¿Cuánto tiempo tomaría viajar 40 años luz, dado que el tiempo se mueve de manera diferente a altas velocidades? ¿Realmente tomaría generaciones para las personas a bordo, o el tiempo se movería más lento debido a su velocidad?

Robert A. Heinlein, en su libro Have Space Suit: Will Travel tiene personajes que viajan de la Tierra a la Luna en nueve horas. Aceleran a 1 G durante la primera mitad del viaje, luego desaceleran a 1 G durante la mitad restante. Más adelante en la historia llegan a Plutón en aproximadamente una semana usando el mismo método.

Isaac Asimov, en su libro Asimov on Physics (una compilación de trabajos publicados anteriormente) usa el mismo método para llegar desde la Tierra al centro de la galaxia en aproximadamente 22 años, excepto sin desaceleración, solo acelerando a 1 G (subjetivo) todo el camino y zumbando más allá del centro. Usando el mismo método, Asimov dice que puede llegar a la galaxia de Andrómeda en aproximadamente 27 años, a pesar de que está a 2 millones de años luz de distancia.

La razón por la que funciona es por la dilatación del tiempo.

La razón por la que no funciona es porque no tenemos naves espaciales que puedan mantener ese tipo de aceleración durante tanto tiempo. Todavía.

Si puede sobrevivir a las aceleraciones requeridas, podría viajar a través de la galaxia en diez minutos. También necesitaría viajar a aproximadamente el 99.9999999999% de la velocidad de la luz.

En principio, lo que dices es correcto. La limitación de que no podemos viajar tan rápido o más rápido que la luz no significa que deba tomar al menos un año para viajar un año luz. No hay un tiempo mínimo transcurrido para el viaje, viaja lo suficientemente rápido y puedes llegar a cualquier parte de la galaxia en diez minutos.

Pero aunque esto es correcto en teoría, en la práctica no ayuda, porque no podemos lograr nada como velocidades relativistas para naves espaciales. Solo para protones. Y los protones a las naves espaciales es un gran salto.

Si visita esta página, puede ejecutar algunos números para realizar cálculos relativistas relacionados con los cohetes. Si considera que un cohete acelera de tal manera que sus habitantes experimentan una constante 1G de aceleración hasta el punto medio, seguida de 1G de desaceleración hacia el destino (como se sugirió en una de las otras respuestas), y si acepta ciertos supuestos simplificadores (p. Ej. , que no tiene que perder mucho tiempo en tirachinas gravitacionales, y que el movimiento relativo de su origen y destino (por ejemplo, la Tierra y algún exoplaneta recién descubierto) es insignificante), entonces estaría mirando alrededor de 41 años y 11 meses de viaje, de ida, desde la perspectiva de un observador en la Tierra.

Pero realmente estás preguntando por la perspectiva de las personas a bordo de la nave. Ese número también se proporciona, y se trata de menos de 7 años y 4 meses (aunque esto, una vez más, es unidireccional).

Ambos números resultan del hecho de que, desde el marco de referencia terrestre, se alcanzan velocidades relativistas muy altas, aproximadamente el 99.9% de la velocidad de la luz en el extremo superior. Tan maravilloso (y factible) como suena, hay un gran problema que no tenemos idea de cómo resolver: el combustible. Si bien el Saturno V pudo acelerar a 4 g mientras salía de la atmósfera, solo pudo mantener el tipo de potencia requerida para lograr esto durante unos minutos. Una aceleración más larga requiere más combustible. Más combustible significa más masa del vehículo. Más masa del vehículo significa que se necesita más empuje para mantener un cierto índice de aceleración, y más empuje significa que tenemos que quemar combustible más rápido. Un consumo más rápido significa que necesitamos más combustible Y motores más potentes. En algún momento, simplemente no podemos hacerlo con nuestra tecnología y recursos actuales.

Las sondas modernas del espacio profundo se basan en sistemas de propulsión como los accionamientos de iones, que duran mucho tiempo pero proporcionan un empuje minúsculo. Dichos sistemas nunca viajarían 40 años luz en un lapso de tiempo razonable.

Entonces, la verdadera barrera que nos impide viajar a otras estrellas es encontrar un método de propulsión que podamos controlar y dirigir (de la misma manera que un cohete moderno dirige los gases en expansión), pero que nos da enormes cantidades de energía para masas extremadamente pequeñas. de combustible. Alternativamente, encontrar una manera de recolectar combustible durante el vuelo, sin ralentizar nuestra aceleración, podría resolver el problema. Pero hay MUY poco asunto para trabajar en el espacio interestelar, por lo que esta también sería una propuesta difícil.

Bueno, ahora, 40 años luz son aproximadamente 235145014927344 millas (D), así que si tomamos el vehículo espacial más rápido que jamás hayamos producido, la nave espacial Apollo, que era capaz de alcanzar alrededor de 25,000 mph, lo que significa que el viaje tomaría 26843038234 años: [D / 25000/365]. Asumiendo que podemos alcanzar velocidades más altas, usar el principio de ‘mitad arriba / mitad abajo’ en 1.5 a 2G aún tomaría algo así como 1011,000 años (dependiendo de la velocidad final alcanzada). Luego tenemos el problema del combustible, que necesitamos para mantener una aceleración continua, luego también necesitamos combustible para superar el impulso de desaceleración, de cualquier manera es actualmente una tarea imposible.

Los humanos nunca pueden ir a 40 años luz de distancia (tal como lo conocemos). Esto se debe a que ni siquiera podemos acercarnos a la velocidad de la luz (a lo que llevará 40 años) porque a medida que el cuerpo se acerca a la velocidad de la luz (380000000 m / s), su masa relativista aumenta infinitamente y, por lo tanto, También tome energía infinita para llegar a cualquier lugar más cercano a esa velocidad. Además, debe saber que la ralentización del tiempo (dilatación del tiempo) es relativa al marco de referencia del observador. Las velocidades que hemos logrado hasta ahora tienen una dilatación de tiempo muy mínima y, por lo tanto, aún no es posible .

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A la luz del último anuncio sobre Trappist-1, su pregunta casi parece premonitoria. 😛