Os alienígenas aquáticos e os efeitos da aceleração no vôo espacial

A resposta é não; eles nem mesmo serão capazes de suportar os limites normais de aceleração humana. Não por causa da pressão (induzida pela aceleração constante ), mas por causa da mudança de momentum em seu meio ambiente (causada pelas mudanças repentinas em aceleração, especialmente no início do lançamento).

Um experimento simples que explica isso (não tente isso em casa edite – por razões éticas, não porque eu esteja preocupado com os resultados ); pegue um pequeno aquário e coloque um lagarto nele, feche a tampa e sacuda-o. Depois disso, o lagarto ficará dolorido e um pouco irritado com você, mas estará vivo. aquário cheio de água e um peixinho dourado, sele o topo e sacuda-o. Seu peixe morrerá, quase instantaneamente.

Edição adicional – Outra analogia que você pode considerar aqui são as ondas de choque causadas por Pesca explosiva , que também causa grandes mudanças na dinâmica em um curto período de tempo.

Por quê? Porque a água não é compressível médio (e é muito denso). Em qualquer colisão, o objeto mais deformável é aquele que também absorve o máximo possível da energia cinética do impacto. É por isso que os carros modernos são tão “frágeis” em comparação com os carros mais antigos e, conseqüentemente, muito mais seguros. Em um acidente, o carro quebra de modo que absorve o máximo de energia cinética possível, antes de transferir o equilíbrio para você. Carros mais antigos e mais rígidos não fazem isso e, como resultado, muitas pessoas descobriram o que ser o objeto mais deformável em uma colisão realmente significava antes de morrer.

O ar é muito compressível (leia-se como deformável em esta resposta) o que significa que pode absorver muita energia em comparação com sua massa. Infelizmente, isso não significa muito porque sua densidade é muito baixa, então os dois tendem a se equilibrar. Mesmo assim, nosso lagarto só precisa se preocupar em ser o objeto deformável toda vez que bate em uma parede do aquário. Prenda-o e ele ficará muito melhor (daí os cintos de segurança).

Seu peixe, por outro lado, está em um meio que não é apenas incompressível, mas muito denso. Isso significa que vai precisar de MUITO mais energia para lançar toda aquela água por causa da massa e, mais importante, a mudança repentina da aceleração vai jogar toda aquela massa não compressível em sua direção assim que você começar a acelerar, provavelmente esmagando você. Isso também significa que qualquer forma de manobra no espaço ou problemas de motor que causem vibrações ou tremores significativos são motivo de preocupação devido a mudanças rápidas e grandes de momentum, além da aceleração constante ao longo da linha do eixo.

O problema com o raciocínio em sua pergunta é que flutuabilidade não é a mesma coisa que pressão.A flutuabilidade é a densidade relativa , enquanto a pressão é a força de uma massa sendo aplicada contra você (esta é uma simplificação, mas funcionalmente correta). Claro, a pressão nas profundezas do oceano pode ser extrema, mas também pode ser introduzida em suas criaturas lentamente – elas não vão instantaneamente de 10m a 1000m de profundidade, e isso as mataria. Mas, em um foguete, é exatamente isso que você está pedindo que eles suportem.

Eles seriam muito melhores em alguma forma de gel, que lhes permite respirar, mas é mais leve e pode absorver a maior parte do impacto para eles. A água não é o melhor meio para se encontrar quando se depara com uma aceleração repentina.

Comentários

• Os comentários não são para discussão extensa; esta conversa foi movida para o chat .
• a experiência que você propõe é um pouco trapaça. você nos aconselha a não experimentar e suspeito que também ‘ não o fez. então, por que devemos acreditar em sua conclusão? (aka citação necessária)
• Colocando de forma diferente: como voar um foguete é como voar em uma explosão permanente, voar um foguete em um tanque de peixes é como pescar dinamite permanente?
• I ‘ Estou cético em relação à sua afirmação de que o lagarto escapará ileso depois de ser jogado contra as laterais do aquário enquanto ‘ é abalado. Se esta foto for legítima, então este peixe dourado sobreviveu caindo 1 m no chão em seu aquário. A desaceleração repentina no final não ‘ t parecia ser fatal.
• Tenho que discordar dessa resposta. Por um lado, tenho essas ‘ s reservas sobre o resultado. Além disso, ‘ é completamente diferente da aceleração em voos espaciais, porque a tigela está sendo sacudida para frente e para trás. Uma tigela constantemente acelerada em uma direção não terá ondas de pressão se propagando através dela, pois ela ‘ é idêntica a um corpo de água situado em um planeta com uma aceleração gravitacional diferente. Finalmente, a comparação com a pesca com dinamite é completamente sem sentido, uma vez que as acelerações envolvidas são muitas ordens de magnitude maiores do que aquelas encontradas em voos espaciais.

Supondo que a espaçonave esteja totalmente cheia de água (ou seja, sem espaços de ar), haverá dois efeitos experimentados pelos alienígenas.

Em primeiro lugar, o efeito da aceleração em a massa de água na nave espacial. Para qualquer aceleração significativa, haverá um gradiente na pressão da água ao longo do eixo de aceleração. Considere uma nave espacial de 200 m de comprimento, com aceleração de 10 g. Na “frente” da nave, a pressão da água será desprezível, na extremidade traseira seria equivalente à encontrada na Terra a uma profundidade de cerca de 2 km (cerca de 200 Atmosferas). Se a espaçonave desacelerasse no mesmo ritmo, haveria uma reversão quase instantânea; do gradiente de pressão (agora insignificante na parte traseira da nave e 200 Atmosferas na frente). Essas pressões aumentariam em um navio mais longo ou com acelerações mais altas – 500 m de comprimento e 20 g dariam a você quase instantâneos 1000 atmosferas. Equivalente a mergulhar quase instantaneamente no fundo da trincheira das Marianas! Portanto, se a criatura dependesse de bexigas natatórias para moderação de flutuabilidade, ela teria grandes problemas (os peixes do fundo do mar não ficam bem quando são dragados para a superfície rapidamente). A deflagração interna na nave espacial poderia resolver este problema, mas então seria muito difícil abrir / fechar portas e mover-se durante a aceleração.

Em segundo lugar, haveria o efeito da aceleração dentro do corpo da própria criatura. As criaturas terrestres frequentemente experimentam uma aceleração local significativa e tremendo como resultado de pulos, quedas, etc., portanto evoluíram de forma que órgãos internos de densidade variável são constrangidos em posição contra essas forças. Uma criatura do mar, dependendo de seu modo normal de transporte dentro da água, pode não ser submetidos a esses efeitos de aceleração / choque em sua vida normal (considere uma água-viva, por exemplo). Então, se eles estão acostumados a serem amortecidos na água, seus internos podem ser mais sensíveis à aceleração do que os nossos.

Então a resposta dependeria do s peculiares da criatura. Toninha muscular, de mergulho profundo – talvez. Água-viva flutuante e flexível – provavelmente não.

Comentários

• O problema de estar na frente ou atrás do navio pode certamente ser resolvido por ficar no meio do navio durante a aceleração e a desaceleração.
• Você não está se esquecendo de que somos principalmente água não compressível? Mudanças súbitas de pressão são perigosas para nós porque não dão aos espaços de ar em nossos corpos (pulmões, seios da face, ouvido interno …) tempo para igualar sua pressão à pressão ambiente.Os gases dissolvidos são um problema, somente depois de você ter tido tempo para absorvê-los a uma pressão relativamente maior do que aquela à qual você está subsequentemente exposto (Doença de descompressão). Supondo que esses alienígenas tenham evoluído sem tais espaços aéreos e as mudanças de pressão sejam graduais, certamente o melhor alienígena seria como uma água-viva?
• A confusão interna evitaria que um alienígena fosse exposto a pressão adicional de corpos dágua excessivamente grandes agindo sobre eles, mas eles ainda serão expostos à força-g. O efeito fisiológico disso é puxar o sangue de nosso sistema circulatório para longe ou em direção ao nosso cérebro, dependendo da orientação de cada um para a aceleração. Isso seria o mesmo, independentemente do meio em que você está nadando (ou amarrado). Um alienígena sem um sistema circualtório como o nosso, certamente estaria imune?
• de que tipo de naves você está sonhando? 500m, 20g parece extremamente fantástico. i ‘ d olhar mais para as dimensões de uma cápsula de soyuz. uma altura de água de talvez 2 m.
• @chasly No meio de um navio desse comprimento sugeri que a pressão máxima seria a metade da pressão máxima nas extremidades. Portanto, a alta aceleração ainda resultaria em pressões significativas. .

Eles apenas experimentarão um aumento na pressão da água? Eles estão acostumados a lidar com mudanças extremas de pressão quando mergulham fundo e voltam para perto da superfície do oceano. Portanto, com certeza a alta aceleração não os incomodará.

Os maiores problemas surgirão sempre que houver diferenças de densidade em seus corpos. Pense em colocar um cubo de aço dentro um molde de gelatina. Conforme você os submete a uma pressão mais alta, nada de ruim acontece (não há bolsas de ar para serem comprimidas).

Mas conforme você acelera, você está mudando as forças no limite onde o mudanças de densidade. O cubo de aço mais denso quer estar no “fundo” da bandeja. Conforme você aumenta o campo gravitacional local, maiores são as tensões necessárias para manter densidades fora de ordem.

Faça o criaturas têm ossos? Sensíveis, mas órgãos leves? Órgãos complexos com vários tecidos de diferentes densidades? Quanto maior a aceleração, maiores as forças que aparecem dentro deles.

Em estudos humanos, os maiores danos nos limites alcançado não foi com os pulmões ou outros aspectos dos espaços vazios, mas com a retina. Isso ocorre inteiramente dentro de um recipiente de líquido fechado, mas ainda está sujeito a danos em altas acelerações.

Sim, eles serão capazes de lidar com acelerações mais altas. Isso foi respondido por Steve e AlexP nos comentários (possivelmente outros também)

Primeiro, é útil inverter a questão, por que criaturas que respiram ar sofrem mais com a aceleração do que criaturas aquáticas? Imagine está abaixo de 10g de aceleração no ar. Também digamos que seu sangue é água para simplificar as coisas. O aumento de pressão em seus pés: $$ \ begin {align} \ Delta P & = \ rho g \ Delta h \\ & \ approx (1000) (10 \ vezes 10) (2) \\ & = 200kPa \\ & = 2bar \ end {align} $$

Considerando que a pressão do ar externo aumenta em seus pés: $$ \ begin {align } \ Delta P & = \ rho g \ Delta h \\ & \ approx (1) (10 \ vezes 10) (2 ) \\ & = 200Pa \\ & = 2mbar \ end {align} $$ Há quase 2 bar de diferença de pressão entre o sangue em seus pés e o ar fora deles. Muito sangue se acumula em seus pés e pernas, seu coração não consegue bombear até sua cabeça, você perde a consciência.

Se, em vez de ar, você estiver cercado por água, a diferença de pressão entre o sangue em seus pés e o meio circundante é zero, nenhuma poça de sangue. Você fica consciente.

Mas ainda há quase 2 bar de pressão entre sua cabeça e seus pés, você pode se preocupar que seu coração tem que trabalhar duro para bombear contra esse gradiente de pressão. Na verdade não funciona, desde que tudo seja incompressível. Vamos simplificar seu sistema circulatório para ser um loop simples. Agora se parece com isto: $$ {\ Huge 0} $$ Com seu coração como uma bomba infinitamente fina de um lado. À medida que seu coração bombeia água para cima de um lado, ela é substituída pela água que desce do outro lado. A água de reposição chega à bomba quase com a mesma pressão da água que sobe – pois é tudo um circuito fechado selado com um fluido incompressível – portanto, não precisa superar uma diferença de alta pressão, já que está sendo alimentado com água em alta pressão. É basicamente assim que funcionam os trajes de pressão em aviões de caça.

Por fim, algumas respostas sugerem que as mudanças de pressão em uma coluna profunda de fluido irão matá-los, isso é verdade se eles forem engenheiros ruins. Se eles construírem sua nave espacial como uma coluna de água contínua de 100 m, eles passarão por maus bocados em altas acelerações. Se, em vez disso, eles quebrarem esses 100m em 100 salas vedadas de 1m de altura, sem coluna de água para os andares acima, então eles experimentarão aumentos de pressão muito menores. Em algum ponto, 10 cm de coluna de água acima deles matarão, mas exigirá muita aceleração.

Desde que usem um fluido com densidade semelhante ao do sangue, projete corretamente sua nave espacial para altas acelerações, eles farão ser capaz de tolerar acelerações mais altas do que os animais terrestres. Também ajudará se eles não regularem a flutuabilidade com um arranjo semelhante a uma bexiga de ar.

Outro fator que ainda não foi mencionado – criaturas aquáticas geralmente serão muito mais fracas do que criaturas terrestres semelhantes. Uma criatura aquática não precisa suportar sua própria massa, muito menos sua própria massa sofrendo uma queda. .

se você quiser uma espécie aquática avançada, faça com que o planeta natal tenha uma atmosfera incrivelmente densa. da forma como a flutuabilidade funciona (tldr), você precisa ser menos denso do que o que está flutuando (isso está ignorando o deslocamento e outras coisas) a densidade da água é 997kg / m³, enquanto os humanos são cerca de 985 kg / m³. agora, eu sei o que você está pensando. “se o gás vai ser tão denso quanto a água, por que eu simplesmente não limito a pressão e fico aquático mesmo assim?”

o motivo é uma piada corrente nos fóruns de um jogo chamado “prosperar”.

É IMPOSSÍVEL PARA UMA ESPÉCIE OCEÂNICA DESENVOLVER TECNOLOGIA. a combustão é impossível na água. eles não podem criar ferramentas de metal. apenas …. vá prosperar e eles vão explicar isso melhor.