Resolviendo el mayor problema de las naves espaciales interestelares relativistas

En los universos libres de FTL, el viaje interestelar a menudo lo realizan naves capaces de una aceleración continua (los impulsores en sí son a menudo magitech), que pueden usar los efectos de la dilatación del tiempo relativista para "acortar" los tiempos de viaje. Sin embargo, aunque a menudo hablamos del vacío del espacio, el espacio no es un verdadero vacío. El medio interestelar no es un vacío perfecto, por$cm^3$entre$10^6$y$0.0001$se pueden encontrar partículas. Chocar contra cualquier cosa, incluso gas de hidrógeno ionizado, a velocidades superiores$0.9c$es una muy mala idea. La energía cinética de los objetos relativistas viene dada por esta fórmula .

Esto me dice que una nave espacial con una sección transversal de$50 m * 50 m$moviéndose a través de un medio interestelar denso ($10^6$partículas por$cm^2$) y medio interestelar medio ($0.5$partículas por$cm^2$) en$0.9c$tendrá que lidiar con$2.6*10^{14} J/s$y$6.5*10^7 J/s$respectivamente. A modo de comparación, se trata de la energía de un$100 kt$bomba nuclear o una$9 kg$Carga de demolición de TNT cada segundo respectivamente. Decir que esto es malo es quedarse corto.

Algunos autores de ciencia ficción han sugerido usar hielo como escudo para lidiar con esto, pero ejecutar los números muestra que esta es una propuesta ridícula. Asumiendo que:

• la sublimación del hielo en el vacío puede verse como un proceso isobárico;

• toda la energía de la colisión es absorbida por el hielo con una eficiencia del 100 % y se utiliza para calentarlo;

• el hielo, de acuerdo con los diagramas de fase, se sublimará en$213 K$o$-60 C$;

• el hielo esta en$5 K$, para empezar; y

• su capacidad calorífica en este rango de temperatura es aproximadamente$4000 J/kg*K$

Necesitaríamos sobre$25*10^9 kg$de hielo para un viaje de 10 años a$0.9c$y por el mismo viaje en$0.99c$incluso necesitaríamos$110*10^9 kg$de hielo Para quien se lo pregunte, esto sería una pila de hielo de 10 y 44 km respectivamente. Esto ya no sería una nave espacial. Sería un cometa interestelar. La idea de "atar tu nave espacial a un objeto helado del cinturón de Kuiper y volar al siguiente sistema solar" suena interesante, pero no es lo que estoy buscando.

La solución son los escudos de energía

Si bien los escudos de energía se consideran la antítesis de la ciencia ficción dura, no son tan ficticios. La mayor parte del gas ya está ionizado, y la parte no ionizada puede ionizarse usando láseres UV. Las rocas y los granos de polvo se vaporizan mediante una rejilla de defensa puntual antes de que el vapor también se ionice. La propia nave espacial está cubierta de imanes superconductores, cuyos campos desvían el gas ionizado antes de que golpee la nave espacial.

En cuanto al diseño, creo que esto daría como resultado ejes de un kilómetro de largo, que son más gruesos en el punto medio. Durante la fase de aceleración, el huso atravesará el medio interestelar como una daga de energía. La fase de desaceleración es un poco más complicada, ya que el motor estaría en la parte delantera. Sin embargo, no creo que esto sea un problema, ya que un motor capaz de una aceleración continua de varias ge no tendrá problemas para atravesar el medio interestelar. El resto de la embarcación ahora está protegida por el escudo magnético y la defensa puntual en las cubiertas inferiores.

¿Son correctas mis suposiciones sobre el daño que el medio interestelar enfrentará con la nave espacial relativista? ¿Me equivoqué en mis cálculos? ¿Es buena mi idea para lidiar con esto?