Si una nave espacial viaja al 10% c, ¿será destruida por el polvo y las partículas interestelares?

Si una nave espacial viaja al 10% de la velocidad de la luz, ¿será destruida por colisiones con partículas y polvo interestelar?

La nave espacial viajará a estrellas cercanas, no atravesará una nebulosa.

¿Por qué específicamente 0.1xc? O es simplemente: ¿Existe un límite práctico en la velocidad de un viaje espacial impuesto por colisiones potenciales, pero inevitables, con partículas y polvo interestelar?
Es de un comentario de Zubrin que los cohetes de fusión podrían alcanzar 0.1c
¡Gracias! Yo no sabía esto Tu pregunta tiene sentido.
Creo que la respuesta depende de cuánta armadura haya en el frente. Tenga en cuenta que acelerar una nave espacial incluso al 1% c es muy especulativo.
MUY difícil de decir, ya que la densidad del medio interestelar varía en DIEZ magnitudes... Pero cualquier polvo real, incluso microscópico, dará un gran golpe. Un grano de arena de 1 miligramo de masa impartirá la energía de 450 cartuchos de dinamita.
Dados los enormes diez órdenes de magnitud de variaciones en la densidad, ayudaría si aclarara su pregunta. ¿Está interesado en enviar una nave espacial a una estrella cercana? A 10% c, un viaje de ida al más cercano tomaría más de 40 años. ¿Está interesado en enviar una nave espacial a través del corazón de la Nebulosa de Orión al 10% c? Eso sería un viaje de ida que duraría 13400 años. Nótese bien: en 13400 años, la humanidad (si sobrevive tanto tiempo) probablemente tendrá una tecnología ligeramente mejorada.
Mencionaste a Zubrin en un comentario. Él ha dicho, varias veces, que si estamos planeando algo en el espacio que tomaría más de 50 años para lograrlo, sería mejor no emprender esa empresa porque la tecnología lo superará en 50 años. Eso significa que una vez que podamos hacer un vehículo que pueda funcionar al 10% c, solo deberíamos pensar en enviarlo a las estrellas más cercanas, y eso significa tener que atravesar un medio interestelar con una densidad bastante baja de 0,3 átomos/cc como opuesto a un millón de átomos/cc como en la respuesta actual.
@David Hammen Sí, estaba pensando en viajar a estrellas cercanas, no en atravesar una nebulosa.

Respuestas (1)

Basado en esta respuesta :

mi ≈ 1 2 metro v 2 = 1 2 metro C 2 ( v C ) 2

La masa de un protón metro PAG C 2 es de aproximadamente 938 MeV, por lo que si un átomo inocente de hidrógeno o un protón desnudo en el espacio fuera golpeado por una nave espacial a 0,1 c, en el marco de la nave espacial se vería como un protón veloz. ¿De qué energía?

mi = 938 2 0.1 2 = 4.7  MeV

Desde aquí , hice clic en el rango proyectado de protones y descubrí que será sobre 1 × 10 − 2 gramos/cm 3 , o unas 5-10 micras en algún material de baja densidad.

El medio interestelar frío se trata de 1 × 10 12 protones/m 3 o 1 × 10 6 protones/cm 3 , pero los comentarios a continuación indican que los valores típicos son mucho más bajos, solo de 0,05 a 0,3 protones/cm 3 . Así que usaré 0.1 /cm 3 ( 1 × 10 5 /metro 3 ) avanzando.

A 0,1 c cada metro cuadrado de nave espacial intercepta 3 × 10 7 metro 3 /s o 1 × 10 12 protones/seg.

Esto no es mucho calor.

La potencia depositada en la capa de 10 micras de espesor se obtiene multiplicando 4,7 millones de voltios por 1.5 × 10 − 7 amperios (culombios/segundo) por metro cuadrado, o 0,7 vatios. Para calcular qué temperatura puede volver a irradiar esa potencia, use la ley de Stefan-Boltzmann con σ = 5.67 × 10 − 8 :

PAG = σ T 4

lo que nos da una temperatura de la piel de unos 60 Kelvin, ni siquiera lo suficiente para mantener funcionando la electrónica estándar.

La farfulla no es un problema

Nuestro metro cuadrado de 10 micras de espesor tiene del orden de 0,1 mol o unas 10 23 de átomos

A partir de los enlaces aleatorios 1 , 2 y la Figura 1 en 3 , calcularé la tasa de pulverización catódica en 10 − 4 átomo/átomo que es conservativo.

entonces en 10 12 protones por segundo vamos a chisporrotear 10 8 por segundo, lo que significa que perderemos 10 micrones cada 30 millones de años.

Tenga en cuenta que la tasa de pulverización puede ser unos pocos órdenes de magnitud más rápida porque mi estimación fue conservadora y a 3300 K los átomos ya tienen bastante energía y están predispuestos a irse.

Pero, ¿qué pasa con las cosas más grandes que los protones, como el polvo cósmico ?

El daño por cosas más grandes que un protón va a ser un gran problema, pero no sé qué tan grande. Dejaré ese aspecto para otra respuesta.

rango proyectado de un protón de 4,7 MeV

"¡Escudos arriba, Scotty!" problema resuelto :-). Ciertamente, hacer lo que pueda para dar forma a la nave espacial de modo que los impactos tengan un ángulo poco profundo también ayudará un poco.
Votó a la baja porque usó 10 ^ 6 átomos por cm ^ 3, la densidad superior de una nube de gas molecular. Eso es una protoestrella. Un mejor valor es 0,3 átomos por cm^3, la densidad de la Nube Interestelar Local.
@DavidHammen El enlace que cito dice "En regiones frías y densas del ISM, la materia está principalmente en forma molecular y alcanza densidades numéricas de 10 ^ 6 moléculas por cm3" (1 millón de moléculas por cm3)". Si su argumento es con el artículo de Wikipedia, cite una mejor fuente.
@uhoh Escribiste esta respuesta como si esa densidad muy alta fuera la densidad del medio interestelar. Esa altísima densidad es la densidad de una fracción muy pequeña del uno por ciento del medio interestelar. La solución es simple: no vayas allí. Además, la nube molecular / protoestrella más cercana con esa densidad está a 1000 años luz de distancia, un viaje de 10000 años a 0,1 c. La Nube Interestelar Local tiene una densidad de ~0,3 átomos por cc.
La Nube Interestelar Local y la Nube G cercana (con una densidad similar) se extienden a varias estrellas cercanas. La Burbuja Local , en la que está incrustada la Nube Interestelar Local, tiene una densidad aún menor de 0,05 átomos por cc, y se extiende por más de cien años luz. Una mejor respuesta abordaría estas densidades locales que son más de seis órdenes de magnitud más pequeñas que el valor que usó.
@DavidHammen ¡Bien, ahora estos son útiles! Una vez que mi café de la mañana entre en acción, actualizaré. Elegiré tal vez 1/cc para ser un poco conservador, y la temperatura bajará sustancialmente; tal vez por orden de 10 6 / 4 y el chisporroteo probablemente ya no sea una preocupación.
@PM2Ring sí, dije que lo haría y luego parece que perdí la noción de mis tareas. Pensé en esto después de ver una nueva pregunta similar, pero no podía recordar dónde está, ¡así que su ping es oportuno y útil! Tan pronto como llegue a una computadora real, haré esto y te enviaré un ping. ¡Gracias!
@DavidHammen debería estar mucho más feliz con esta versión. :)
@PM2Ring Mucho más feliz.
Si una nave espacial viaja al 10% c, ¿será destruida por el polvo y las partículas interestelares?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v