Pole ühtegi "heledat joont", mille juures kosmosereisid muutuksid võimatuks; veidi tugevam gravitatsiooniline tõmme nõuaks suuremaid ja kallimaid rakette. Raskusjõu sirgjooneline suurenemine nõuab raketi suuruse ja kulu eksponentsiaalset suurenemist, nii et ühel hetkel muutub see ebapraktiliseks ¹ . Mingil hetkel on teoreetiline barjäär (pole materjali, millest saaksite näiteks vajaliku suurusega raketi ehitada), kuid praktilised inseneri- ja ressursilimiidid algavad sellest palju varem.

planeet, mille Maa gravitatsioon on kaks korda suurem, näiteks vajate raketti, mis on umbes 90 korda suurem kui Atlandi kanderaketid, mida kasutati Merkuuri projekti jaoks, lihtsalt selleks, et viia üks inimene madalale planeediorbiidile. See on 4 korda suurem Saturn V massist; pärast seda ei usu ma, et enamik tsivilisatsioone seda isegi prooviks.

Olen seda kuulnud põhjusena, miks inimkond peaks olema ruumis.

Inimkond ei peaks tegema midagi muud kui inimkond otsustab teha.

¹ See võib tunduda intuitiivselt kummaline, kuid arvestage, et mida rohkem kütust lisate, seda raskem on rakett ja seega tähendab 50% suurema kogutõuke lisamine palju rohkem kui 50 lisamist % rohkem kütust (ja seega kogu raketi suurust). See on juba märkimisväärne massiline karistus Maa gravitatsiooni all, nii et gravitatsiooni suurenemine muudaks selle teema silmatorkavamaks. Lisateavet leiate Tsiolkovski raketivõrrandist.

Nagu selles artiklis märgitakse, muutuvad raketid kiiresti ebapraktiliseks. Näiteks 10-kordse maa gravitatsiooni korral on raketi mass võrreldav planeedi massiga, nii et see on kindlasti mingi piir!

Aga kes ütles, et peame rakette kasutama? Oletame, et ehitame ühe rööbastee, mis ümbritseb planeeti mõnel sobival kõrgusel $ h $ maapinnast, ja kiirendame sõidukit, kuni see on tegelikult orbiidil kõrgusel $ h $ (pluss pisike natuke). Siis saame seda kasutada stardiplatvormina. Kui oleme orbiidil, ehkki naeruväärselt madalal kõrgusel, saame seda kasutada manööverdamiseks kõrgemale orbiidile, ilma et kasutataks suuri koguseid kütust. Ma mõtlen, et see jätab tähelepanuta õhutakistuse ja oht ülejäänud elanikkonnale on XKCD-laadse proportsiooniga, kuid paremal planeedil ...

(Väga kõrge) ülemise piiri määratleb esimese astme mootori tõukejõu ja kaalu suhe. Ilma paagi ja kasuliku koormata mootor ei saaks tõusta, kui tõukejõud on väiksem kui selle raskus, mida mõõdetakse suure raskusjõu korral.

Sellise ekstreemse raskusjõu jaoks vajaliku mootori ehitus vajaks rohkem struktuurilist kaalu kui Maa raskusjõu juures. Äärmise raskusastmega planeedi atmosfäärirõhk oleks väga kõrge ja vähendaks mootorite heitgaaside kiirust ja tõukejõudu.

Kui määratleme nii mootori massi, konstruktsioonilise massi, kütuse massi ja kasuliku massi kui ka mootori suhte, hüpoteetilise esimese etapi tõukejõuna võime arvutada selle etapi maksimaalse tõusu õhkutõusmiseks. Esimese etapi kasuliku koormuse mass oleks kõigi teiste etappide kogumass pluss kosmoselaev.

Pange tähele, et eeldate, et eeldate keemilist tõukejõudu. Tuumajõud töötaks vastu veelgi tugevamale raskusjõule, kuid on suuri ohutusprobleeme.

Raskusjõud ei hoia liiki ruumist eemal, kuigi see võib selle uskumatult kalliks teha. Ressurssidega piiratud liik ei pruugi siiski kosmosesse jõuda - mõtlen joviaanlastele.

Keemilised raketid kannatavad raketivõrrandi türannia all, kui vajate rohkem kui 30 km / sek orbiidile jõudmiseks ei usu ma, et sa seda teed, punkt. Kuid see pole ainus viis kosmosesse.

user6030 tõi üles tuumaraketid - tuumajõul pole tõukejõudu, küll aga tuumaimpulsil (ehk Project Orionil), kuigi on küsimus, kas tõukur plaati saab hoida sulamast. (Enne seda, kui atmosfäärikatsetuste keelustamise leping selle lõpetas, kinnitas see põhiideet - saate kasutada tõukejõuks lähedal asuvat tuumadetooniat ja ellu jääda. Vastuseta on see, kui suudate plaati näos piisavalt jahedas hoida. korduvate detonatsioonide abil.) Termotuumasünteesipommide abil saate ligi 8000 Interneti-teenuse pakkuja - peaaegu 20 korda rohkem kui keemiarakettide abil - ja lasete sel moel tõusta maailmast, mille põgenemiskiirus on võib-olla 1000 km / s.

Kuid olen teadlik veel kolmest lähenemisviisist, millel pole muid piire kui teie, kes peate olema keemilises maailmas (need ei pruugi olla piisavad, et teid neutronitähest eemale saada) nende ehitamiseks. Kõik on megainsenerid sellises mahus, mis ületab kõike, mida inimkond on siiani teinud.

Esimene ja kõige lihtsam on stardisilmus. Ehitage kaks jaama, need lohistavad raudvardasid edasi-tagasi. Nende ümberpööramiseks on vaja mõnda ginormous magnetit, kuid mitte supermaterjale. Ehitate neile evakueeritud tunneli, seejärel hakkate neid kiiremini ja kiiremini lendama - orbiidi kiirusest kõrgemale. Teie tunnel on põhimõtteliselt tagurpidi maglev rada - rajal sõitva rongi asemel sõidab rada lendavate baaride rongiga. Tõstke piisavalt rööbastee atmosfäärist välja, seejärel pange veel üks sirgjooneline mootor peale, kust käivitada.

Teiseks, kosmose purskkaev. Sama põhiidee, kuid teil on ainult üks jaam, see viskab vardad otse üles ja teil on rida platvorme, mis ammutavad energiat ülespoole suunduvatelt ribadelt ja kannavad selle tagasi allapoole liikuvatele. Peate ehitama sünkroonsele kõrgusele, siis lihtsalt lükake maha ja olete orbiidil.

Lõpuks minu enda kujundus. Adam Chalcraft puudutas seda omamoodi, kuid tema lahendus pole kaugeltki täielik. Ehitage sambade toel ümber maailma evakueeritud tunnel. Taas kord orbiidi kiirusel kõrgemal liikuvad tükid (või antud juhul võib-olla tahke objekt), mis sõidavad tunneli tipus rajal. Keerake seda seni, kuni välimine jõud vastab tunneli ja selle sammaste kaalule - netosuunaline jõud peaks olema null. Nüüd tehke seda uuesti esimese peal. Erinevalt hoonest, kus iga korrus peab olema võimeline toetama kõiki ülaltoodud põrandaid, toetab sel juhul iga kiht pöörlevat raskust. Alumistel pole suuremat koormust kui ülemistel. Korrake, kuni olete atmosfäärist väljas, saate käivitada lineaarse mootoriga.

(Lihtne tõestus, et see töötab: viige see lõpmatusse äärmusse - lõpmatu arv sambaid ja null tühikut rõngad. Ehkki seda ei saa tegelikult nii ehitada, peaks olema ilmne, et kaasatud jõud lähevad sel juhul nulli. Seega on ainus küsimus, kui tihedalt üksteisele tuleb ehitusmaterjalide piirid anda.)

Russell Borogove'i vastuses väidavad nad, et "gravitatsiooni sirgjooneline suurenemine nõuab raketi suuruse ja kulude eksponentsiaalset kasvu, nii et ühel hetkel muutub see ebapraktiliseks". See on füüsika vastus, kuid see on majanduse vaatenurgast veidi erinev. Täpsem väide oleks, et kui ainsad muutujad on kasulikud koormused ja raskusjõud, siis kasulikkus väheneb koos raskusastmega eksponentsiaalselt. Kuid need pole ainsad muutujad. Kulude kasvades on üha suurem surve kulude vähendamiseks. Paljudes kohtades võiks kulutõhususe välja pigistada. USA jätkab Canaverali neemelt laskmist, hoolimata sellest, et ekvatoriaalsed stardikohad on optimaalsed. Tuumaenergia uurimistööd on takistanud ohutusprobleemid. Ja nii edasi. See on suures osas tundmatute tundmatute valdkond, kuid on väga tõenäoline, et planeedil tsivilisatsioon, mille gravitatsioon on oluliselt suurem kui Maa, võiks korraliku motivatsiooni korral tegeleda kosmosereisidega.

Kui gravitatsioon on suurem, oleks ka atmosfääri tihedus suurem ja tõenäoliselt ka suuremal kõrgusel ning vähem oleks kosmosesse aurustunud. Seega tõuseksid vesiniku- või heeliumõhupallid kiiremini üles või tõstaksid rohkem kaalu tõenäoliselt kõrgemale. Võib-olla oleks see sellel kujutletaval planeedil peamine viis kosmosereisidele juurdepääsemiseks.