¿Qué se usa actualmente para proteger las naves espaciales de los meteoroides?

El viaje interestelar generalmente implica velocidades mucho más altas que las que alcanzan las sondas actuales. Dependiendo de cuánto tiempo esté dispuesto a permitir que tome la misión, necesita velocidades de una fracción decente de la velocidad de la luz. A esa velocidad, cualquier cosa con la que choques, incluso la más pequeña mota de polvo, es bastante peligrosa. por ejemplo en$0.1c$(40 años a la estrella más cercana) a$1 mg$espec. de polvo que transporta$500 MJ$de energía cinética relativa, equivalente a la explosión de unos 120 kg de TNT. La forma de la nave espacial no importa. Incluso una colisión de refilón causará un gran daño. Incluso un solo átomo de hidrógeno se comporta como radiación entrante, con una energía cinética de$7 MeV/c^2$similar a los neutrones liberados por una reacción de fusión.

Estamos en el ámbito de la especulación, o incluso de la ciencia ficción, mientras consideramos cómo protegernos contra esto, pero lo más probable es que necesite un escudo que pueda colocarse frente a la nave espacial y recibir el daño. Esto podría ser una gruesa capa de armadura, tal vez hecha de hielo, o una nube de polvo o gas con carga eléctrica que se mantiene en su lugar mediante campos magnéticos. Si puede asegurarse de que todo lo que pueda golpear esté cargado eléctricamente (tal vez usando rayos de electrones o láseres UV), podría usar campos magnéticos para desviarlo.

Se deben considerar los vectores de los elementos en cuestión y permitir que la forma de la nave tenga poco impacto en un impacto.

Una buena comparación es un vehículo que circula por una carretera. Al acercarse a una intersección con luz verde, viajando a alta velocidad, otro vehículo ignora su luz roja y choca con el primer vehículo.

La forma del primer vehículo es intrascendente, ya que el impacto es a 90° con respecto a la dirección de desplazamiento del primer vehículo.

La evasión es el método principal que utilizan las naves espaciales actuales para evitar colisiones, al menos hasta que se creen los escudos de energía. Sin embargo, esta es más una respuesta de ciencia ficción.

Las naves espaciales actuales fuera de la órbita terrestre tienen poca o ninguna protección.

• no tienen sensores que puedan detectar objetos pequeños, y tampoco podemos detectar objetos pequeños (digamos, de menos de 100 m de diámetro) desde la Tierra.
• no llevan suficiente combustible para corregir el rumbo lo suficientemente rápido para evitar un objeto
• su estructura no está construida para soportar impactos de algo más grande que una mota de polvo a 10 km/s.

Hay algunas excepciones. Las misiones de cometas como Giotto y Stardust tienen un escudo Whipple , porque el entorno alrededor de un cometa es lo suficientemente denso para garantizar impactos.

Para operaciones riesgosas (volar a través de un área donde se sabe que existen desechos), a veces se ordena a las naves espaciales que vuelen en la dirección de ' antena a embestida '. Esto significa que la antena parabólica mira hacia adelante y el plato puede actuar como un escudo Whipple. Cassini usó esto en alguna ocasión , por ejemplo.

Este fue uno de los planes de contingencia para el encuentro de New Horizons con Plutón (había la sospecha de que Plutón podría tener anillos).

Véase también esta pregunta sobre los preparativos para el sobrevuelo de Plutón de New Horizons. Existía la preocupación de que pudiera haber muchos escombros en la órbita de Plutón.

¿Qué tan arriesgado es viajar por el espacio? ¿Las velocidades más altas equivalen a más riesgo?

Generalmente, el espacio está vacío. muy vacío Tan vacío que podemos viajar a Plutón sin chocar con nada. Hay algunas excepciones:

• escombros hechos por el hombre en la órbita terrestre
• los planetas con lunas pueden tener muchos escombros (el impacto de un meteorito en la luna, los escombros del impacto alcanzan la velocidad de escape y orbitan por un tiempo). El último caso de esto es un sistema de anillo.

Y velocidades más altas equivalen a más riesgo. La cantidad de energía cinética E _k en una colisión depende del cuadrado de la velocidad:

$E_\text{k} =\tfrac{1}{2} mv^2$

Esto significa que a las velocidades habituales que alcanzan las sondas interplanetarias (10-100 km/s) un grano de arena atravesará una placa de aluminio. Puede protegerse contra desechos pequeños (hasta unos pocos mm de diámetro) con un escudo Whipple, pero puede olvidarse de protegerse contra desechos más grandes.

Una forma de cuña proporciona más protección. Este principio se utiliza en vehículos blindados . El problema es que las energías involucradas son tan altas que necesitarías un ángulo muy poco profundo, lo que crea un cono muy largo y pesado. Las sondas interplanetarias no tienen el presupuesto de peso para acomodar eso.

Por lo que entiendo y corregirme si me equivoco. El radar actual no puede detectar pequeñas partículas/meteoritos en el espacio lo suficientemente lejos como para hacer ajustes a las velocidades necesarias para el viaje interestelar actual.

Para concluir, el menor tiempo pasado en el espacio después de una cierta velocidad disminuye el riesgo de colisión. Cuanto más rápido viaja el barco, más estrecha es la ventana de colisión. La evasión seguiría siendo actualmente la mejor opción. Aunque no podemos escanear la ruta de vuelo por delante para hacer ajustes aproximados, las sondas podrían viajar por delante de la nave y el láser retransmitir de regreso a la nave nodriza las correcciones gruesas a los escombros que pueden activar la red entre ellos.