Medzvezdna potovanja
Objavljeno: 14.10.2012 11:31
MEDZVEZDNA POTOVANJA
Že večkrat smo na tem forumu razpravljali o interstelarnih potovanjih. Pogosto sem imel občutek, da se ljudje ne zavedajo dovolj fantastičnih energetsko/tehnoloških težav in izzivov takšnih podjetij. Še posebej je to vidno in bode v oči pri nekaterih ZNANSTVENO-fantastičnih filmih, kje se pogovarjajo po radiu, kot da je sogovornik v Spodnjem Kašlju, ne pa na vesoljski »križarki«, na desetine svetlobnih let daleč. Iz »navadnega« preklapljajo v »warp« pogon, kot bi pilot vklopil forsažo, z medzvezdnimi tovornimi ladjami prevažajo rudo, ipd.
Mislim, da ste dobili splošno sliko.
Ker so med nami strokovnjaki za fiziko in matematiko (jaz žal nisem med njimi), mi bodo morda poskusili razčistiti nekatere dileme.
Ampak naj najprej postavim sceno.
Omejitve
-Ne spuščam se v motive, ki bi vodili civilizacijo tipa I ali II, da bi se sploh spustila v takšno potovanje in obiskala naš planet.
-Pri prikazu sem zanemaril dejavnik časovne dilatacije, ki seveda skrajšuje relativni čas potovanja za potnike vesoljskega vozila, ki potujejo skoraj s svetlobno hitrostjo. Razlog je v tem, da ta dilatacija postane pomembna šele, ko se povsem (recimo na 99,9% približamo c; morda nam bo shrink pojasnil relacijo med hitrostjo in dilatacijo časa). Po moje takšne hitrosti niso plavzibilne iz več razlogov, pa tudi energetska bilanca je katastrofalna.
-izpustil sem medgalaktična potovanja, saj so ta za nekaj deset velikostnih razredov težavnejša.
Še prej pa o velikosti Vesolja. Adam Douglas je v Štoparskem vodniku po galaksiji z ne malo humorja zapisal:
"Vesolje je veliko. Ne boste verjeli, kako širno, ogromno, strašljivo veliko je. Hočem reči, morda mislite, da je dolga pot dol po cesti do vaše trgovine, ampak to je samo drobec proti vesolju."
Tipična galaksija meri približno 30.000 svetlobnih let v premeru, Rimska cesta pa okoli 100.000 svetlobnih let. Razdalje med galaksijami so še bolj strašljivo ogromne; tipična razdalja med galaksijami je okoli 3 milijone svetlobnih let. Vidno vesolje ima radij okoli 93 milijard svetlobnih. (To je sedanja ocena na podlagi razširjanja samega prostora /commoving distance/, ne razdalja po času, ko je bila izsevana svetloba iz najbolj oddaljenih zvezd)
Nam najbližja zvezda Proxima Centauri je oddaljena približno 4,2 svetlobnih let, vendar Proxima Centauri ni dober kandidat za naseljene planete iz več razlogov. To je rdeča pritlikavka in to lahko predstavlja številne težave. Prav tako je spremenljivka, kar jo izključuje kot domovanje ET-ja.
V krogli s premerom cca 15 svetlobnih let je 64 znanih zvezd, tako da lahko predpostavimo, da recimo ET prihaja iz našega dvorišča, kakšnih 10 svetlobnih let stran, čeprav Nezemljani zelo verjetno niso tako blizu nas, razen če ni življenje zelo pogosto v vesolju. To pa nasprotuje Occamovemu načelu, pa še drugim predpostavkam.
Zato poglejmo, koliko energije bi bilo potrebno ET-ju, da pride k nam s planeta kakšnih 10 svetlobnih let stran. Če predpostavimo, da ET-ji niso pripravljeni porabiti 200 let ali več za krožni izlet na Zemljo, bodo morali potovati hitro, zelo hitro. Tudi 10% svetlobne hitrosti ne bo bistveno skrajšalo trajanja potovanja. Vzemimo 90% svetlobne hitrosti (c). Pri 0,90 c bi trajalo potovanje približno 11 let, pa še to pod (nerealno) predpostavko, da bi opravili pospešitev/pojemek skoraj v trenutku.
Torej, zdaj imamo ciljno hitrost, vendar moramo določiti še maso vozila. Objekt velikosti space shuttla (okoli 2.000t), se zdi malo majhen za 11 letno potovanje, tako da poskusimo nekaj malo večjega. Podmornica razreda 'Virginia' ima 8.000t in je namenjena za dolgotrajno plovbo v izolirani atmosferi. Predpostavimo, da ima plovilo ET-jev enako maso.
Količina energije, potrebne za pospešitev objekta mase 8.000.000 kg na 0.90 c znaša strašljivih 7,45 9,32 x 10 * 23 joulov, (1 joule JE enak 0,000000278 kW),
kar je približno 180.000.000.000.000t, ali 180 Tera ton kemične energije! To je enakovredno 4,500.000 car bombam (50 megaton TNT), najmočnejšega jedrskega orožje, ki je kdaj eksplodirajo. Upam da nisem kaj »zašuštral« z mojo gimnazijsko matematiko!
Za primerjavo: leta 2008 je bila celotna produkcija energije na svetu reda velikosti 474 exajoulov (474×10*18 J=132,000 TWh! Pomeni, da bi samo za to potovanje porabili 100.000 letno globalno produkcijo energije!
Potrebovali bi več kot 5.000t antimaterije in enako količino materije za proizvodnjo toliko energije! Še slabše je, kot se zdi, saj morajo ET-ji upočasniti, ko prispejo na cilj, kar bi zahtevalo enako količino energije kot za pospeševanje, zato govorimo o ~ 450.000.000,000.000 ton energije samo za enosmerno potovanje. Ampak še slabše je. Zanemarjamo maso vira energije in predpostavljamo 100% izkoristek pri pretvorbi vira energije v hitrost vozila, kar ni realno. Zaradi teh in še drugih stvari je verjetno potrebno povečati maso goriva za faktor 10. Torej, summa summarum je ocena energetskih zahtev za potovanje pri 0,90 c 10*15t (ena Peta tona!).
Morda pa se bo v teku debate pojavila tudi ideja o superluminalnih potovanjih, ki jih bodo gotovo zahtevala intergalaktična potovanja (naša najbližja galaksija Andromeda je oddaljena 2.54 milijona svetlobnih let! Naj pri potovanjih s hitrostjo večjo od svetlobne samo omenim Alcubierrov pogon in potovanje skozi črvino. Tam pa so energetske zadeve še dosti bolj strašljive!
Ob takšnih kalkulacijah je skoraj zanemarljivo pričakovati, da bi neka civilizacija znotraj 10 svetlobnih let »napadla« naš planet in ga »izropala«, kot se to pogosto dogaja v space-operah. Kaj šele civilizacija iz središča naše galaksije, ki je cca 27.000 svetlobnih let daleč!
Zato lahko mirno spite vsi, ki vas je ponoči strah, da boste na svojem dvorišču zagledali leteči krožnik, iz katerega bodo izstopali ET-ji za namenom, da ugrabijo vašo ženo ali hči.
Če pa boste slišali nenavadne šume zadaj na vrtu, verjemite raje tejle stari kitajski modrosti: zaljubljena ženska, ki čaka svojega princa na konju v gluhi noči, mora zelo paziti, da ne zamenja bitja svojega srca s topotom kopit…
Pričakujem živahno debato, saj je tema po moje provokativna in zanimiva!
Že večkrat smo na tem forumu razpravljali o interstelarnih potovanjih. Pogosto sem imel občutek, da se ljudje ne zavedajo dovolj fantastičnih energetsko/tehnoloških težav in izzivov takšnih podjetij. Še posebej je to vidno in bode v oči pri nekaterih ZNANSTVENO-fantastičnih filmih, kje se pogovarjajo po radiu, kot da je sogovornik v Spodnjem Kašlju, ne pa na vesoljski »križarki«, na desetine svetlobnih let daleč. Iz »navadnega« preklapljajo v »warp« pogon, kot bi pilot vklopil forsažo, z medzvezdnimi tovornimi ladjami prevažajo rudo, ipd.
Mislim, da ste dobili splošno sliko.
Ker so med nami strokovnjaki za fiziko in matematiko (jaz žal nisem med njimi), mi bodo morda poskusili razčistiti nekatere dileme.
Ampak naj najprej postavim sceno.
Omejitve
-Ne spuščam se v motive, ki bi vodili civilizacijo tipa I ali II, da bi se sploh spustila v takšno potovanje in obiskala naš planet.
-Pri prikazu sem zanemaril dejavnik časovne dilatacije, ki seveda skrajšuje relativni čas potovanja za potnike vesoljskega vozila, ki potujejo skoraj s svetlobno hitrostjo. Razlog je v tem, da ta dilatacija postane pomembna šele, ko se povsem (recimo na 99,9% približamo c; morda nam bo shrink pojasnil relacijo med hitrostjo in dilatacijo časa). Po moje takšne hitrosti niso plavzibilne iz več razlogov, pa tudi energetska bilanca je katastrofalna.
-izpustil sem medgalaktična potovanja, saj so ta za nekaj deset velikostnih razredov težavnejša.
Še prej pa o velikosti Vesolja. Adam Douglas je v Štoparskem vodniku po galaksiji z ne malo humorja zapisal:
"Vesolje je veliko. Ne boste verjeli, kako širno, ogromno, strašljivo veliko je. Hočem reči, morda mislite, da je dolga pot dol po cesti do vaše trgovine, ampak to je samo drobec proti vesolju."
Tipična galaksija meri približno 30.000 svetlobnih let v premeru, Rimska cesta pa okoli 100.000 svetlobnih let. Razdalje med galaksijami so še bolj strašljivo ogromne; tipična razdalja med galaksijami je okoli 3 milijone svetlobnih let. Vidno vesolje ima radij okoli 93 milijard svetlobnih. (To je sedanja ocena na podlagi razširjanja samega prostora /commoving distance/, ne razdalja po času, ko je bila izsevana svetloba iz najbolj oddaljenih zvezd)
Nam najbližja zvezda Proxima Centauri je oddaljena približno 4,2 svetlobnih let, vendar Proxima Centauri ni dober kandidat za naseljene planete iz več razlogov. To je rdeča pritlikavka in to lahko predstavlja številne težave. Prav tako je spremenljivka, kar jo izključuje kot domovanje ET-ja.
V krogli s premerom cca 15 svetlobnih let je 64 znanih zvezd, tako da lahko predpostavimo, da recimo ET prihaja iz našega dvorišča, kakšnih 10 svetlobnih let stran, čeprav Nezemljani zelo verjetno niso tako blizu nas, razen če ni življenje zelo pogosto v vesolju. To pa nasprotuje Occamovemu načelu, pa še drugim predpostavkam.
Zato poglejmo, koliko energije bi bilo potrebno ET-ju, da pride k nam s planeta kakšnih 10 svetlobnih let stran. Če predpostavimo, da ET-ji niso pripravljeni porabiti 200 let ali več za krožni izlet na Zemljo, bodo morali potovati hitro, zelo hitro. Tudi 10% svetlobne hitrosti ne bo bistveno skrajšalo trajanja potovanja. Vzemimo 90% svetlobne hitrosti (c). Pri 0,90 c bi trajalo potovanje približno 11 let, pa še to pod (nerealno) predpostavko, da bi opravili pospešitev/pojemek skoraj v trenutku.
Torej, zdaj imamo ciljno hitrost, vendar moramo določiti še maso vozila. Objekt velikosti space shuttla (okoli 2.000t), se zdi malo majhen za 11 letno potovanje, tako da poskusimo nekaj malo večjega. Podmornica razreda 'Virginia' ima 8.000t in je namenjena za dolgotrajno plovbo v izolirani atmosferi. Predpostavimo, da ima plovilo ET-jev enako maso.
Količina energije, potrebne za pospešitev objekta mase 8.000.000 kg na 0.90 c znaša strašljivih 7,45 9,32 x 10 * 23 joulov, (1 joule JE enak 0,000000278 kW),
kar je približno 180.000.000.000.000t, ali 180 Tera ton kemične energije! To je enakovredno 4,500.000 car bombam (50 megaton TNT), najmočnejšega jedrskega orožje, ki je kdaj eksplodirajo. Upam da nisem kaj »zašuštral« z mojo gimnazijsko matematiko!
Za primerjavo: leta 2008 je bila celotna produkcija energije na svetu reda velikosti 474 exajoulov (474×10*18 J=132,000 TWh! Pomeni, da bi samo za to potovanje porabili 100.000 letno globalno produkcijo energije!
Potrebovali bi več kot 5.000t antimaterije in enako količino materije za proizvodnjo toliko energije! Še slabše je, kot se zdi, saj morajo ET-ji upočasniti, ko prispejo na cilj, kar bi zahtevalo enako količino energije kot za pospeševanje, zato govorimo o ~ 450.000.000,000.000 ton energije samo za enosmerno potovanje. Ampak še slabše je. Zanemarjamo maso vira energije in predpostavljamo 100% izkoristek pri pretvorbi vira energije v hitrost vozila, kar ni realno. Zaradi teh in še drugih stvari je verjetno potrebno povečati maso goriva za faktor 10. Torej, summa summarum je ocena energetskih zahtev za potovanje pri 0,90 c 10*15t (ena Peta tona!).
Morda pa se bo v teku debate pojavila tudi ideja o superluminalnih potovanjih, ki jih bodo gotovo zahtevala intergalaktična potovanja (naša najbližja galaksija Andromeda je oddaljena 2.54 milijona svetlobnih let! Naj pri potovanjih s hitrostjo večjo od svetlobne samo omenim Alcubierrov pogon in potovanje skozi črvino. Tam pa so energetske zadeve še dosti bolj strašljive!
Ob takšnih kalkulacijah je skoraj zanemarljivo pričakovati, da bi neka civilizacija znotraj 10 svetlobnih let »napadla« naš planet in ga »izropala«, kot se to pogosto dogaja v space-operah. Kaj šele civilizacija iz središča naše galaksije, ki je cca 27.000 svetlobnih let daleč!
Zato lahko mirno spite vsi, ki vas je ponoči strah, da boste na svojem dvorišču zagledali leteči krožnik, iz katerega bodo izstopali ET-ji za namenom, da ugrabijo vašo ženo ali hči.
Če pa boste slišali nenavadne šume zadaj na vrtu, verjemite raje tejle stari kitajski modrosti: zaljubljena ženska, ki čaka svojega princa na konju v gluhi noči, mora zelo paziti, da ne zamenja bitja svojega srca s topotom kopit…
Pričakujem živahno debato, saj je tema po moje provokativna in zanimiva!
