a prueba de explosiones sería la tarea.

Una de las principales limitaciones es la energía requerida que se generará para alcanzar esa velocidad: la energía cinética relativista para un objeto de masa [matemática] m [/ matemática] acelerada a [matemática] 0.2c [/ matemática] es aproximadamente [matemática ] 1/12 \ mc ^ 2 [/ math], así que esa es la “inversión” mínima para alcanzar la velocidad [math] 0.2c [/ math]. Por ejemplo, un objeto masivo de 1 kg a esta velocidad tiene aproximadamente

[matemáticas] \ qquad 1/12 \ cdot 1 \ \ textrm {kg} \ cdot (3 \ cdot 10 ^ 8 \ \ textrm {m / s}) ^ 2 \ cong 10 ^ {16} \ \ textrm {J} [/matemáticas]

de su energía cinética relativista, es decir, para acelerar solo 1 kg a esta velocidad, debe operar una planta de energía de 100 MW durante 3 años, suponiendo que lo haga de la manera más eficiente.

Si [matemática] 1/24 [/ matemática] de esa masa en forma de combustible de antimateria, podría aniquilarla totalmente con [matemática] 1/24 [/ matemática] de materia y fotones generados directamente como un vector empuje. ¿Por qué aniquilar la antimateria? Es casi 100 veces más eficiente en la conversión de masa en energía que las reacciones de fisión o fusión. Incluso en este escenario perfecto, un vehículo de una tonelada requeriría 40 kg de antimateria y no estoy tan seguro de que la humanidad invierta tanta energía (3 años de 1000 plantas equivalentes a 100 MW) en dicho proyecto. Todos los demás escenarios reales son mucho menos eficientes.

Por el momento, recomendaría una carga útil muy pequeña en una gran “vela ligera” iluminada por una enorme batería láser en la Luna. Además de mucha paciencia. Sin embargo, no estoy seguro de que llegue a 0.2 c antes de que salga del rango del láser.

No tenemos ninguna forma de hacerlo en este momento. No puede hacerlo con propulsores químicos, los reactores nucleares podrían suministrar algo de energía, pero nos quedaríamos sin masa de reacción mucho antes de acercarnos a eso.

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