系外惑星旅行プランナー

系外惑星旅行プランナーは、恒星間の途方もない距離をミッションの規模として把握できる推定値に変えます。光年は光が一ユリウス年に進む距離なので、光速の一定割合で移動する宇宙船の地球基準系での所要時間は、光年で表した距離をその速度割合で割るだけで求められます。4.37 光年先の目的地へ光速の 10 パーセントで向かうと、43.7 年かかります。この理想化した関係は、詳細な軌道段階を加える前に推進方式を比較する際に役立ちます。 高速では、特殊相対性理論によって船内で経験する時間が変わります。計算機はローレンツ因子を用いて旅行者の固有時間を表示します。地球の観測者はより長い座標時間を測る一方、宇宙船とともに動く時計の経過時間は短くなります。通常の宇宙船の速度では差は小さいものの、巡航速度が光速に近づくと顕著になります。質量のある宇宙船は光速のちょうど 100 パーセントには達せないため、入力はこの上限未満でなければなりません。 エネルギーの推定には、古典的な質量と速度の二乗の積の二分の一ではなく、相対論的運動エネルギーを使います。これは入力した質量の宇宙船を静止状態から巡航速度まで加速するためのエネルギーです。実際のミッションでは、減速、変換損失の補償、船内システムの稼働、場合によっては推進剤の加速にも追加エネルギーが必要です。したがって表示値は物理的な基準値であり、完全な燃料予算ではありません。エネルギーから推進剤量を求めるには、エンジン効率と排気モデルの指定も必要です。 同じ仮定のもとで、目的地、巡航速度、機体質量を比較できます。モデルは一定巡航速度での直線運動を仮定し、加速時間、重力アシスト、星間物質による抵抗、航法余裕、通信遅延の計画を省略しています。実際の設計には速度プロファイル、推進構成、遮蔽解析、信頼性計画、生命維持戦略が必要です。それでも、この計算機は中心的なトレードオフをすぐに示します。相対論的速度を少し高めれば旅行者の時間を短縮できますが、必要な運動エネルギーは急増します。