Uzay yolculuğunun imkansız hale geleceği "parlak çizgi" yoktur; biraz daha güçlü bir yerçekimi kuvveti daha büyük ve daha pahalı roketler gerektirecektir. Yerçekimindeki doğrusal artışlar, roketin boyutunda ve maliyetinde üstel artışlar gerektirir, bu nedenle bir noktada pratik olmaz ¹ . Bir noktada teorik bir engel var (örneğin, gerekli büyüklükte bir roket inşa edebileceğiniz hiçbir malzeme yok), ancak pratik mühendislik ve kaynak sınırları bundan çok daha erken devreye giriyor.

Bir için Dünya'nın iki katı yüzey yerçekimine sahip bir gezegen, örneğin, yalnızca bir kişiyi alçak gezegen yörüngesine sokmak için Merkür Projesi için kullanılan Atlas fırlatıcılarının kütlesinin yaklaşık 90 katı bir rokete ihtiyacınız var. Bu, Satürn V'in 4 katı kütle; bu noktanın ötesinde uygarlıkların çoğunun deneyeceğini bile sanmıyorum.

Bunun, insanlığın uzayda olmasının amaçlanmasının nedeni olarak kullanıldığını duydum.

İnsanlığın, insanlığın dışında hiçbir şey yapması gerekmediğini duydum. yapmaya karar verir.

¹ Bu sezgisel olarak garip görünebilir, ancak ne kadar çok yakıt eklerseniz roketin o kadar ağır olacağını ve bu nedenle% 50 daha fazla toplam itme gücü eklemek 50'den çok daha fazlasını eklemeyi gerektirir. % daha fazla yakıt (ve dolayısıyla genel roket boyutu). Bu, Dünya yerçekimi altında zaten önemli bir kütle cezasıdır, bu nedenle yerçekimindeki artışlar bu sorunu daha göze batan hale getirir. Daha fazla bilgi için Tsiolkovsky Roket Denklemi hakkında okuyun.

Bu makalenin işaret ettiği gibi, roketler hızla pratik olmaz. Örneğin, yerçekiminin 10 katında, roketin kütlesi gezegenin kütlesiyle karşılaştırılabilir, yani bu kesinlikle bir çeşit sınırdır!

Peki roket kullanmamız gerektiğini kim söyledi? Yerden $ h $ uygun bir yükseklikte gezegeni tamamen çevreleyen bir monoray inşa ettiğimizi ve bir aracı $ h $ (artı küçük bir bit). O zaman bunu bir fırlatma platformu olarak kullanabiliriz. Gülünç derecede düşük bir yükseklikte de olsa yörüngeye girdiğimizde, bunu büyük miktarda yakıt kullanmadan daha yüksek bir yörüngeye manevra yapmak için kullanabiliriz. Demek istediğim, bu hava direncini ihmal ediyor ve nüfusun geri kalanı için tehlike XKCD benzeri oranlarda ama doğru gezegende ...

(Çok yüksek) bir üst sınır, birinci aşama motorun kendisinin ağırlık / ağırlık oranıyla tanımlanır. Deposu ve yükü olmayan motor, itme gücü yüksek yerçekimi altında ölçülen ağırlığından daha küçükse havalanamaz.

Böylesine aşırı bir yerçekimi için bir motor yapısı, bundan daha fazla yapısal ağırlığa ihtiyaç duyar. Dünya'nın yerçekiminde. Aşırı yerçekimine sahip bir gezegenin atmosferik basıncı çok yüksek olur ve motorun egzoz hızını ve itme gücünü azaltır.

Motorun yanı sıra motor kütlesi, yapısal kütle, yakıt kütlesi ve yük kütlesi oranını tanımlarsak varsayımsal bir ilk aşama için itme kuvveti, bu aşamanın kalkması için maksimum yerçekimini hesaplayabiliriz. İlk aşamadaki yük kütlesi, diğer tüm aşamaların toplam kütlesi artı uzay gemisi olacaktır.

Kimyasal itici gücü üstlendiğinizi unutmayın. Nükleer tahrik, daha güçlü yer çekimine karşı da işe yarayabilir, ancak büyük güvenlik sorunları var.

Yerçekimi, inanılmaz derecede pahalı olmasına rağmen, bir türü uzaydan uzak tutmaz. Yine de kaynakları sınırlı bir tür uzaya gidemeyebilir - Jüpiterleri düşünüyorum.

Kimyasal roketler, saniyede 30 km'den fazlasına ihtiyacınız varsa, roket denkleminin zorbalığına maruz kalır yörüngeye ulaşmak için yaptığını sanmıyorum, nokta. Ancak, uzaya giden tek yol bu değil.

user6030 nükleer roketleri gündeme getirdi - nükleer termal itme gücüne sahip değil, ancak nükleer nabız (diğer adıyla Orion Projesi) var, ancak iticinin plakanın erimesi engellenebilir. (Atmosferik test yasağı anlaşması tarafından hurdaya çıkarılmadan önce, temel fikri doğrulayacak kadar ileri gitti - itme için yakındaki bir nükleer patlamayı kullanabilir ve hayatta kalabilirsiniz. Cevaplanmayan şey, plakayı yüzünüze yeterince serin tutup tutamayacağınızdır Füzyon bombalarını kullanarak yaklaşık 8.000 ISP elde edebilirsiniz - kimyasal roketlerden elde edebileceğinizin yaklaşık 20 katı ve böylece belki 1000 km / sn'lik bir kaçış hızına sahip bir dünyadan kalkmanıza izin verir.

Ancak, onları inşa etmek için kimyaya sahip bir dünyada (sizi bir nötron yıldızından kurtarmaya yetmeyebilirler) dışında hiçbir sınırı olmayan, bildiğim üç yaklaşım daha var. Hepsi, insan ırkının bugüne kadar yaptığı her şeyin ötesinde bir ölçekte mega mühendislik.

İlk ve en kolay, başlatma döngüsü. İki istasyon inşa edin, demir çubukları ileri geri hareket ettirirler. Onları döndürmek için devasa mıknatıslara ihtiyacınız var ama süper malzemelere ihtiyacınız yok. Onlar için tahliye edilmiş bir tünel inşa edersiniz, ardından onları daha hızlı ve daha hızlı - yörünge hızının üstünde - fırlatmaya başlarsınız. Tüneliniz temelde baş aşağı bir maglev yoludur - ray üzerinde giden tren yerine, raylar uçan çubuklardan oluşan trene biner. Parkurun yeterince kısmını atmosferden kaldırın, ardından fırlatmak için üstüne başka bir doğrusal motor yerleştirin.

İkincisi, uzay çeşmesi. Aynı temel fikir, ancak tek bir istasyonunuz var, çubukları yukarı fırlatıyor ve yukarı çıkan çubuklardan enerji çekip aşağı gidenlere aktaran bir dizi platformunuz var. Eşzamanlı bir irtifa inşa etmelisiniz, sonra itin ve yörüngede olursunuz.

Son olarak, kendi tasarımım. Adam Chalcraft buna bir nevi değindi ama onun tam bir çözüme yakın bir yeri yok. Sütunlar üzerinde desteklenen, dünya çapında boşaltılmış bir tünel inşa edin. Bir kez daha, yörünge hızının üzerinde hareket eden parçalar (veya bu durumda katı bir nesne) tünelin tepesinde bir iz sürüyor. Dışa doğru kuvvet tünelin ve sütunlarının ağırlığıyla eşleşene kadar bunu döndürün - net aşağı doğru kuvvet sıfır olmalıdır. Şimdi, ilkinin üzerine tekrar yapın. Her katın yukarıdaki tüm katları destekleyebilmesi gereken bir binanın aksine, bu durumda her katman eğirme ağırlığı ile desteklenir. En alttakilerin en yüksek olanlardan daha fazla yükü yoktur. Atmosferin dışına çıkana kadar tekrarlayın, sonra lineer bir motorla fırlatabilirsiniz.

(Bunun işe yaradığının basit bir kanıtı: Sonsuz uç noktaya - sonsuz sayıda sütun ve aralarında sıfır boşluk Halkalar. Aslında bu şekilde inşa edilemese de, bu durumda ilgili kuvvetlerin sıfıra gittiği açıktır. Bu nedenle, tek soru, yapı malzemelerinin sınırlarının birbirlerine ne kadar yakın verilmesinin gerektiğidir.)

Russell Borogove'un cevabında, "Yerçekimindeki doğrusal artışlar, roketin boyutunda ve maliyetinde üstel artışlar gerektirdiğinden, bir noktada pratik olmayacağını" iddia ediyorlar. Fizik cevabı budur, ancak ekonomi perspektifinden biraz farklıdır. Daha kesin bir ifade, eğer değişkenler sadece yük ve yerçekimi ise, o zaman yükün yerçekimi ile katlanarak azalmasıdır. Ancak bunlar tek değişken değildir. Maliyet büyüdükçe, maliyeti düşürmek için giderek daha fazla baskı oluşur. Daha fazla maliyet etkinliğinin azaltılabileceği birçok yer var. ABD, ekvatoral fırlatma sahalarının optimal olmasına rağmen, Cape Canaveral'dan fırlatmaya devam ediyor. Nükleer enerjiyle ilgili araştırmalar, güvenlik kaygıları nedeniyle engellendi. Ve bunun gibi. Bu, büyük ölçüde bilinmeyen bilinmeyenlerin alemidir, ancak yerçekimi Dünya'nınkinden önemli ölçüde daha büyük bir gezegendeki bir uygarlığın, uygun şekilde motive edilirse, uzay yolculuğuna çıkması çok muhtemeldir.

Yerçekimi daha yüksek olsaydı, atmosferin yoğunluğu da daha yüksek olurdu ve muhtemelen daha yüksek bir rakıma kadar ve daha azı da uzaya buharlaşırdı. Yani hidrojen veya helyum balonları daha hızlı yükselecek veya muhtemelen daha yüksek irtifalara daha fazla ağırlık kaldıracaktır. Belki de bu hayali gezegende uzay yolculuğuna erişmenin ana yolu bu olabilir.