Naves espaciales de calentamiento instantáneo

Estoy trabajando en una versión del viaje FTL basado en un agujero de gusano, y uno de los efectos secundarios de atravesar el agujero de gusano será el calentamiento instantáneo de cada molécula de lo que pasa. El calentamiento funciona descargando una cantidad específica de energía térmica en cada molécula del objeto que pasa a través del agujero de gusano y, por lo tanto, el aumento de temperatura se ve afectado por la capacidad calorífica específica de cada molécula.

En una pregunta anterior, pregunté sobre la cantidad máxima, a partir de la temperatura corporal normal, que uno puede calentar repentinamente todo el cuerpo de un ser humano. Resultó ser bastante pequeño, no mucho más de 1°C por encima de lo normal. Podemos hacerlo un poco mejor dando a las personas hipotermia leve de antemano, así que vamos a decir que, dado que podemos enviar humanos a través de él de manera segura, este agujero de gusano eleva la temperatura de la carne humana en unos 4 °C. Esto significa que vierte unos 14 kJ/(kg*°C) de energía térmica en todo lo que pasa por él.

Esto significa que algunas sustancias que tienen capacidades caloríficas específicas mucho más bajas se calentarían en una cantidad sustancial. El aire de la nave espacial, por ejemplo, se calentaría unos 14 °C. El cableado de cobre subiría más de 36°C. Cualquier pieza de una nave espacial hecha de tungsteno aumentaría casi 105°C. Estos aumentos de temperatura podrían causar que la nave espacial comience a tener fugas o causar otras situaciones peligrosas. Entonces, ¿ cuáles serían los principales problemas si se descargaran repentinamente 14 kJ de calor en cada kilogramo de una nave espacial?

Para aclarar, la nave espacial en cuestión está especialmente diseñada para este tipo de transición. La pregunta es qué tendría que diseñarse de manera diferente y qué podría salir mal.

no lo tengo ¿El aumento de la temperatura corporal total es de 1 °C o de 4 °C?
@ksbes 4°C porque podemos darle a la gente hipotermia leve primero.
Sé que este es el otro tema, pero la hipotermia va a causar casi los mismos problemas . > Cuando su cuerpo cae por primera vez por debajo de 98,6 ˚F (37 ˚C), puede experimentar: * escalofríos * aumento del ritmo cardíaco * una leve disminución de la coordinación * aumento de las ganas de orinar. Cuando la temperatura de su cuerpo está entre 91.4˚ y 85.2˚F (33˚ y 30˚C), usted: * disminuirá o dejará de temblar * caerá en un estupor * se sentirá somnoliento * no podrá caminar * respiración superficial
Pero lo más importante, el rápido cambio en la temperatura corporal central va a hacer que su sistema se vuelva loco. Estarán desorientados. Este es el tipo de viaje que desea realizar en la cama o en estasis con la nave en piloto automático. No confiaría en ningún organismo vivo en los controles.

Respuestas (2)

Casi todo en su nave espacial puede diseñarse específicamente para manejar su aumento de temperatura sin efectos secundarios notables. Es solo una cuestión de diseñarlo correctamente. La electrónica puede simplemente usar un conductor diferente, como cerámica impregnada de metal. Es un desafío, pero factible. Las áreas que realmente deben preocuparte son las reacciones químicas. Como no tenemos idea de los recursos que tiene su nave espacial, suponemos que al menos tiene algún tipo de combustible químico.

Combustible: Las reacciones químicas necesarias para impulsar su nave serán sensibles a los cambios de temperatura. A menudo, las naves espaciales modernas usan combustible criogénico para obtener la máxima densidad de energía, este tipo de sistema de combustible obviamente fallará catastróficamente (recuerde que todo lo que toca el combustible se está calentando). Pero incluso las reacciones de la gasolina, el queroseno o el diesel cambiarán hasta cierto punto si precalienta el combustible. Algunas reacciones mejoran, otras van en sentido contrario. Depende de tu combustible.

Raciones y provisiones : cualquier forma de comida o raciones se "calentará en el microondas", por lo que la tripulación debe idear un plan para eliminar la energía de esos artículos y planificar las comidas de manera adecuada.

Implantes médicos : absolutamente cualquier cosa dentro de los miembros de su tripulación debe ser considerada. Esto significa pines de titanio para reparación ósea, empastes dentales, marcapasos u otras prótesis electrónicas, etc.

Ropa: ¿Tus trajes espaciales tenían cremalleras de titanio en el interior? ¿Aluminio? Los trajes espaciales deben diseñarse con el mismo cuidado que la nave, sin embargo, habrá personas dentro de ellos. ¡Asegúrate de no construir un horno de microondas para la tripulación! ¡Y no te olvides de las botas!

Joyas: aretes, collares, anillos de matrimonio, tachuelas para la nariz o la lengua. Piense "todo metal = malo" si toca a la tripulación.

Vidrio y otras cerámicas: las cerámicas quebradizas pueden agrietarse con el calor. Todo lo que esté hecho con silicato o cerámica dura debe diseñarse para que no se agriete con el calor.

Plásticos : por lo general, las piezas de metal tienen mangos o revestimientos de plástico, que pueden derretirse y emitir gases tóxicos. Este es otro desafío de diseño que sus ingenieros deben abordar.

" Este tipo de combustible obviamente fallará catastróficamente". No es del todo obvio. El hidrógeno líquido tiene un SHC bastante alto. Incluso el oxígeno líquido, que tiene un SHC más bajo, no aumentará mucho la temperatura. A menos que imagine que los tanques de combustible están funcionando justo al borde de la estabilidad, por alguna razón. La comida congelada ni siquiera se descongelaba, a menos que ya estuviera demasiado caliente y cerca del límite. Etcétera etcétera.
Me imagino que el combustible está en un contenedor que no está hecho de combustible, por lo que todo el sistema de combustible contribuye con calor. Ocasionalmente, los alimentos se guardan en recipientes (un horno de microondas es un recipiente, o viceversa). ninguno de estos efectos ocurre en el vacío (perdón por el juego de palabras).
Sin embargo , en realidad no mencionaste los tanques . Probablemente valga la pena editar eso. Envolver los tanques en fibra de carbono para resistir las fluctuaciones de presión transitorias causadas por un breve calentamiento donde el contenido entra en contacto con la pared del tanque probablemente sea suficiente allí.

El primer problema importante sería la falla eléctrica y electrónica.

Dado que las unidades de procesamiento de alta carga (central, gráfica, etc.) funcionan a temperaturas cercanas al máximo (50-60-70C), aumentarlas en 20-30C las detendría e incluso las dañaría.

Muchas partes de la red eléctrica de alta energía también producen calor (transformadores, malos contactos) y el sobrecalentamiento puede dañarlas o activar fusibles u otras medidas de seguridad. La nave espacial puede perder energía en subsistemas aleatorios.

El segundo problema importante son los líquidos y los gases.

Aquí el punto principal es qué tan rápido se descarga este "calor repentino" . Si es realmente instantáneo, son malas noticias. Esto crearía un aumento repentino de la presión y las ondas de choque. Muchos contenedores llenos de líquido sellados herméticamente se romperían o explotarían (medicamentos, tuberías de agua, líneas de combustible, equipos de soporte vital, tanques de combustible llenos).

La presión del aire aumentaría un 7%. Esto provocaría un barotrauma a los humanos y podría dañar algunos elementos no estructurales de la nave espacial (romper vidrios, romper puertas interiores, luces, monitores, dañar equipos de ventilación). Este efecto no sería tan devastador ya que el aire está alrededor de estos objetos, pero en algunos casos desafortunados (cuando las ondas de choque de las esquinas se encuentran en o cerca de los objetos) eso puede suceder.

El tercer problema importante sería la mecánica fina.

Los sólidos también experimentarían estas ondas de choque, pero los elementos metálicos estructurales (como el casco o los motores) no se dañarían. Pero digamos que las puertas (esclusas de aire) y las turbinas, los motores y otros equipos complejos pueden atascarse y/o romperse. Las turbinas giratorias (digamos en motores o generadores) lo harían violentamente.

El principal problema de este calentamiento que es repentino: sería como un golpe, como una pequeña explosión por todos lados

La presión del aire aumenta un 7 % en todas partes de la nave, dentro y fuera del cuerpo, entonces, ¿por qué se produciría un barotrauma? No hay diferencial de presión. Es posible que reciba una onda de choque debido a la repentina expansión térmica de los materiales en el barco, pero no veo por qué un aumento relativamente menor, repentino pero uniforme en la presión del aire afectaría mucho.
@NuclearWang debido a que la onda de choque golpeó los pulmones desde adentro (y el cuerpo desde afuera). No puedo suponer cuál sería el efecto exacto (no soy médico), pero eso no sería bueno.
@ksbes Estás trabajando a partir de una suposición inválida, creo... Si así es como funciona el viaje del agujero de gusano, las personas que diseñan la nave espacial SABRAN esto, y la nave se habría diseñado desde el principio para soportar ese tipo de carga de calor. . Todos sus sistemas de fluidos tendrían sistemas de alivio de presión, su electrónica estaría funcionando a 30 °C por debajo de la temperatura peligrosa, etc. Puede eliminar casi todos esos problemas si sabe que se avecinan.
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