Con tales preguntas siempre existe esa “respuesta de demasiada energía” … podemos hacerlo mejor.
La siguiente es una descripción no técnica y una invitación a investigar algo de física nueva. Puedo abordar los problemas técnicos en los comentarios.
La tiranía de la ecuación del cohete
La noción de demasiada energía no es de origen relativista y comienza con Konstantin Tsiolkovsky, el solitario científico ruso que se le ocurrió la Ecuación del cohete. Esta ecuación, aunque extraordinariamente útil, es un hecho deprimente para aquellos con aspiraciones de un día pronto colonizar Marte y viajar interestelar. Expresa una restricción exponencial sobre la cantidad de carga útil que se puede entregar y la dependencia de la velocidad de escape del cohete, que está más limitada por el tipo de reacción.
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Recomiendo este breve video para una buena introducción a la ecuación de cohetes
El Bruselas Ramjet
Una forma de trabajar dentro de las limitaciones de la ecuación de Tsiolkovsky es desarrollar formas alternativas de propulsión que aumenten la velocidad efectiva de escape del cohete. Un diseño ingenioso es el Brussard Ramjet, que utiliza una gran pala magnética para capturar gas hidrógeno para quemar en una unidad de reacción de fusión. Las velocidades de escape serían de alrededor de 0.1c y el Ramjet tiene una segunda ventaja. Al recoger combustible en el camino, la proporción de la masa inicial y final puede hacerse mucho más pequeña.
Imagen de ideas basadas en lo que sabemos
Antes de llegar a la relatividad, una nota importante sobre “masa”
Invariablemente, las preguntas sobre viajes espaciales relativistas invocan respuestas con las nociones de “masa que aumenta con la velocidad” y de “masa relativista”. Solo para ser absolutamente claro al respecto: MASS NO AUMENTA CON LA VELOCIDAD. Esta idea confusa ha desaparecido esencialmente del uso y el único uso de la palabra “masa” (en Relatividad Especial) es simplemente “masa” o, a veces, llamada “masa invariante”, solo asegúrese de que no estamos usando ningún otro término. Si esto es algo nuevo para usted, o si su maestro de secundaria dice lo contrario, puede echar un vistazo aquí: la respuesta de Harry McLaughlin a ¿Por qué la masa se vuelve infinita a la velocidad de la luz? ¿Ha habido alguna evidencia de lo contrario de esta teoría?
La masa es más complicada y se define de manera diferente en la relatividad general.
Relatividad especial: no necesariamente un problema
La galaxia de Andrómeda está a 2,5 millones de años luz de distancia. Sin embargo, de acuerdo con la Relatividad Especial, podemos viajar más lento que la luz y llegar a la galaxia de Andrómeda en solo 10 minutos (está bien, muy ligeramente más lento que la luz). Realmente, podemos viajar a casi cualquier distancia en cualquier cantidad de tiempo arbitrariamente corta.
Esto solo es cierto para la parte observable del Universo, no la totalidad del mismo.
Relatividad general
Es posible que algún día sea posible tener un viaje interestelar sin violar ni la ecuación del cohete ni la relatividad especial. Hay algunas soluciones de relatividad general por las cuales el espacio-tiempo se deforma de una manera que aparentemente permite un viaje más rápido que la luz. Los dos ejemplos más populares son el tubo Krasnikov y el disco Alcubierre (que se muestra a continuación).
Imagen de Alcubierre Drive
Ingeniería de lo imposible
Estaría perjudicando si esta respuesta no mencionara que la ingeniería de un cohete interestelar parece ser imposible. Si bien es cierto que la Relatividad Especial nos permite viajar a casi cualquier lugar, no hay forma de acercarnos lo suficiente a la velocidad de la luz para que esto sea práctico. El Brussard Ramjet tendría una velocidad máxima de 100,000 m / s cuando se tienen en cuenta el arrastre y otros efectos. Los cálculos de distorsión de Alcubierre y Krasnikov violan ciertas condiciones de energía y se ven limitados por lo que se llaman desigualdades cuánticas. Incluso si se pueden eludir estas restricciones (casi todas las condiciones de energía han sido violadas), la capacidad de diseñar tales dispositivos está más allá de lo que podemos imaginar actualmente.
Sin embargo, imagine que debemos hacerlo. Es posible que no lleguemos a las estrellas, pero quién sabe cómo los diseños creativos y brillantes nos beneficiarán de otras maneras. Sí, se necesita demasiada energía para viajar incluso a las estrellas más cercanas, pero pensar solo en este hecho no enriquece nuestro pensamiento.
