Quão longe um humano poderia viajar em um foguete em constante aceleração?

Um foguete Soyuz-2.1a decola em 19 de abril de 2013, com Bion-M №1. Foguetes não aceleram muito mais rápido do que carros ou objetos em queda livre na Terra, mas a principal limitação é que eles não podem manter essa aceleração indefinidamente. Se pudessem, eis o que de repente estaria ao seu alcance. (ROSCOSMOS)

Imagine que você tem tecnologia perfeita e combustível ilimitado. Quão longe você poderia ir?


O voo espacial humano nos trouxe além da Terra, mas podemos nos aventurar ainda mais longe.



O primeiro lançamento do centro espacial Cape Kennedy da NASA foi do foguete Apollo 4. Embora não acelerasse mais rápido que um carro esportivo, a chave para seu sucesso foi que a aceleração foi sustentada por tanto tempo. Os foguetes Saturno V mais tarde levariam a humanidade à Lua. Embora nunca tenhamos nos aventurado mais longe do que a Apollo nos levou todas essas décadas atrás, nosso potencial para explorar o Universo vai muito além do que já realizamos. (NASA)





Imagine que pudéssemos acelerar constantemente na mesma taxa que a força gravitacional da Terra, 9,8 m/s², indefinidamente.

Um foguete de vários estágios que perdesse e ejetasse massa à medida que se movia cada vez mais rápido seria necessário para atingir velocidades próximas à velocidade da luz, como o foguete Super Haas mostrado aqui. Você deve possuir um tipo de combustível supereficiente ou coletar mais combustível ao longo de sua jornada para atingir velocidades relativísticas. Em teoria, uma nave com aceleração constante poderia nos levar mais longe no Universo do que qualquer outra coisa que imaginamos até agora. (DRAGOS MURESAN, SOB C.C.A.-S.A.-3.0)



Enquanto você inicialmente acelera, você se aproximará rapidamente da velocidade da luz.



Um relógio de luz parecerá funcionar de maneira diferente para observadores que se movem em velocidades relativas diferentes, mas isso se deve à constância da velocidade da luz. A lei da relatividade especial de Einstein governa como essas transformações de tempo e distância ocorrem entre diferentes observadores. (JOHN D. NORTON, VIA PITT.EDU/~JDNORTON/TEACHING/HPS_0410/CHAPTERS/SPECIAL_RELATIVITY_CLOCKS_RODS )

Devido à Relatividade Especial de Einstein, o tempo se dilatará e os comprimentos se contrairão.

Um aspecto revolucionário do movimento relativístico, proposto por Einstein, mas previamente construído por Lorentz, Fitzgerald e outros, é que objetos em movimento rápido parecem se contrair no espaço e dilatar no tempo. Quanto mais rápido você se move em relação a alguém em repouso, mais seus comprimentos parecem ser contraídos, enquanto mais o tempo parece dilatar para o mundo exterior. (CURT RENHAW)

À medida que você continua a acelerar, as distâncias e os tempos de viagem para destinos distantes despencarão.

Um dos usos mais eficientes da vida humana para viagens interestelares ou intergalácticas envolve acelerar a uma taxa constante, dar meia-volta e depois desacelerar a uma taxa constante, garantindo que você chegue ao seu destino em velocidades não relativísticas, minimizando o tempo total de viagem do seu perspectiva. (USUÁRIO DO WIKIMEDIA COMMONS P. FRAUNDORF)

Na metade do caminho, simplesmente inverta seu impulso para acelerar na direção oposta para o restante da jornada.

Uma visão logarítmica do nosso Sistema Solar, estendendo-se até as estrelas mais próximas, mostra a extensão do cinturão de asteróides, o cinturão de Kuiper e nossa nuvem de Oort. Levaria uma longa jornada de muitos meses, chegando mesmo a um ano inteiro, de aceleração constante seguida de desaceleração para alcançar até a borda mais interna da nuvem de Oort. (NASA)

Alcançar a Nuvem de Oort interna, no limite do Sistema Solar, leva aproximadamente um ano.

As estrelas Alpha Centauri (canto superior esquerdo), incluindo A e B, fazem parte do mesmo sistema estelar trinário que Proxima Centauri (circulado). Estas são as três estrelas mais próximas da Terra e estão localizadas entre 4,2 e 4,4 anos-luz de distância. Do ponto de vista de um viajante relativista, menos de 4 anos passariam em uma jornada para qualquer uma dessas estrelas. (WIKIMEDIA COMMONS USUÁRIO SKATEBIKER)

Mas é apenas um pouco mais – 4 anos – para chegar ao sistema Alpha Centauri, a 4,3 anos-luz de distância.

Uma viagem relativista em direção à constelação de Órion. À medida que você se aproxima da velocidade da luz, não apenas o espaço parece distorcido, mas sua distância até as estrelas parece contraída e menos tempo passa para você enquanto viaja. StarStrider, um programa de planetário 3D relativístico da FMJ-Software, foi usado para produzir as ilustrações de Orion. Você não precisa quebrar a velocidade da luz para viajar mais de 1.000 anos-luz em menos de 1.000 anos, mas isso é apenas do seu ponto de vista. (ALEXIS BRANDEKER)

Viajar para a Nebulosa de Órion, localizada a mais de 1.000 anos-luz de distância, requer apenas 15 anos.

A região central da Via Láctea em luz visível, com a localização do centro galáctico marcado por E. Siegel. Bilhões de estrelas podem ser encontrados lá, mas mesmo estando a 25.000 anos-luz de distância, poderíamos chegar lá acelerando e desacelerando a uma constante de 9,8 m/s² em apenas 2 décadas, do ponto de vista de um humano em jornada. (JAIME FERNÁNDEZ DE CASTILLOSDESORIA.COM )

Apenas 20 anos de viagem levam você ao centro da Via Láctea, a 25.000 anos-luz de distância.

A Galáxia de Andrômeda reside em nosso grupo local e tem quase o dobro do diâmetro da Via Láctea. Ele está localizado a 2,5 milhões de anos-luz de distância, mas se acelerássemos constantemente em direção a ele a 9,8 m/s², virando para desacelerar no meio da jornada, o alcançaríamos depois de viajar por apenas 30 anos a partir do nosso quadro de referência. (ADAM EVANS/FLICKR)

A chegada à galáxia de Andrômeda, a 2,5 milhões de anos-luz de distância, é possível após apenas 30 anos.

O tamanho do nosso Universo visível (amarelo), juntamente com a quantidade que podemos alcançar (magenta). Se acelerarmos a 9,8 m/s² por aproximadamente 22,5 anos e depois girarmos e desacelerarmos por mais 22,5 anos, poderíamos alcançar qualquer galáxia dentro do círculo magenta, mesmo em um Universo com energia escura. (E. SIEGEL, COM BASE NO TRABALHO DOS USUÁRIOS DO WIKIMEDIA COMMONS AZCOLVIN 429 E FRÉDÉRIC MICHEL)

Na verdade, você poderia alcançar qualquer galáxia atualmente dentro de 15 bilhões de anos-luz após apenas 45 anos de viagem.

Diferentes fotos de uma simulação da fusão das galáxias Via Láctea e Andrômeda. Enquanto alguém em uma jornada relativista pode envelhecer apenas anos ou décadas, alguém que permanece em repouso experimentará o tempo sem dilatação; em 4 a 7 bilhões de anos, a Via Láctea e Andrômeda se fundirão, enquanto o Sol se tornará uma gigante vermelha e morrerá. Qualquer pessoa que retorne após uma longa viagem de ida encontrará sua casa significativamente envelhecida e irrevogavelmente alterada. (NASA, ESA, Z. LEVAY, R. VAN DER MAREL, T. HALLAS E A. MELLINGER)

As viagens distantes são irrevogavelmente de sentido único, à medida que bilhões de anos se passam na Terra.


Principalmente Mute Monday conta uma história científica sobre o Universo em visuais, imagens e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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