Flux capacitor

Aby odpowiedzieć na zapytanie, przeanalizujmy sytuację krok po kroku, korzystając z zasad szczególnej teorii względności i efektu dylatacji czasu związanego z podróżą kosmiczną przy stałym przyspieszeniu.
Dane początkowe:
Wiek kosmonautek: Kobiety mają 15 lat w chwili startu misji.
Czas podróży (czas właściwy): Podróż składa się z czterech etapów, każdy trwający 13 lat według czasu na pokładzie statku:
Przyspieszanie z 1g przez 13 lat.
Hamowanie z 1g przez 13 lat (do zatrzymania w punkcie docelowym).
Przyspieszanie z 1g przez 13 lat (powrót w stronę Ziemi).
Hamowanie z 1g przez 13 lat (zatrzymanie na Ziemi).
Łączny czas właściwy dla kosmonautek:
4 \times 13 = 52
lata.
Wiek kosmonautek po powrocie:
15 + 52 = 67
lat.
Katedry: Zbudowane w momencie urodzenia kobiet, więc w chwili startu misji (gdy kobiety mają 15 lat) katedry mają 15 lat.
Przyspieszenie:
1g \approx 9,8 \, \text{m/s}^2
, sztucznie utrzymywane podczas całej podróży.
Cel: Obliczyć, o ile lat kobiety będą młodsze od katedr po powrocie, co wymaga wyznaczenia czasu, jaki upłynie na Ziemi.
Problem relatywistyczny:
Podczas podróży z przyspieszeniem 1g przez tak długi czas (13 lat na segment), statek osiąga prędkości bliskie prędkości światła (
c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}
), co powoduje znaczną dylatację czasu. Czas właściwy (
\tau
) mierzony na statku jest krótszy niż czas koordynowany (( t )) mierzony na Ziemi. Musimy obliczyć ( t ) dla każdego segmentu podróży i zsumować wyniki.
Wzór na czas koordynowany:
Dla ruchu z jednostajnym przyspieszeniem własnym ( a ), związek między czasem na Ziemi ( t ) a czasem właściwym
\tau
jest dany wzorem:
t = \frac{c}{a} \sinh\left(\frac{a \tau}{c}\right)
gdzie:
c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}
– prędkość światła,
a = 9,8 \, \text{m/s}^2
– przyspieszenie grawitacyjne Ziemi,
\tau = 13
lat – czas właściwy dla jednego segmentu,
\sinh(x) = \frac{e^x - e^{-x}}{2}
– funkcja hiperboliczna.
Krok 1: Obliczenie
a \tau / c
Najpierw przekształcamy jednostki, aby
a \tau / c
było bezwymiarowe:
\tau = 13
lat =
13 \times 3,156 \times 10^7 \, \text{s} \approx 4,1028 \times 10^8 \, \text{s}
(przyjmując rok = 3,156 × 10^7 sekund),
a = 9,8 \, \text{m/s}^2
,
c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}
.
a \tau = 9,8 \times 4,1028 \times 10^8 \approx 4,0207 \times 10^9 \, \text{m/s}
\frac{a \tau}{c} = \frac{4,0207 \times 10^9}{3 \times 10^8} \approx 13,4023
Krok 2: Obliczenie
\sinh(13,4023)
Ponieważ
x = 13,4023
jest duże,
\sinh(x) \approx \frac{e^x}{2}
(gdyż
e^{-x}
staje się pomijalne):
e^{13,4023} = e^{13} \times e^{0,4023}
,
e^{13} \approx 4,4241 \times 10^5
,
e^{0,4023} \approx 1,4953
(obliczone za pomocą szeregu Taylora lub kalkulatora),
e^{13,4023} \approx 4,4241 \times 10^5 \times 1,4953 \approx 6,615 \times 10^5
.
Zatem:
\sinh(13,4023) \approx \frac{6,615 \times 10^5}{2} \approx 3,3075 \times 10^5
Krok 3: Obliczenie
c / a
\frac{c}{a} = \frac{3 \times 10^8}{9,8} \approx 3,0612 \times 10^7 \, \text{s}
Przeliczmy na lata:
\frac{3,0612 \times 10^7}{3,156 \times 10^7} \approx 0,9699 \, \text{lat}
Krok 4: Czas na Ziemi dla jednego segmentu
t_{\text{segment}} = \frac{c}{a} \sinh\left(\frac{a \tau}{c}\right) \approx 3,0612 \times 10^7 \, \text{s} \times 3,3075 \times 10^5 \approx 1,0124 \times 10^{13} \, \text{s}
Przeliczmy na lata:
t_{\text{segment}} = \frac{1,0124 \times 10^{13}}{3,156 \times 10^7} \approx 3,2089 \times 10^5 \, \text{lat} \approx 320890 \, \text{lat}
Dla jednego segmentu (np. 13 lat przyspieszania) na Ziemi upływa około 320 890 lat.
Krok 5: Całkowity czas na Ziemi
Podróż składa się z czterech identycznych segmentów (dwa na trasę w jedną stronę, dwa na powrót), każdy trwający 13 lat czasu właściwego:
Przyspieszanie na zewnątrz: ~320 890 lat,
Hamowanie na zewnątrz: ~320 890 lat,
Przyspieszanie powrotne: ~320 890 lat,
Hamowanie powrotne: ~320 890 lat.
Całkowity czas na Ziemi:
t_{\text{całkowity}} = 4 \times 320890 \approx 1 283 560 \, \text{lat}
Wiek po powrocie:
Kosmonautki: Startują w wieku 15 lat, podróż trwa 52 lata ich czasu, więc po powrocie mają
15 + 52 = 67
lat.
Katedry: W chwili startu mają 15 lat (bo zbudowano je, gdy kobiety się urodziły). Po powrocie ich wiek to:
15 + 1 283 560 \approx 1 283 575 \, \text{lat}
Różnica wieku:
Różnica między wiekiem katedr a wiekiem kobiet:
1 283 575 - 67 = 1 283 508 \, \text{lat}
Kobiety są młodsze od katedr o około 1 283 508 lat. Ponieważ liczba jest duża, a dane są przybliżone (np. ( g ) jako 9,8 m/s²), możemy zaokrąglić do 1 284 000 lat dla uproszczenia i zgodności z typową precyzją w takich obliczeniach.
Odpowiedź:
Kobiety kosmonautki będą młodsze od kamiennych katedr Lefebrystów na Ziemi o około 1 284 000 lat.

Komentarz

  • edytowano 11 kwietnia
    Tlenek glinu nie osadzi się w dyszach jeśli będą wolframowe i bardzo gorące, ewentualnie lżejsze gazy wyrzucą tlenek na zewnątrz. Rozważam silniki metan / tlen jako tanie i pozwalające bezpiecznie przewozić dowolną ilość metanu. Silniki hybrydowe, oparte na pyle glinowym i gazie palnym byłyby istotne, ale marginalne w razie ich awarii, gdyby coś poszło źle misja zostanie drastycznie skrócona i oparta o łatwiejsze rozwiązanie metan / tlen. Po powrocie ludzkość może nie istnieć, jak wysłać flotyllę monstrualnych statków z milionem ludzi, żeby po powrocie ich dzieci mogły dysponować większą pulą genową niż Islandia? Zamierzamy zbudować jeden statek dla miliona ludzi, każda osoba potrzebuje 100 metrów sześciennych kubatury przestrzeni życiowej. Chcemy uniknąć licznej floty, statek powstanie na orbicie Słońca i stamtąd go wystrzelimy, początkowo jak z procy, potem 1g będą wytwarzać silniki albo hamownice. Być może statek trzeba zbudować na obicie możliwie blisko Ziemi? Może użyć żelaza z Marsa, żeby nie obniżyć masy Ziemi?
    ***********************************************************************************
    Poniżej przedstawiam analizę strategiczną, inżynieryjną i logistyczną rozważanego podejścia do zbudowania jednego monstrualnego statku kosmicznego dla miliona ludzi, z systemem napędowym opartym głównie na silnikach metan/tlen oraz ewentualnym uzupełnieniem hybrydowym z wykorzystaniem pylem glinianym. W analizie uwzględniono kwestie dotyczące lokalizacji budowy, wykorzystania surowców kosmicznych oraz wymagań związanych z zapewnieniem odpowiedniej puli genowej po powrocie.

    ## 1. Napęd i Wykorzystanie Paliwa

    ### a) Silniki metan/tlen jako podstawa napędu
    - **Ekonomia i logistyka paliwa:**
    Metan (CH₄) w połączeniu z tlenem jest obiecujący z punktu widzenia magazynowania i transportu – jest dużo bardziej „praktyczny” niż wodór, zwłaszcza jeśli chodzi o przechowywanie przez długie okresy w warunkach kosmicznych (niskie temperatury poza zbliżeniem do Słońca pomagają utrzymać paliwo w stanie ciekłym lub na tyle chłodnym, by uprościć magazynowanie).
    - **Bezpieczeństwo operacyjne:**
    Systemy oparte na metanie oferują większe bezpieczeństwo operacyjne, gdyż metan ma wyższą gęstość energii przy mniejszym problemie przelotowych strat paliwa typowych dla bardzo lekkich gazów. W kontekście misji, w której ewentualna awaria systemu hybrydowego miałaby znaczące konsekwencje, wybór metan/tlen pozwala na oparcie głównego ciągu na sprawdzonym i stosunkowo tanim rozwiązaniu.

    ### b) Hybrydowe rozwiązania z dodatkiem pylem glinianym
    - **Idea uzupełnienia:**
    Wprowadzenie glinowego pyłu do mieszanki spalinowej ma na celu dodatkowe zwiększenie temperatury spalania i – teoretycznie – chwilowe wzrosty ciągu. Stosując wolframowe, bardzo gorące dysze, można kontrolować, aby produkty reakcji (w tym tlenek glinu) były albo przepuszczane na zewnątrz, albo wypierane przez lżejsze gazy.
    - **Marginalny charakter systemu:**
    Rozwiązanie hybrydowe miałoby charakter „boostera” lub systemu pomocniczego – w sytuacjach awaryjnych, gdyby system główny zawiódł, misja mogłaby być skrócona, ale podstawa oparta na metanie/tlenie zapewniłaby dalszą możliwość transportu oraz spawania manewry.
    - **Optymalizacja mieszaniny:**
    Kluczowe będzie precyzyjne dobranie stosunku metanu, tlenu oraz pyłu glinowego lub potencjalnie innego utleniacza, by uzyskać stabilny przepływ spalin o optymalnym Isp (impulsie właściwym) przy zachowaniu odpowiedniej temperatury oraz minimalizacji osadów wewnątrzdyszowych.

    ---

    ## 2. Aspekty Konstrukcyjne Statku i Lokalizacja Produkcji

    ### a) Przestrzeń życiowa i wymagania dla 1 mln osób
    - **Kubatura:**
    Przy założeniu 100 m³ na osobę mamy 100 milionów metrów sześciennych przestrzeni życiowej. W porównaniu z floty wielkoskalowych statków taki jeden statek pozwala uniknąć problemów związanych z podziałem puli genowej, umożliwiając większą spójność społeczno-genetyczną.
    - **Rozwiązania konstrukcyjne:**
    Aby zapewnić niezbędną przestrzeń i dodatkowe systemy wspierające życie przez dekady, statek będzie musiał być konstruowany modułowo, z zaawansowanymi systemami podtrzymywania życia, ochrony przed promieniowaniem oraz autonomicznymi systemami zarządzania.

    ### b) Lokalizacja budowy statku – orbita czy poza układem Ziemskim?
    - **Budowa na orbicie:**
    Konstruowanie statku na orbicie Słońca lub w pobliżu Ziemi, np. w strefach Lagrange’a, ma niewątpliwe zalety logistyczne:
    - **Uniknięcie masowych zmian masy Ziemi:** Budowa statku poza Ziemią (na przykład w pobliżu jej orbity lub na orbicie geostacjonarnej) eliminuje problem wydobycia surowców, które mogłyby wpłynąć na masę planety.
    - **Lepsza dostępność do surowców:** W przypadku wykorzystania żelaza czy innych metali z Marsa lub asteroid, łatwiej jest wykorzystać lokalne zasoby kosmiczne zamiast obciążać ekosystem planety.
    - **Obiekt budowy:**
    Obudowa statku – mając na uwadze ogromną masowość i wymagania strukturalne – może być wykonana z materiałów takich jak żelazo czy stopy tytanu pozyskane z Marsa lub asteroid. Dzięki temu nie tylko zmniejszysz wpływ na Ziemię, ale również wykorzystasz surowce, które są tańsze i dostępne w innych częściach Układu Słonecznego.

    ### c) Wybór surowców – Mars czy Ziemia?
    - **Wykorzystanie żelaza z Marsa:**
    Korzystanie z żelaza z Marsa ma podwójną zaletę: nie obniżasz masy Ziemi, co może być istotne w kontekście stabilności orbity i oddziaływania grawitacyjnego, a także potencjalnie upraszcza proces budowy statku w środowisku, w którym masowe procesy przemysłowe są mniej krytyczne z punktu widzenia ekonomicznego (szczególnie w erze, gdzie AI, robotyka i anarchokapitalizm staną się dominującymi siłami gospodarczymi).

    ---

    ## 3. Strategia Operacyjna Misji

    ### a) Start z orbity i fazy napędu
    - **Faza „procy”:**
    Wstępny wyrzut statku z orbity – możliwy przy użyciu technologii opartych na kinetycznym „wystrzeliwaniu” lub konwencjonalnych manewrach orbitalnych – umożliwi start bez konieczności pokonywania ciężaru grawitacji z powierzchni planety.
    - **Ciągła akceleracja 1g:**
    Silniki metan/tlen (ze wspomagającym systemem hybrydowym) zostaną uruchomione w trybie ciągłego przyspieszenia i hamowania (odpowiednio w fazach rozpędzania i zwalniania), co przy 1g zapewni komfortową grawitację na pokładzie oraz systematyczne przeliczanie trajektorii w długoterminowej podróży.

    ### b) Redundancja i bezpieczeństwo
    - **Modułowy układ napędowy:**
    Zaprojektowanie statku z nadmiarowymi systemami napędowymi, gdzie główny ciąg pochodzi z metanowo-tlenowych silników, a system hybrydowy działa jako booster, gwarantuje elastyczność operacyjną.
    - **Procedury awaryjne:**
    Przy ewentualnej awarii systemu hybrydowego lub innego komponentu, główny system oparty na metanie/tlenie powinien umożliwiać skrócenie misji, ale jednocześnie zapewniać bezpieczny powrót – co jest kluczowe, jeśli ludzkość po powrocie ma utrzymać wystarczającą różnorodność genetyczną.

    ---

    ## 4. Podsumowanie i Rekomendacje

    1. **Napęd:**
    - **Główna technologia:** Silniki metan/tlen oferują ekonomikę i niezawodność, co czyni je podstawowym wyborem ze względu na łatwość przechowywania paliwa oraz sprawdzoną historię użycia.
    - **System hybrydowy:** Dodatkowe systemy z pylem glinowym, zaprojektowane z myślą o marginalnym, ale potencjalnie wzmacniającym efekcie ciągu, mogą być wartościowym uzupełnieniem – pod warunkiem odpowiednio wysokich temperatur dysz (np. wolframowych) i kontrolowanych warunków spalania.

    2. **Konstrukcja statku:**
    - **Pojedynczy, ogromny statek:** Wielkość statku (100 m³ na osobę, łącznie 100 mln m³) jest ambitna, ale umożliwia scentralizowaną kontrolę genetyczną i logistyczną.
    - **Lokalizacja budowy:** Budowa statku poza Ziemią – np. na orbicie Słońca lub w pobliżu Ziemi w punktach Lagrange’a – jest korzystniejsza z punktu widzenia wykorzystania surowców (np. żelazo z Marsa) oraz minimalizacji wpływu na ziemską grawitację.

    3. **Wykorzystanie surowców kosmicznych:**
    - **Żelazo z Marsa:** Użycie marsjańskiego żelaza lub materiałów z asteroid pozwoli obniżyć presję na ziemskie zasoby i potencjalnie zmniejszyć koszty logistyczne oraz masę systemu konstrukcyjnego.

    ---

    ## Wnioski

    Projekt zakładający budowę jednego monstrualnego statku kosmicznego dla miliona ludzi, z główną technologią napędową opartą na metanie/tlenie i ewentualnie uzupełnianą systemami hybrydowymi z pylem glinowym, jest ambitnym przedsięwzięciem, osadzonym w założeniach post-technologicznego społeczeństwa (anarchokapitalizm, era obfitości).
    - **Optymalizacja układu spalania** – poprzez wykorzystanie wysokotemperaturowych, wolframowych dysz – pozwoli na minimalizację osadzania się tlenku glinu, przy jednoczesnym wykorzystaniu dodatkowej energii z reakcji alumino-oksydacyjnych.
    - **Budowa na orbicie z wykorzystaniem surowców spoza Ziemi** – pozwoli na minimalizację wpływu na masę i stabilność planety, jednocześnie dając dostęp do tańszych i łatwiej dostępnych materiałów.
    - **Redundancja i elastyczność:** Kluczowym elementem jest zapewnienie rezerwowych systemów napędowych, co pozwoli na przeprowadzenie ewentualnych skrótów misji w sytuacjach awaryjnych – co jest krytyczne przy misjach tak długotrwałych (52 lata).

    Przy zachowaniu powyższych założeń i odpowiednio zaawansowanej inżynierii systemów, cały projekt – mimo swojej ekstremalnej skali – może być technologicznie realny w świecie, w którym postęp oparty jest na robotyzacji, AI oraz dynamicznie rozwijających się rozwiązaniach autonomicznych, a flota osadzona na orbicie Słońca wykorzystuje zasoby kosmiczne w sposób efektywny i ekonomiczny.

  • Technicznie to jest banał, to tylko kwestia pieniędzy.
    Za 5 lat będą roboty i nie będzie biurokracji, gospodarka rozgrzeje się do nadfioletowego.

  • edytowano 11 kwietnia

    Za 5 lat era robotów i obfitości pozwoli sfinansować wielkie przedsięwzięcia

    Za 200 lat biocyborgi z kwantowymi mózgami będą nas niańczyć jak byśmy byli zwierzętami domowymi

    "I'm Gonna Read Your Thoughts" (Flux Capacitor Scene) - Back To The Future (1985) Movie CLIP HD

    Back to the Future (1985) - 1.21 Gigawatts Scene | Movieclips
    ChatGPT liczy identycznie jak Grok / X !:

    W chwili rozpoczęcia podróży kobiety będą miały 15 lat. Kiedy się urodzą, na Ziemi powstaną kamienne katedry, aby oznaczyć ten punkt w ziemskim czasie. Podróż to 13 lat rozpędzania się poprzez oddalanie się od Słońca z przyspieszeniem 1g, 13 lat na stopniowe wyhamowanie z opóźnieniem 1g, 13 lat na powrót do połowy odległości od początku podróży z przyspieszeniem 1g i na koniec 13 lat na wyhamowanie z przyspieszeniem 1g przed lądowaniem w Układzie Słonecznym. Po powrocie do Układu Słonecznego, o ile lat kobiety będą młodsze od katedr na Ziemi?
    ________________________________________________________________________________
    Przyjmując, że każdy z czterech etapów podróży (przyspieszanie i hamowanie) trwa 13 lat w zegarze pokładowym (czyli mierzonym przez załogę), całkowity czas własny statku wyniesie 52 lata. Jednak przy ciągłym przyspieszaniu (lub hamowaniu) 1g w warunkach relatywistycznych dochodzi do ogromnej dylatacji czasu – czas mierzony w układzie odniesienia Ziemi (czyli czas „kathedralny” :joy: :mrgreen: ) jest wtedy znacznie dłuższy.

    Dla ruchu jednostajnie przyspieszonego z przyspieszeniem \(a\) (przyjmując \(a=1g \approx 9,81\) m/s²) zależność między czasem własnym \(\tau\) (na statku) a czasem w układzie inercjalnym \(t\) (na Ziemi) wynosi:
    \[
    t = \frac{c}{a} \sinh\!\left(\frac{a\,\tau}{c}\right)
    \]
    gdzie \(c\) to prędkość światła. Dla wartości 1g obliczamy:
    \[
    \frac{c}{a} \approx \frac{3\times10^8~\text{m/s}}{9,81~\text{m/s}^2} \approx 3,06\times10^7~\text{s} \approx 0,97~\text{lat}.
    \]
    Przy \(\tau = 13\) lat mamy:
    \[
    \frac{a\,\tau}{c}\approx \frac{13}{0,97}\approx 13,4.
    \]
    Funkcja \(\sinh(13,4)\) wynosi rzędu \(3,3\times10^5\), więc
    \[
    t \approx 0,97~\text{lat} \times 3,3\times10^5 \approx 320\,000~\text{lat}
    \]
    dla jednego etapu przyspieszania (lub hamowania).

    Ponieważ mamy cztery takie etapy, całkowity czas, który upłynie na Ziemi, wyniesie:
    \[
    4 \times 320\,000~\text{lat} \approx 1\,280\,000~\text{lat}.
    \]

    W rezultacie, gdy załoga rozpoczyna podróż – kobiety mają 15 lat – a po powrocie na statek, w zegarze pokładowym minęło 52 lata, to ich wiek będzie wynosił około 67 lat (15 + 52). Tymczasem na Ziemi upłynie około 1,280,000 lat.

    Oznacza to, że kobiety będą młodsze od „kamiennych katedr” (czyli konstrukcji utrwalonych na Ziemi) o:
    \[
    1\,280\,000~\text{lat} - 52~\text{lat} \approx 1\,279\,948~\text{lat}.
    \]

    W przybliżeniu można zatem stwierdzić, że po powrocie kobiety będą młodsze od ziemskich zabytków o około 1,3 miliona lat.

    Ile lat liczy sobie Homo Sapiens?

    Doświadczenia takie jak odkrycia w jaskini Jebel Irhoud w Maroku, gdzie znaleziono szczątki o wieku około 315 tysięcy lat, wskazują, że początki naszej linii rozwojowej sięgają właśnie tego okresu.

Zostaw komentarz

PogrubionyKursywaPrzekreślenieLista numerowanaLista nieuporządkowana
Emoji
Attach file
Attach image
Wyrównaj do lewejWyśrodkujWyrównaj do prawejPrzełącz widok HTMLPrzełącz pełna stronaPrzełącz światła
Upuść obraz/plik