Como foi Jim capaz de andar no espaço quando o navio estava viajando a 0,5 c?

A resposta muito curta é que a aceleração dos motores do navio provavelmente será bem pequena. Observe que essa é uma unidade iônica que acelera continuamente em vez de um foguete que gasta todo o seu combustível em uma força g induzindo chama de glória.

[On Computer Screen]
Failing systems: Life support. Fusion reactor. Ionic Drive

Além disso, o navio tem um "drive de gravidade" que parece ser capaz de afetar a gravidade dentro do navio. É possível (se não totalmente provável) que esta unidade seja calibrada para impedir que os astronautas experimentem os efeitos dos motores aceleradores, empurrando-os para a frente na mesma proporção em que os motores os estão puxando de volta.

Nós estamos correndo pelo espaço a uma velocidade insana neste momento (30 quilômetros por segundo andando na parte de trás da terra); você notou isso?

Não, porque você não pode sentir a velocidade, você só pode sentir aceleração. "O vento na sua cara" faz você pensar que pode sentir a velocidade, assim como os solavancos na estrada, mas essa não é a velocidade em si.

Mais uma vez, pense em viajar de avião (sem vento, alguns solavancos); parece que você está mal se mexendo porque você mal está acelerando

Em resposta à sua segunda pergunta; sim, se os motores estão disparando, há aceleração, e se ele estiver fora do navio, ele deve estar se afastando dele. Dito isto; Como um tipo alternativo de motor, a unidade de íons é projetada para queimaduras longas e baixas, em vez de nossos foguetes espaciais atuais, que são curtos e potentes, o que pode ser muito mais eficiente em combustível. Se esse é o caso, talvez estivesse se acelerando para longe dele, não apenas por muito. Isso é consistente com o fato de que os motores principais parecem fornecer uma gravidade artificial desprezível, quase toda a gravidade artificial proveniente da força gravitacional, então a aceleração é muito menor do que a 1g

Magia narrativa. Escritores raramente se preocupam com números.

A grande questão é: Como ele não foi preparado?

Ele está se movendo através do espaço interestelar a 0,5 c fora do navio.

O espaço interestelar não está perfeitamente vazio. Há uma fina névoa de átomos, principalmente hidrogênio.

Há cerca de 1 átomo de hidrogênio por cm cúbico.

Vamos supor que a área da superfície voltada para a frente de seu traje, exposta enquanto ele se move pelo espaço, tenha cerca de 0,5 metro quadrado.

Se ele passar 30 minutos fora do casco, ele terá viajado cerca de 15 minutos luz pelo espaço.

Então ele terá passado por cerca de 135 km ^ 3 de espaço a 0,5 c

Então, estamos falando em atingir 1,35 × 10 ^ 17 átomos de hidrogênio a 0,5c

Essa é uma quantidade muito pequena de material, mas está indo muito muito rápido.

O que é 20 megajoule de energia cinética durante 30 minutos.

Naquelas velocidades, os átomos irão rasgá-lo como radiação ou parar em seu traje ou dentro dele e produzir calor.

link

Imagine acender uma fogueira e queimar cerca de um litro e meio de gasolina por cerca de meia hora com alguém suspenso alguns centímetros acima dela.

Eles provavelmente seriam um pouco crocantes.

Mesmo que o navio não esteja acelerando, ele ainda está ferrado

Existe também um problema muito maior:

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Ser atingido por esses átomos de hidrogênio não apenas o aquece e pode causar câncer, mas também o reduz em cerca de 0,4 metros por segundo, considerando que ele pesa cerca de 75 kg.

depois de 30 minutos ele estaria viajando a algo como 730 metros por segundo mais lento que o navio e está ferrado.

Estes números são, é claro, todos aproximados e fazem algumas suposições ingênuas, como a transferência perfeita do momento e nada que o atravessa sem parar, etc., mas deve estar no caminho certo.

Muitas histórias de ficção científica que lidam com viagens mais rápido que o .1c tendem a ter problemas semelhantes porque é difícil compreender quão rápidas são as grandes frações de velocidade da luz. Estas são velocidades onde uma pedra atinge a energia de uma bomba nuclear.

Independentemente de você aplicar sistemas Newtonianos ou Relativistas a isto, o navio deve acelerar para longe do espaçador se ele não estiver ancorado no navio.

Antes de deixar o navio, ele e o navio não estão se movendo em relação ao outro, porque ambos estão acelerando.

Uma vez que ele deixa o navio, ele não está mais acelerando como parte do navio. Ele vai acelerar para longe dele.

Não importa se estamos em velocidades relativísticas em relação a algum outro objeto (como a Terra). Para a nave e o andador espacial, sua velocidade relativa começa como zero (mesmo na mecânica newtoniana e relativista). Na ausência de qualquer aceleração, eles permaneceriam na mesma posição relativa no espaço.

Mas com um acelerando e o outro não, o movimento relativo deles muda.

Como resultado, o caminhante espacial vê a nave acelerar, e a nave vê o andador espacial cair bem atrás dela.

Alguma interação entre o navio e o andador espacial seria necessária para evitar isso. Uma linha física, algum tipo de campo magnético, alguma coisa. Sem essa interação, o andador está com problemas.

Meu conhecimento do filme é limitado aos trailers, mas há algumas coisas que podemos extrair do design dos navios.

• O navio tem uma estrutura helicoidal firmemente presa à coluna central
• A estrutura helicoidal não parece ter pontos de articulação
• O navio gira
• Não há tanques de massa de reação óbvios no projeto

Então, a partir disso, fazemos as seguintes suposições

• O mecanismo é uma unidade de alta eficiência e baixo impulso
• A estrutura helicoidal é uma área de centrífuga / habitação

E, a partir disso, podemos deduzir ainda mais

• A gravidade vem completamente da rotação dos navios, como um motor de alta pressão que empurra você para a parede e não o chão

Este é um longo caminho para dizer que a nave não acelera muito rapidamente. Milímetros por segundo ^ 2, no máximo.

Então, como ele não se afasta do navio quando está viajando a 0,5 ° C? Porque velocidade! = Aceleração. Não há vento espacial para soprar de volta, então o navio vai se afastar em alguns mm / s / s - algo que ele teria que esperar do lado de fora por algumas horas para perceber. Os efeitos relativísticos nem chegam a ele, já que estão se movendo com a mesma velocidade e têm exatamente o mesmo referencial.

Isto está ignorando qualquer campo de gravidade de handwavium para mantê-lo no lugar.

O motor é uma combinação de drive ION e fusão a frio. Acelera o navio constantemente. Na metade da viagem, o navio girará 180 graus e começará a desacelerar na última metade da viagem. A gravidade artificial é uma combinação de rotação centrífuga e aceleração lenta do motor. É por isso que o piso está em um ângulo relativo ao "nível do solo". O filme é uma obra prima da ciência! Quase zero falhas. O único talvez poderia ser o fato de que eles alcançam Arcturus mais rápido do que o esperado, assumindo que a nave está em aceleração constante (assim a velocidade de 0,5c não foi alcançada desde o começo). O último problema é a blindagem magnética, a verdadeira questão das viagens interestelares! Você realmente precisa de um tremendo poder para construir e sustentar tal escudo! Imagine que o campo magnético terrestre não é suficiente para manter tudo fora e ainda se move muito lento comparativamente.

A resposta é: O navio acabaria por se acelerar para longe dele, mas lentamente, já que ambos estão viajando na mesma velocidade e ele está sujeito a um arrastamento minúsculo no vazio do espaço.

Como @Valorum afirmou que há muito pouca ciência boa por trás deste filme.