¿Cuáles son algunas de las formas en que los humanos pueden viajar al espacio, de manera no convencional, sin realmente viajar en el espacio-tiempo a una velocidad máxima cercana a la velocidad de la luz? ¿Podemos llegar a planetas como Kepler-452b usando estas técnicas?

Jimmy – Desafortunadamente, desde nuestro entendimiento actual, no hay forma de viajar largas distancias mientras se evitan los largos tiempos de viaje y las altas velocidades.

Kepler-452b está a unos 1400 años luz de la Tierra.

Caso 1: Viaje de baja velocidad y larga duración. Si construimos un cohete con suficiente combustible para acelerar una carga útil para, por ejemplo, 0.01 c, costar la mayor parte de la distancia, y luego desacelerar hasta una parada en Kepler-452b, la duración del viaje sería de aproximadamente 140,000 años. Los astronautas tendrían que ser congelados o puestos en algún tipo de animación suspendida, vigilados por una computadora [¿Recuerdas a HAL de 2001, una Odisea en el espacio? ¡No estoy seguro de que me guste esa idea!], Y luego reviví sin problemas a su llegada. ¿Alguien realmente cree que tendremos una versión infalible de esa tecnología en cualquier momento dentro de los próximos siglos?

Caso 2: Viaje de alta velocidad y corta duración. ¿Por qué no construir un cohete que pueda acelerar una tripulación continuamente desde la Tierra a 1 g , la aceleración de la gravedad de la Tierra, durante la mitad del viaje [700 años luz] y desacelerar igualmente para la mitad restante? Como se ve desde la Tierra, ese viaje tomaría 1402 años. Pero para los astronautas, el punto medio se alcanzaría en solo 7.05 años, y estarían en Kepler-452b en 14.1 años, según sus relojes.

Los inconvenientes: para una nave espacial de 10.000 toneladas, el único combustible concebible es la aniquilación de materia y antimateria. Suponiendo un motor 100% eficiente [no es probable, incluso para combustible de materia antimateria], la cantidad total de combustible requerida sería de 21 mil millones de toneladas, la mitad de la cual sería antimateria [probablemente anti-hidrógeno]. ¿Y de dónde sacamos esta antimateria? La única fuente que conocemos son los aceleradores de partículas de alta energía, que son notoriamente ineficientes. Pero incluso si la tecnología futura puede producir un generador de antimateria 100% eficiente, todavía hay un problema: si toda la energía eléctrica generada en los Estados Unidos hoy se dedicara a crear y almacenar antimateria, ¡el tiempo de generación sería de 15 mil millones de años!

Hay un problema más con el viaje espacial a alta velocidad: el medio interestelar. El espacio entre las estrellas no es un vacío perfecto, pero contiene partículas [principalmente átomos de hidrógeno]. La densidad espacial se estima en aproximadamente 1 millón de partículas por metro cúbico. La velocidad del cohete en el punto medio como se ve en el sistema Earth-Kepler452b sería .999999045 c . La potencia resultante de la colisión continua con el medio sería de aproximadamente 2,2 gigavatios por pie cuadrado de área de sección transversal del cohete, suficiente calor y radiación para derretir el cohete y matar a la tripulación.

Entonces, a menos que alguna tecnología aún no soñada finalmente nos permita crear y acceder a agujeros de gusano del espacio-tiempo o algo igualmente especulativo, seremos ciudadanos de nuestro sistema solar durante mucho tiempo.

A velocidades cercanas a la velocidad de la luz, podríamos saltar cuánticamente a través del espacio-tiempo y a la velocidad de la luz, si tuviéramos un viaje en estrella como transportador, llegaríamos allí en un salto cuántico sin pasar por el espacio-tiempo. Sin embargo, para que eso funcione, probablemente sea necesario un receptor para el transportador que ya esté en Kepler-452b. No nos llevaría mucho tiempo nuestro reloj, pero incluso si volviéramos a casa en el próximo segundo, sería 2800 años más tarde en la tierra. En un camino de velocidad de la luz, el tiempo y la distancia del intervalo espacio-tiempo siempre es cero a pesar de que Kepler-452b está a 1400 años luz de distancia en el marco de descanso del sol.

No necesitamos técnicas no convencionales para alcanzar Kepler-452b en toda la vida. Incluso con una aceleración de 1G, justo lo que sentimos en la tierra, podemos hacer el viaje en aproximadamente 60 años. En un año alcanzaríamos la velocidad de aproximadamente .7c. Llegaríamos a la mitad del camino, 700 años luz, habiendo alcanzado una velocidad de .995c en aproximadamente 3o años. A esa velocidad, los 700 años luz restantes solo parecerían unos 22 años luz. Si disminuimos la velocidad a una aceleración de 1G, llegaremos allí en unos 30 años más. La tabla Relatividad especial me ayudó a resolver esto.

Una gran preocupación es que la cantidad de combustible convencional requerida para el viaje haría que el viaje no fuera práctico. Se necesitaría una enorme cantidad de energía para acelerar el peso del combustible y el tanque de combustible tendría que ser gigantesco. La mayor parte de la energía se gastaría acelerando el combustible. La potencia de fusión resolvería el problema consumiendo menos de un kilogramo de materia durante el viaje por e = m * c ^ 2.

Aunque se ha demostrado el poder de fusión y puede que no esté muy lejos en el camino, ni siquiera necesitamos llegar tan lejos como para requerir necesariamente el poder de fusión. Una planta de energía nuclear que producirá una aceleración 1G durante 14 años no está descartada.

Con una aceleración de 2G, podríamos llegar allí en 30 años y podríamos regresar en otros 30, pero aún sería más de 1400 años más tarde en la Tierra cuando volvamos. Para entonces, probablemente tendrían tecnología para volvernos jóvenes y podríamos regresar allí para traer un receptor para el transportador que probablemente existiría para entonces.

Es probable que la tecnología que hace posible el viaje espacial a distancias mucho más largas sea un acelerador de la materia donde no se siente la aceleración más alta. Un acelerador lineal de microondas podría funcionar hasta cierto punto, ya que aceleraría todas las moléculas de agua en su cuerpo, por lo que podría soportar una aceleración mucho mayor, ya que el 70% de lo que está hecho, el agua no experimentaría la aceleración y empujaría todo lo demás.

Actualmente hay 2 posibilidades: ciencia ficción y soñar despierto.

Incluso una nave de generación (una colonia humana autosuficiente en una nave) tardaría 1.400 años en llegar viajando a la velocidad de la luz (lo que es imposible hasta ahora). Para cuando llegaran allí, no tendrían idea de por qué estaban allí. Probablemente se asustarían ante la idea de vivir en el fondo de un pozo de gravedad, constantemente expuestos a la luz solar y a patógenos extraños. (Suponiendo que su “sociedad” no haya retrocedido a donde estaban nuestros antepasados ​​hace 50,000 años).

E, incluso suponiendo comunicaciones instantáneas, probablemente no nos interesaría que hubieran llegado al planeta para entonces. (Siendo realistas, les tomaría 1.400 años decirnos que habían llegado allí; al menos eso es 2.800 años desde el momento en que se fueron).

¿Realmente te importa lo que algunos Etruscan (ca 700 BCE) desayunaron en un día en particular? Y estamos más cerca de ellos de lo que estaríamos con las personas que dejaron el planeta hace 2.800 años y vivieron en una nave durante la mitad de ese tiempo.

Hay una historia de ciencia ficción (hace demasiado tiempo para que recuerde el título o incluso el autor) sobre la primera nave interestelar que partió de la Tierra a otra estrella, en la que habíamos determinado que había vida. Cuando el barco llegó allí (creo que era una historia de sueño criogénico), el viaje interestelar rápido había sido un lugar común durante mucho tiempo, y los astronautas se consideraban rarezas antiguas. (Y no podían asimilarse en la sociedad moderna de entonces, porque lo que la ciencia estaba buscando cuando se fueron era de conocimiento común entre los niños de 6 años cuando llegaron allí).

La expansión y reducción del espacio no está limitada por el límite de velocidad de causalidad de nuestro universo. Es posible reducir el espacio entre la nave y Kepler-452b y luego expandir el espacio entre la nave y la Tierra en la misma medida. Esto se conoce como un disco de Alcubierre.

Las energías requeridas para manipular el espacio de esta manera están más allá de nuestras habilidades actuales. Pero cuando nos convertimos en una civilización de Tipo 2, entonces podríamos construir tal impulso.

Puedo tener una posible solución. Ahora no soy físico ni matemático, pero ¿una nave que usa una vela solar tendría la posibilidad de acercarse a la velocidad de la luz? ¿No solo aprovechando la luz de nuestro sol, sino quizás proporcionando su propio empuje con láseres montados en el barco dirigido a la vela? ¿Tal vez si la tecnología mejora podríamos montar láseres en un satélite dirigido a la vela de los barcos?

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