The Expanse: космические путешествия 2.0

В сериале The Expanse, это редкий современный представитель «твёрдой» научной фантастики, для космических путешествий используется «двигатель Эпштейна». Экономный реактивный двигатель способен обеспечивать постоянную тягу (вплоть до десятков g) на протяжении всего полёта. Он кардинально меняет траектории и длительность межпланетных путешествий.

Как следствие, через несколько веков корабли летают по прямой, а полёт делится на две фазы. Полпути мы ускоряемся, например при искусственной гравитации 1g — высокие ускорения в 3-5g нужны для военных и в экстренных ситуациях. Потом немного невесомости, корабль разворачивается двигателем к цели и оставшаяся половина пути проходит с такой же тягой, но уже замедлением.

При благоприятном расположении планет до Марса можно долететь за выходные, а примерно за неделю добраться до Юпитера и Сатурна. Полёт до Луны при удобной земной тяжести займёт меньше 4 часов — быстрее, чем доехать из Москвы до Ленинграда или долететь из Москвы до Нью-Йорка.

Подробности ниже, на английском языке с форума фанатов. Спасибо за них Steve Swiss и Chris Hardy (США).

Двигатель Эпштейна часто используется военными. В бою ускорение при необходимости может достигать 7-11g, что означает необратимые изменения в здоровье экипажа, вплоть до потерь в боевом составе. Да и для торпед ограничения по ускорению не такие жёсткие, как для людей. У авторов явно связи среди американских военных, слишком уж достоверно описаны рельсовые пушки и другое перспективное вооружение.

Эконом-класс, да и рабочий класс, летает на 0,3g. Тела тех, кто вырос и живёт при низкой гравитации (0,1-0,5g), сильно видоизменяются. Это уже отдельная раса «белтеров» (астровитян), негры будущего. В сериале эти изменения не показаны, но в романах упоминаются.

Because people keep asking this question today...

Not assuming any time taken for orbital maneuvering, turning halfway 180° to decelerate, assuming closest distance of planets (and Luna) to the Earth, and not accounting for fuel burn (i.e. literal constant 1g acceleration). Remember that the planets are NOT stationary, and these distances are only from the closest points of their orbits, in reality the distances vary greatly depending on the position of the celestial bodies:

• The Moon / Luna:

  Closest to Earth (Supermoon): 356,577 km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 2h 22m 12s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 3h 20m 24s

• Mercury:

  Closest to Earth: 77.3 million km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 1d 10h 52m 48s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 2d 1h 19m 12s

• Venus:

  Closest to Earth: 40 million km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 1d 1h 5m 2s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 1d 11h 28m 48s

• Mars:

  Closest to Earth: 65 million km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 1d 7h 58m 5s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 1d 21h 13m 1s

• Jupiter:

  Closest to Earth: 588 million km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 4d 0h 11m 2s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 5d 16h 2m 2s

• Saturn:

  Closest to Earth: 1.2 billion km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 5d 17h 25m 1s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 8d 2h 20m 24s

• Uranus:

  Closest to Earth: 2.57 billion km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 8d 9h 6m 0s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 11d 20h 24m 0s

• Neptune:

  Closest to Earth: 4.3 billion km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 10d 20h 7m 48s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 15d 7h 52m 48s

• Pluto:

  Closest to Earth: 4.28 billion km

  Travel time (at 9.80665 m/s2, no deceleration): 10d 19h 31m 12s

  Travel time (at 9.80665 m/s2, decelerating halfway): 15d 7h 1m 12s

You take curvy transfer orbits when you're coasting most of the way.

If your drive can accelerate at 1g (or even 0.3g) for most of the trip, your optimal path curves so little it would appear to be a straight line unless closely examined.

Agreed - as a ship loses reaction mass, the computer will have to slowly decrease thrust force to maintain a constant acceleration. Given how computerized everything is in the setting (and even in our own time) that's a reasonable assumption.

On the straight line thing - again - it's all curves but it's not very curvy if you have 1g thrust for the whole trip.

Example: let's say you're traveling from Earth to Uranus at constant 1g with a midpoint flip, and Earth has orbited a quarter past opposition so that Uranus is 20 AU away in the exact opposite direction the earth is orbiting (at 30 km/s).

It will take about 11.7 days to reach midpoint flip, at which time the ship will be traveling 3000 km/s. So it takes less than three hours (0.5% of the trip) to drop from the earth's orbital velocity (in the "wrong" direction) to zero relative to the sun, and start moving toward Uranus. At that time the sun's gravity pulls the ship at 0.0006g. Compared to the ship's 1g thrust that's negligible.

Similarly when you get to Uranus (almost straight out from the sun) you'll need to add 6.8 km/s lateral velocity to match Uranus' orbital velocity around the sun. But that's just 38 minutes of lateral thrust near the end. I'm sure the computer would optimize a nice little curve right there at the end instead of coming to a full sun-relative stop and then taking off again at a 90° angle, but that terminal curve will be a tiny addendum to an otherwise mostly straight path.