¿Puede el giro a mitad de camino representar un peligro a velocidades relativistas?

Considere una nave espacial interestelar.

Es un diseño bastante clásico, algo similar a la ISS Venture Star de Avatar:

http://james-camerons-avatar.wikia.com/wiki/Interstellar_Vehicle_Venture_Star

Aunque no está en configuración tractora.

El barco es muy largo y delgado. En la nariz hay un escudo de radiación grueso y enfriado activamente para protegerlo de colisiones con hidrógeno interestelar neutral. Después están los pasajeros en criosueño, junto con equipos de soporte vital y robots de mantenimiento. Luego vienen los tanques de combustible muy grandes y otro escudo grueso. Al final hay un motor central de haz de antimateria, que emite piones cargados casi con c.

El plan es acelerar con la ayuda de láseres (en el sistema doméstico) y una vela de fotones plegable, luego acelerar aún más a 0.7c y luego deslizarse un rato, antes de girar y comenzar a desacelerar (para alcanzar la órbita en un sistema estelar cercano). .)

Pero hay un problema: la nave tiene que cambiar su orientación 180 grados para iniciar la desaceleración. Inevitablemente, viajaría de lado durante algún tiempo, teniendo la velocidad relativa más alta con respecto al medio interestelar.

Suponiendo que la nave tarda 5 minutos en girar, ¿podría la radiación que incide en el lado sin blindaje causar daños estructurales y/o dañar a los pasajeros?

¿Debería usarse blindaje adicional en las paredes laterales de la cabina? ¿O el blindaje minimalista contra los rayos cósmicos galácticos sería suficiente por un corto período de tiempo?

¿Hay alguna razón por la que no sea golpeado por ninguna radiación en los lados durante un vuelo espacial regular? ¿Por qué no necesita protección contra la radiación antes de preocuparse por la rotación?
@ Mithrandir24601, a 0.7c, la mayoría de la radiación de "fondo" vendrá de adelante y, al mismo tiempo, la radiación "inducida" del encuentro con partículas interestelares ordinarias a una velocidad demasiado alta vendrá exclusivamente de adelante.
Entonces, cuando el OP dice 'podría la radiación ...', ¿quieren decir 'radiación' o '[partículas] interestelares neutrales'?
@ Mithrandir24601 A esa velocidad, las "partículas interestelares neutrales" ya no son "partículas interestelares neutrales". Desde ese marco de referencia, son radiación de partículas. O, al menos, están cerca y bien podrían considerarse tales; ¿Existe un límite específico para la definición de radiación de partículas? 0.9c? 0.999c? De todos modos, a esa velocidad la distinción es un detalle. La pregunta de OP es bastante obvia. "¿Estamos a salvo durante la voltereta?"

Respuestas (2)

No hay amenaza real para los pasajeros.

El ISV tiene múltiples medidas para hacer frente a las pocas amenazas en el espacio interestelar. Desde tu enlace:

Aunque se utilizan campos magnéticos intensos para desviar las moléculas de gas perdidas, el grano de polvo ocasional requiere una barrera física. El escudo está en múltiples capas, espaciadas a cien metros de distancia. El impacto de un grano de escombros (que viaja a una velocidad relativa de 0,7 °C) con la primera capa del escudo provoca la vaporización en un plasma. El rocío de partículas de plasma golpea la segunda capa y los impactos provocan el desprendimiento de la parte posterior de la segunda capa. Estas partículas son detenidas por la tercera capa. Una cuarta capa actúa como respaldo en el improbable caso de que algo pase la tercera capa. Una vez que se alcanza la velocidad de crucero, este escudo se separa y se mueve mediante pequeños propulsores a miles de millas frente al barco para mejorar la capacidad de supervivencia si se encuentra una partícula más grande de escombros.

Esta combinación de medidas de seguridad sería suficiente para proteger al buque durante esta maniobra, y el buque no realizaría esta maniobra en absoluto si hubiera material más grande presente.

Incluso sin el escudo, los pasajeros estarían relativamente seguros. El Breakthrough Starshot propone una nave del tamaño de un sello postal que se enviará a Alpha Centauri a 0,2 c. De acuerdo con este documento, la erosión en la superficie sin blindaje es de solo 0,5 mm de profundidad durante un viaje de ~4 años. Así que 5 min a 0,7 c no será un gran problema.

Con los escudos en su lugar, poco o nada le sucedería a la nave espacial. Sin ellos, habrá una erosión de la superficie muy pequeña, calentamiento y algo de carga de la nave espacial.

Editar:

Para aquellos preocupados por la radiación desencadenada por impactos relativistas, esto establece que las secciones HAB de la nave están hechas de compuestos no metálicos que reducen este efecto.

He leído que aproximadamente el 25% del medio interestelar es neutral y, por lo tanto, no puede ser desviado de manera efectiva por campos magnéticos: en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_medium Sin embargo, la eyección del escudo en realidad resuelve el problema.
Incluso entonces, la tasa de erosión de las partículas sin carga será menor durante esos 5 minutos. La mayor amenaza que existe sigue siendo los rayos cósmicos.

Entonces, llegué un poco tarde a esta, pero viendo que la pregunta apareció como relacionada con otras que he visto últimamente, y la respuesta aceptada es incorrecta , pensé que también podría intervenir.

TL;RD:

¿La radiación que golpea el lado no blindado podría causar daños estructurales y/o dañar a los pasajeros?

No hay daños estructurales, pero matará a todos a bordo y probablemente también destruya todos los componentes electrónicos.

¿Debería usarse blindaje adicional en las paredes laterales de la cabina?

Podría, pero tendría más sentido usar un diseño de nave ligeramente diferente que evite el volteo. ¡Ese blindaje es pesado!

¿O el blindaje minimalista contra los rayos cósmicos galácticos sería suficiente por un corto período de tiempo?

No tiene sentido hablar de "protección minimalista" para los GCR: son demasiado peligrosos para eso. Sin embargo, son susceptibles a la desviación magnética de una manera que no lo son las partículas de gas neutral en el medio interestelar. Su protección GCR probablemente no lo salvará.


El problema es que aunque el vacío interestelar puede ser bastante vacío, no está vacío. El espacio alrededor de nuestra estrella tiene una densidad inusualmente baja gracias a la explosión de la supernova Geminga que se lleva la mayor parte del medio interestelar. Puede encontrar un átomo de hidrógeno por cada 100 cm 3 . Un barco que viaja a 0,7c, por lo tanto, puede esperar que 2,1x10 8 átomos de hidrógeno golpeen cada centímetro cuadrado de su sección transversal cada segundo. Tenga en cuenta que estos son en su mayoría átomos neutros , por lo que el blindaje magnético no lo salvará de ellos.

El artículo Radiation Hazard of Relativistic Interstellar Flight analiza con más detalle lo que esta lluvia de partículas de alta energía le hará a los humanos sin protección. No es bonito: la dosis de radiación es de unos 10 4 REM por segundo. Esa es una dosis letal en menos de una décima de segundo , y más que suficiente para arruinar los sistemas electrónicos de toda la nave. Un tiempo de respuesta de cinco minutos garantiza que la nave se esterilizará y que todas las computadoras se destruirán por completo.

Protegerse contra esta radiación no es imposible... entre 10 y 30 cm de titanio deberían hacer el trabajo, o uno o dos metros de agua. Sin embargo, eso es mucho escudo, un escudo que obviamente no está presente en ninguna parte de la nave que no sea la gran pila de escudos de escombros al final:

Estrella de riesgo ISV

y recuerde que cada parte de la nave que contenga elementos vulnerables (personas, otros seres vivos, dispositivos electrónicos, antimateria) deberá protegerse. Toda esa masa muerta por un pequeño momento durante el flipover. ¡Que desperdicio!

Uno de los asesores técnicos del diseño, Charles Pellegrino, debería haberlo sabido mejor. Había estado involucrado en un diseño anterior, Project Valkyrie , que de manera similar usaba una estructura de tensión en lugar de un casco rígido y cohetes de antimateria. Sin embargo, la principal diferencia es que el diseño de Valkyrie tenía dos motores en los extremos opuestos de la nave , uno para impulsar y otro para frenar. Esto brinda cierta redundancia, pero también significa que no tiene que dar la vuelta e irradiarse en el punto medio de su viaje.

En realidad, todo lo que necesita el Venture Star es acoplar la vela láser en el extremo del escudo contra escombros y tener un poco más de escudo láser en el otro extremo para proteger los cohetes durante la fase de refuerzo del láser. No es que el escudo de escombros sea lo suficientemente grande como para proteger la vela láser de todos modos, por lo que no hay pérdida de rendimiento, y viene con el beneficio de que todos pueden vivir.

Pensé que el entendimiento actual era que se cree que varias supernovas asociadas con el Grupo Móvil de las Pléyades causaron la burbuja local, no Geminga.
¡Hola, nos encontramos de nuevo! (También noté esta publicación, y también tengo una idea bastante clara de cómo la encontraste: P) A menos que esté malinterpretando algo, el escudo de escombros está diseñado para separarse y unirse nuevamente en esa aguja en el lado opuesto. Si el escudo se desprendió y se hizo flotar alrededor de un kilómetro, permaneciendo centrado frente al módulo de la tripulación durante todo el giro, ¿no podría eso protegerlos durante esos 5 minutos?
@GiladM no puede proteger la sección de vivienda y la sección de propulsión al mismo tiempo, y tampoco podría proteger ninguna otra pieza electrónica en el barco que se encuentre fuera de esas áreas.