2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06
Lifehacker publiceert een fragment uit een boek van Kip Thorne, een Amerikaanse theoretisch fysicus, auteur van het idee voor de film Interstellar. Veel moderne natuurkundige theorieën en ideeën zijn verweven in de plot van de foto, waarvan de verklaring voor het grootste deel achter de schermen bleek te zijn. Daarom zijn we er zeker van dat het boek zowel filmfans als natuurkundigen zal aanspreken.
Interstellaire vlucht
Tijdens de eerste ontmoeting vertelt professor Brand Cooper over de expedities van Lazarus om een nieuw thuis voor de mensheid te vinden. Cooper antwoordt: "Er zijn geen bewoonbare planeten in het zonnestelsel en de dichtstbijzijnde ster is duizend jaar verwijderd. Dit is, om het zacht uit te drukken, zinloos. Dus waar heb je ze naartoe gestuurd, professor?" Waarom dit zinloos is (als er geen wormgat bij de hand is), wordt duidelijk als je bedenkt hoe groot de afstanden tot de dichtstbijzijnde sterren zijn.
Afstanden tot dichtstbijzijnde sterren
De dichtstbijzijnde ster (de zon niet meegerekend) in het systeem waarvan een planeet kan worden gevonden die geschikt is voor leven, is Tau Ceti. Het is 11,9 lichtjaar van de aarde verwijderd; dat wil zeggen, reizen met de snelheid van het licht, het zal mogelijk zijn om het in 11, 9 jaar te bereiken. Theoretisch kunnen er planeten zijn die geschikt zijn voor leven, die dichter bij ons staan, maar niet veel.
Om te beoordelen hoe ver Tau Ceti van ons verwijderd is, gebruiken we een analogie op een veel kleinere schaal. Stel je voor dat dit de afstand is van New York naar Perth in Australië - ongeveer de helft van de aardomtrek. De dichtstbijzijnde ster voor ons (nogmaals, de zon niet meegerekend) is Proxima Centauri, 4, 24 lichtjaar van de aarde, maar er is geen bewijs dat er bewoonbare planeten naast kunnen zijn. Als de afstand tot Tau Ceti New York - Perth is, dan is de afstand tot Proxima Centauri New York - Berlijn. Een beetje dichterbij dan Tau Ceti! Van alle onbemande ruimtevaartuigen die door mensen in de interstellaire ruimte zijn gelanceerd, bereikte Voyager 1, die zich nu 18 lichturen van de aarde bevindt, het verst. Zijn reis duurde 37 jaar. Als de afstand tot Tau Ceti de afstand is van New York tot Perth, dan is de afstand van de aarde tot Voyager 1 slechts drie kilometer: vanaf het Empire State Building tot de zuidelijke rand van Greenwich Village. Dit is veel minder dan van New York tot Perth.
Het is zelfs nog dichter bij Saturnus vanaf de aarde - 200 meter, twee blokken van het Empire State Building naar Park Avenue. Van de aarde naar Mars - 20 meter, en van de aarde naar de maan (de grootste afstand die mensen tot nu toe hebben afgelegd) - slechts zeven centimeter! Vergelijk zeven centimeter met een halve wereldreis! Begrijp je nu welke sprong er in de technologie moet plaatsvinden, zodat de mensheid planeten buiten het zonnestelsel kan veroveren?
Vliegsnelheid in de eenentwintigste eeuw
Voyager 1 (versneld met zwaartekrachtslingers rond Jupiter en Saturnus) beweegt zich van het zonnestelsel af met een snelheid van 17 kilometer per seconde. In Interstellar reist het ruimtevaartuig Endurance in twee jaar van de aarde naar Saturnus, met een gemiddelde snelheid van ongeveer 20 kilometer per seconde. De hoogst haalbare snelheid in de 21e eeuw bij gebruik van raketmotoren in combinatie met zwaartekrachtkatapulten zal naar mijn mening ongeveer 300 kilometer per seconde zijn. Als we met 300 kilometer per seconde naar Proxima Centauri reizen, duurt de vlucht 5.000 jaar en de vlucht naar Tau Ceti 13.000 jaar. Iets te lang. Om sneller tot zo'n afstand te komen met de technologieën van de eenentwintigste eeuw, heb je zoiets als een wormgat nodig.
Technologieën van de verre toekomst
Dodgy wetenschappers en ingenieurs hebben zich tot het uiterste ingespannen om de principes van toekomstige technologieën te ontwikkelen die vluchten bij bijna licht werkelijkheid zouden maken. Op internet vindt u voldoende informatie over dergelijke projecten. Maar ik ben bang dat het meer dan honderd jaar zal duren voordat mensen ze tot leven kunnen brengen. Naar mijn mening overtuigen ze er echter van dat voor superontwikkelde beschavingen reizen met snelheden van een tiende van de lichtsnelheid en hoger heel goed mogelijk is.
Hier zijn drie bijna-lichte reisopties die ik bijzonder interessant vind *.
Thermonucleaire fusie
Fusion is de meest populaire van deze drie opties. Onderzoeks- en ontwikkelingswerk voor de oprichting van energiecentrales op basis van gecontroleerde thermonucleaire fusie begon in 1950, en deze projecten zullen pas in 2050 met volledig succes worden bekroond. Een eeuw onderzoek en ontwikkeling!
Dat zegt iets over de omvang van de complexiteit. Laat thermonucleaire energiecentrales in 2050 op aarde verschijnen, maar wat kan worden gezegd over ruimtevluchten op thermonucleaire stuwkracht? De motoren van de meest succesvolle ontwerpen zullen snelheden kunnen halen van ongeveer 100 kilometer per seconde, en tegen het einde van deze eeuw vermoedelijk tot 300 kilometer per seconde. Voor snelheden in de buurt van het licht is echter een volledig nieuw principe vereist om thermonucleaire reacties te gebruiken. Met eenvoudige berekeningen kunnen de mogelijkheden van thermonucleaire fusie worden beoordeeld. Wanneer twee atomen deuterium (zware waterstof) samensmelten tot een heliumatoom, wordt ongeveer 0,0064 van hun massa (ongeveer één procent afgerond) omgezet in energie. Als je het omzet in kinetische energie (bewegingsenergie) van een heliumatoom, dan krijgt het atoom een snelheid van een tiende van de lichtsnelheid**.
Daarom, als we alle energie die is verkregen uit de fusie van nucleaire brandstof (deuterium) kunnen omzetten in de directionele beweging van het ruimtevaartuig, dan zullen we een snelheid bereiken van ongeveer c / 10, en als we slim zijn, zelfs een beetje hoger. In 1968 beschreef en onderzocht Freeman Dyson, een opmerkelijke natuurkundige, een primitief door fusie aangedreven ruimtevaartuig dat - in de handen van een voldoende geavanceerde beschaving - in staat was om snelheden van deze orde van grootte te leveren. Thermonucleaire bommen ("waterstof" -bommen) exploderen direct achter de halfronde schokdemper, met een diameter van 20 kilometer. De explosies duwen het schip naar voren en versnellen het, volgens Dyson's meest gewaagde schattingen, tot een dertigste van de snelheid van het licht. Een meer geavanceerd ontwerp kan meer. In 1968 kwam Dyson tot de conclusie dat het mogelijk zou zijn om een motor van dit type niet eerder te gebruiken dan aan het einde van de XXII eeuw, over 150 jaar. Ik denk dat deze beoordeling te optimistisch is.
[…]
Hoe aantrekkelijk al deze technologieën van de toekomst ook mogen lijken, het woord 'toekomst' staat hier centraal. Met de technologie van de 21e eeuw zijn we niet in staat om andere sterrenstelsels in minder dan duizenden jaren te bereiken. Onze enige spookachtige hoop op een interstellaire vlucht is een wormgat, zoals in Interstellar, of een andere extreme vorm van ruimte-tijdkromming.
Aanbevolen:
5 vragen voor degenen die niet tevreden zijn met hun leven
Als je ontevreden bent met het leven, adem dan een beetje uit en neem afstand, stel jezelf een paar vragen en geef daar eerlijke antwoorden op
Naked Statistics is het meest interessante boek over de saaiste wetenschap
Wie zei dat statistiek een saaie en nutteloze wetenschap is? Charles Whelan bewijst het tegendeel in zijn boek Naked Statistics
Wat te doen als je niet tevreden bent met de relatie?
Als je lange tijd geen hechte relatie hebt kunnen opbouwen, kunnen er verschillende redenen zijn. We analyseren mogelijke problemen en manieren om ze op te lossen. Aan de ene kant zijn relaties iets vanzelfsprekends en aan de andere kant is het moeilijk om echt gelukkige stellen te vinden die met elkaar geen manipulatieve, maar oprechte en vertrouwensrelatie opbouwen.
Onheilspellende symbolen, satanisme en de wereld achter de schermen: 5 veelvoorkomende mythes over vrijmetselaars
We zullen je vertellen wie de vrijmetselaars zijn: er zijn veel mythen over hen - van duivelaanbidding tot wereldheerschappij - maar in werkelijkheid is alles veel saaier
13 redenen waarom je niet tevreden bent met je carrière en hoe je ze kunt overwinnen
Als je in paniek raakt bij de gedachte aan de aankomende werkweek, en je hebt al een hele tijd geen plezier meer in je werk, dan is het tijd om iets te veranderen