Nekromanti Rymdresor

[CapnZapp]

Grejen är att man egentligen aldrig åker rakt. Låt mig rita och berätta:

Show and tell! Klappar av glädje!

Gillar ditt "där är här man inte är" pedagogiska upplägg!

 

[Krille]

En sak till: planeter rör sig. Det innebär att när du lämnar Jorden så får du Jordens fart med dig, och när du kommer till Merkurius så måste du ha Merkurius fart. Annars kommer du missa Merkurius. Och det gör i sin tur att du får den där spiralbanan: du så att säga glider i sidled från Jorden när resan börjar, och i sidled mot Merkurius när du närmar dig slutet på resan.

 

[henricius]

Man accelerar väl ändå inte konstant halva vägen för att sedan decelerera andra halvan? Gissar att det är smartare att accelerera kraftigare en kort bit för att komma upp i startplanetens flykthastighet för att sedan glida genom rymden i den hastigheten tills det är dags att börja inflygningen mot den andra planeten. Jag får för övrigt inte samma siffror som dig, jag löser ut tiden t ur s=at^2/2 (det vill säga t=sqrt(2*s/a)) med s=3.5*10^10 m och a=10 m/s^2 och får då t=83666 s vilket multiplicerat med 2 blir ungefär 46.5 h. Sedan vet jag inte var du får ditt värde på sträckan ifrån, enligt WolframAlpha varierar sträckan mellan ca 0.6 och 1.4 astronomiska enheter (ca 9.0*10^10 m till 2.1*10^11 m) och har ett medelvärde över tid på 1.04 astronomiska enheter (ca 1.6*10^11 m), så möjligen kan ditt värde vara halva värdet på det lägsta avståndet men det känns ändå lite i lägsta laget.

OK jag räknades nog tokigt. Nu får jag fram samma siffror som kloptok. Tack

Min siffra (70 000 000 km) tog jag bara från första google sökning vilket man kanske inte skall göra. Värden mellan 0,6 au och 1,4 au verkar mer rimliga efter lite mer google. Lita inte på http://www.ungafakta.se/stjarnorplaneter/himlakroppar/merkurius.asp

Krilles inlägg med bild var ju väldigt bildande. Den verkliga sträckan vi faktiskt skall resa är något helt annat än närmaste avstånd mellan två planeter.

I spel måste det naturligtvis inte vara helt korrekt (eller inte alls korrekt) men jag tycker om när det finns en viss illusion av konsekvens.

 

[Mekanurg]

Grejen är att man egentligen aldrig åker rakt. Låt mig rita och berätta:



Så i och med att man jagar Merkurius så blir det mer av att åka i spiral ner i brunnen. Och det gör att banan blir bra mycket längre än raka vägen. Ska man åka åt andra hållet måste man jobba i uppförsbacke också, så det blir ännu lurigare.

Naturligtvis är det bra mycket mer komplext än så. Men det där med rymdfart och banor i rymden är ett ämne som man kan doktorera i, så det är komplext. Så var inte ledsen över att det förenklas för rollspel.

Tack Krille för denna utmärkta förklaring av skälen till varför jag har förenklat restiderna i spelet.

 

[Krille]

Jag kom på att jag skulle vilja ha en astrogationssnurra. Typ, vrid ringarna för destinationsplaneten, avreseplaneten och accelerationskurvan tills de står rätt inbördes med vald acceleration, läs av hur lång restiden blir samt respektive brännfas. Det vore inte bara ett praktiskt hjälpmedel, utan också en skitcool stämningshöjande handout.

 

[Mekanurg]

Jag kom på att jag skulle vilja ha en astrogationssnurra. Typ, vrid ringarna för destinationsplaneten, avreseplaneten och accelerationskurvan tills de står rätt inbördes med vald acceleration, läs av hur lång restiden blir samt respektive brännfas. Det vore inte bara ett praktiskt hjälpmedel, utan också en skitcool stämningshöjande handout.

Du har rätt -- det vore coolt som tusan.

 

[Robert]

Grejen är att man egentligen aldrig åker rakt. Låt mig rita och berätta:



När du räknar fram medelavståndet mellan två planeter, exempelvis Jorden och Merkurius, så får man fram en siffra på hur lång den röda linjen är i medel. Enligt en uppställning som jag hittade är den 0,61 AU, där 1 AU är avståndet mellan Jorden och solen (149 598 000 km). Så enligt den uppställningen är medelavståndet mellan Jorden och Merkurius är 149 598 000 x 0,61 = 91 000 000 km.

Men det är inte den vägen man tar. För det första har Merkurius flyttat på sig när man åker, så man måste sikta på den punkt där Merkurius kommer att vara när man kommer fram. För det andra är rumtiden inte riktigt helt platt, utan vi åker i det här fallet "ner" i Solens gravitationsbrunn:



Så i och med att man jagar Merkurius så blir det mer av att åka i spiral ner i brunnen. Och det gör att banan blir bra mycket längre än raka vägen. Ska man åka åt andra hållet måste man jobba i uppförsbacke också, så det blir ännu lurigare.

Naturligtvis är det bra mycket mer komplext än så. Men det där med rymdfart och banor i rymden är ett ämne som man kan doktorera i, så det är komplext. Så var inte ledsen över att det förenklas för rollspel.

Aha, det är alltså så här det ser ut när jag inser att jag är dum i huvudet. Jag hade hoppats på lite glada färger åtminstonde och trallande musik.

 

[Sapient]

Man accelerar väl ändå inte konstant halva vägen för att sedan decelerera andra halvan?

Jo, om tiden är knapp men vikten av bränsle kan ignoreras.

Men bränslevikten är ju det allra största problemet, i de flesta fall - och jag gissar att ganska mycket allt annat hamnar mer eller mindre under termen "magi" här.

Bränslevikten är ju skälet till att luftbromsa landande raketer etc. Det är relativt lätt att kompensera för den höga temperaturen som uppstår, men att ta med sig mer bränsle för att bromsa på det sättet istället hade (med dagens teknik) inneburit noll utrymme för nyttolast.

Jag skulle nog för ett enkelt mått på restiden helt enkelt ta medelavståndet mellan Jorden och Merkurius som sträcka och delat upp denna sträcka i tre delar: den första sträckan är den från jordytan med konstant acceleration upp upp till någon hastighet (vilken är oklart, men den behöver vara större än jordens flykthastighet för att fly Jordens gravitation), den andra (längsta) sträckan är den där skeppet bara glider med konstant hastighet genom rymden större delen av färdvägen och den tredje sträckan är inflygningen till Merkurius, som blir som en omvänd version av uppskjutningen från Jorden.

Banan kan beräknas så att behovet av bränslekonsumerande inbromsning blir litet (återigen, bränsleekonomi är allt!) genom att istället bromsa med hjälp av målets gravitation. Det är omvänt* från den metod att accelerera till högre hastighet, dvs en "slingshot maneuver". För att finkorrigera används raketerna ytterst kort, i rätt ögonblick i banan då det ger som mest effekt.

Över längre avstånd - om Merkurius och Jorden är maximalt långt ifrån varandra tex - kan det vara smartare att använda en annan planet för att "slingshota" till högre hastighet, tex Mars.

Så gjordes med rymdsonden Galileo - den tog sig till Jupiter via Venus.



* Fysikaliskt är det ju inte alls omvänt - det är acceleration i båda fallen, men för enkelhetens skull låtsas vi att det handlar om fart och inte hastighet här...

 

[Krille]

Aha, det är alltså så här det ser ut när jag inser att jag är dum i huvudet. Jag hade hoppats på lite glada färger åtminstonde och trallande musik.

Men jag använde ju faktiskt svart, rött och grönt!

 

[kloptok]

Jo, om tiden är knapp men vikten av bränsle kan ignoreras.

Men bränslevikten är ju det allra största problemet, i de flesta fall - och jag gissar att ganska mycket allt annat hamnar mer eller mindre under termen "magi" här.

Bränslevikten är ju skälet till att luftbromsa landande raketer etc. Det är relativt lätt att kompensera för den höga temperaturen som uppstår, men att ta med sig mer bränsle för att bromsa på det sättet istället hade (med dagens teknik) inneburit noll utrymme för nyttolast.

Jo precis, det var bränslet jag tänkte på. Krävs ju mycket mer bränsle att accelerera konstant en sådan lång sträcka. Och bränsle är tungt och trögt och tar plats. Men visst, en överdriven bränsleanvändning är ju klart mycket mindre magi än maskhål och warp drive. Det är väl kanske inte det skojigaste att basera sina äventyr på heller. Gissar att rollspelet Bränsleförbrukning! skulle sälja rätt mycket sämre än Sci-fi!, även om det kan locka en och annan förtappad astrodynamiker.

 

[Harry S]

Man accelerar väl ändå inte konstant halva vägen för att sedan decelerera andra halvan? Gissar att det är smartare att accelerera kraftigare en kort bit för att komma upp i startplanetens flykthastighet för att sedan glida genom rymden i den hastigheten tills det är dags att börja inflygningen mot den andra planeten.

Det kanske är det de gör? Jag kommer på två nackdelar och en fördel med att accelerera halva vägen för att sedan decelera andra halvan:

Nackdelar:

1. Passagerarna utsätts för en G-kraft under accelerationen vilket är oacceptablet för en passagerarskepp men acceptabelt för ett stridsskepp.
2. Det går åt energi att accelerera.

Fördelar:

1. Resan tar inte lika lång tid eftersom rymdskeppet kan accelerera ända upp i ljushastigheten (0,5 x ljushastigheten för att undvika obehagliga effekter).

Om passagerarna kan vistas i rymdskeppet i ett konstgjort tyngdfält så kanske samma utrustning i rymdskeppet kan användas för att motverka accelerationens G-kraft vilket gör att rymdskeppet skulle kunna accelerera halva vägen och retardera andra halvan av resan.

Om dessutom energin är billig så är inte energikostnaden ett problem. Sedan behöver nog rymdskeppen ha bra system för att undvika kollisioner om de färdas i jättehöga hastigheter.

Så min slutsats är att en och samma rymdresa kan ta allt från några minuter till flera år.

orbit simulator

Ni får plocka fram Keplers lagar för planetbanorna och räkna på avstånden mellan planeterna vid olika tidpunkter. Det enklaste är nog att göra som God45 skrev och använda speed of plot. Har man dessutom riktvärden så klarar man sig nog fint. Men att räkna på rörelselagar utan att ta hänsyn till orbitalerna och hur rymdskeppen fungerar ger nog ovetenskapliga resultat och då kan man lika gärna strunta i rörelselagarna också.

 

[Harry S]

Vet inte riktigt hur man skall tolka "½"? Jag tolkade det så som att "at^2" skall delas med "2".

Du kan dela vad du vill med 2. Det står a * t * t / 2. Det spelar matematiskt ingen roll om du delar en faktor, produkten av två faktorer eller hela produkten a * t * t med 2. Du får samma resultat.

(10 * 6 * 6) / 2 => 360 / 2 = 180

(10 / 2) * 6 * 6 => 5 * 6 * 6 = 180

10 * (6 / 2) * 6 => 10 * 3 * 6 = 180

10 * 6 * (6 / 2) => 10 * 6 * 3 = 180

 

[Sapient]

Nackdelar:

1. Passagerarna utsätts för en G-kraft under accelerationen.

Det är faktiskt det enklaste sättet att skapa "artificiell gravitation". Det sätter en viss begränsning för hur snabbt skeppet kan accelerera, innan det blir en obekävmt hög effekt - men för resor mellan solsystem har det inte väldigt stor betydelse, eftersom de ändå skulle ta så lång tid att det kvittar lika,

Inom ett solsystem behöver vi ändå ibte så hög maxfart - och eftersom det snurrar runt en massa andra föremål i ett solsystem så skulle riktigt hög fart ändå ge oacceptabla följder vid en kollision, så då duger det med en konstant acceleration motsvarande någonstans 0,5-1 G. Dvs vi undviker tyngdlöshet med allt vad det medför (tex ökad risk för blodproppar, benskörhet) och minskar muskelförtvining/behovet av "rymdgym".

Eftersom det dock som sagt är bränslekrävande, så betyder det att någon annan form av framdrivning än raketmotorer behövs. HADE vi dock tillgång till "riktig" (i den mån något SF-begrepp nu kan kallas "riktigt"...) artificiell gravitation så skulle det fungera utmärkt för att också driva rymdskeppet. Det är den verkliga Graalen här!

Det skulle dessutom göra det iaf principiellt möjligt att manövrera skeppet ungefär som det nästan alltid gör i filmer - dvs som ett flygplan.

Naturligtvis skulle det få följder också, eftersom det skulle förutsätta att manipulera rumtiden som om rymdskeppets massa varierade väldeliga (iaf skulle det bli en sannolik bieffekt, om jag förstått fysiken rätt). Om vi håller oss till hyfsat små rymdskepp kanske det ändå inte skulle få några katastrofalla följder - som att påverka planetbanor nämnvärt. Men iaf skulle det kunna dra asteroider ur sina banor, om skeppets massa var någorlunda stor och plötsligt betedde sig som om den fluktuerade.

 

[Sapient]

...rollspelet Bränsleförbrukning! ...

Jag är på!

 

[Harry S]

eftersom det skulle förutsätta att manipulera rumtiden som om rymdskeppets massa varierade väldeliga (iaf skulle det bli en sannolik bieffekt, om jag förstått fysiken rätt).

Framförallt skulle rymdskeppet och dess passagerares längddimensioner och ålder (rumtid = tid & rum) förändras. Du vinkar av din tvillingbror i hangaren på planet A och när anländer till hangaren i planet B så är ni inte längre lika gamla eftersom er tid har gått olika snabbt. Det är därför de får hålla sig inom halva ljushastigheten om de vill undvika att drabbas av relativistiska effekter.

Men om jag inte minns fel så tar det 8 minuter för solljuset att färdas till Jorden så det är inga problem att resa inom vårt solsystem och samtidigt undvika relativistiska effekter. Men resor mellan solsystem och framförallt mellan galaxer kan ställa till problem om man ska färdas säkert. Andromedagalaxen ligger 2,5 miljoner ljusår bort. Det tar många generationer att resa dit även om man så skulle resa med ljusets hasighet. Men man överbryggar de flesta avstånd genom att använda en lönndörr i form av ett maskhål.

Shit jag blir ju nästan pepp på sci-fi-lir när vi diskuterar sådana här saker.

 

[Harry S]

För det andra är rumtiden inte riktigt helt platt, utan vi åker i det här fallet "ner" i Solens gravitationsbrunn:

Nja. Det har väl bara betydelse om rymdskeppet ska segla till resmålet med gravitationens hjälp (längs den krökta rumtidens yta)? Om rymdskeppet använder raketmotorerna så åker det ju längs en rät linje mellan planeterna istället för längs det krökta rummets yta. Rymdskeppet flyger under rumtidens yta. Nackdelen är att det tar energi eftersom rymdskeppet måste överbrygga gravitationen genom att trotsa gravitationens krökning av rummet istället för att bara följa med (låta sig dras mot Solen).

Gravitationsbrunnen är, om jag har förstått det rätt, bara ett sätt att åskådliggöra Newtons gravitationslag i Einsteins relativitetsteori. Gravitationbrunnen är ett sätt att beskriva gravitation med variablerna tid och rum (som är variabler eftersom endast ljushastigheten är det enda som är konstant enligt Einstein). Ett rymdskepp måste inte färdas i gravitationens riktning vilket i rumtid innebär att rymdskeppet inte behöver färdas längs det krökta rummmets yta. Jag upplever att det är en energifråga och inte en fråga om resväg/restid. Det handlar alltså om hur mycket energi som rymdskeppet kommer att behöva förbruka för att motverka gravitationens påverkan på resvägen/tiden. Ett rymdskepp som faller från planet A till planet B (i Solens riktning) kommer hypotetiskt att kunna segla med gravitationen som vind mellan planeterna. Seglingen måste dock ske längs det krökta rummets yta och missar man målet så drunknar man i Solen.

Dock så måste man i vissa fall (Pluto?) räkna med trigonometri eftersom orbitalerna är vinklade i förhållande till varandra. Även Merkurius omloppsbana ligger snett i förhållande till övriga men det är nog försumbart i sammanhanget. Den här bilden ger perspektiv på resavstånden.

 

[Genesis]

Nja. Det har väl bara betydelse om rymdskeppet ska segla till resmålet med gravitationens hjälp (längs den krökta rumtidens yta)? Om rymdskeppet använder raketmotorerna så åker det ju längs en rät linje mellan planeterna istället för längs det krökta rummets yta.

Bränsleförbrukning återigen. Med tanke på planeternas relativa hastighet och solens gravitation så kommer du att behöva massor av energi för att bromsa i ett sådant scenario. Krilles beskrivning är en mycket mer energieffektiv rutt. Googla på "Interplanetary Transport Network" och "Hohmann transfer". Men i ett scifispel kanske bränsleförbrukning (och stora G-krafter) inte är ett stort problem, och då kan man såklart åka närmaste vägen.

(Och strikt taget måste man ju såklart åka längs det krökta rummets yta, eftersom man annars är utanför rumtiden.)

 

[Harry S]

(Och strikt taget måste man ju såklart åka längs det krökta rummets yta, eftersom man annars är utanför rumtiden.)

Okej. Så raketmotorerna påverkar enbart hur hur snabbt och i vilken riktning man rör sig längs ytan då?

 

[Gurgeh]

Se det som att du sitter i en bil och vill åka till en plats som ligger på andra sidan av en kulle. Den närmaste vägen är att åka rakt igenom kullen, men du kommer att spara väldigt mycket energi om du åker runt kullen, eller över den.

 

[Harry S]

Googla på "Interplanetary Transport Network" och "Hohmann transfer".

Jag har läst på lite om Hohmann Transfer Orbit. Men hohmannbanan verkar inte ha någonting med det krökta rummet att göra utan den verkar ha med himlakropparnas rörelser längs med elipserna i förhållande till varandra att göra. Men visst verkar det vara rätt bana för att minimera bränsleförbrukningen.