La aceleración constante no sirve para viajar a la velocidad de la luz

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Pregunta

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El reciente artículo sobre cómo la gravedad siempre "funciona" en las películas de ciencia ficción me hizo pensar. ¿Recuerda al pobre hombre que en la década de 1950 que se montó en un trineo de cohetes para ver cuántas fuerzas "g" podía soportar un ser humano? En la grabación de las pruebas se veía cómo su cara se aplastaba y retorcía a medida que su velocidad aumentaba. Era obvio que los seres humanos no podían pasar de cero a velocidades relativistas instantáneamente sin convertirse en pasta biológica. Así que, suponiendo que una persona, después de alcanzar la órbita, quisiera acelerar sin problemas desde una aceleración de 1 g hasta la velocidad de la luz, ¿cuánto tiempo tardaría?

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Y mientras lo hace, ¿experimentaría una existencia gravitatoria normal similar a la vivida durante la navegación en la que la pared posterior de la nave espacial hace de suelo? Quizás entonces los viajeros espaciales podrían desayunar un tazón de cereales, como es natural. - Clayton

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La respuesta de Neel

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Para los que no lo sepan, Clayton se refiere al capitán de la Fuerza Aérea de EE. UU. Eli Beeding Jr., que en 1958 se subió a un trineo impulsado por cohetes traseros como parte de un programa militar para aprender más sobre los efectos de las fuerzas g sobre el cuerpo humano. El acelerómetro en su pecho registró 82,6 g mientras el trineo aceleraba a aproximadamente 55 kilómetros por hora en 0,1 segundos. Beeding perdió el conocimiento, pero por suerte no sufrió nada más que algunos moratones en la espalda.

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Las fuerzas g pueden causar estragos en el cuerpo humano. (La serie de televisión The Expanse ilustra muy bien lo tortuoso que puede ser este proceso). Cuando las fuerzas g se experimentan verticalmente, de la cabeza a los pies (como los astronautas cuando viajan al espacio), la sangre se mueve desde la cabeza hacia las extremidades, lo que provoca pérdida de visión o incluso del conocimiento. La fuerza física en sí ejerce una inmensa presión sobre la piel, los músculos y los huesos, y durante un período prolongado podría resultar devastadora.

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La sensación física de las fuerzas g que actúan sobre nuestro cuerpo no son un efecto de la velocidad, sino de la aceleración. Cuando viajamos en un coche o volamos en un avión comercial, sentimos que la fuerza g empuja nuestro cuerpo solo cuando el vehículo está acelerando. En cuanto alcanza la constante velocidad de crucero, todo vuelve a parecer normal.

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Si aceleramos a una velocidad suficientemente rápida como para producir 1 g constante, entonces seguro que podríamos crear una gravedad artificial similar a la de la Tierra. Desde el marco de referencia de la Tierra, si aceleramos a una velocidad constante de 1 g, alcanzaríamos la velocidad de la luz en aproximadamente un año, habiendo cubierto alrededor de 0,5 años luz de distancia. (Pero para los pasajeros dentro de una nave espacial el tiempo transcurrirá de una manera diferente). Mientras se va acercando casi a la velocidad de la luz, en teoría, sería posible tomar el desayuno de los campeones igual que en la Tierra.

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Por otro lado, hay que estar preparado para desacelerar adecuadamente a medida que se llega al destino. Esto podría llevar meses o incluso años, en función de lo que sea tolerable para los viajeros de la nave espacial. Si quiere recrear un ento o de 1 g de nuevo, entonces básicamente se debería planificar un año de desaceleración en el camino hacia el destino.

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Y la verdad es que si fuéramos capaces de acelerar suficientemente rápido para alcanzar casi la velocidad de la luz en aproximadamente un año, entonces sería razonable pensar que probablemente sería posible alcanzar esa velocidad más rápidamente con las fuerzas g aún más altas. Sería tentador, pero de nuevo, los seres humanos no están realmente diseñados para manejar todo eso. El director de la NASA Quest, Bruce Thompson, dijo una vez a Gizmodo: "Imaginemos el viaje a Marte, acelerando todo el camino a 3 gravedades. Pesaríamos el triple de nuestro peso normal durante el viaje y apenas podríamos move os. Los tejidos se [...] romperían, los capilares también y el corazón tendría que realizar muchas veces su trabajo correspondiente. No podríamos estar en buena forma al llegar". Desde luego que eso no es algo previsto por la naturaleza.

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