Sé que el espacio interestelar no está vacío. Tiene (entre micrometeoritos y nubes de gas) polvo interestelar. Y el efecto del polvo es más notable si aumenta la velocidad de la nave estelar (estamos hablando aquí de velocidades no más rápidas que la luz). Mi pregunta es: ¿ A qué velocidad podría una nave interestelar usar el polvo interestelar para maniobrar a través de él con flaps y alerones? (como hace un avión con el aire).
No es solo qué tan rápido debe viajar el perfil aerodinámico, sino también qué tan grande debe ser el perfil aerodinámico para tener un comportamiento similar al de la dinámica de fluidos. Debido a la baja densidad de partículas en el medio interestelar, un ala de tamaño normal no actuará como un perfil aerodinámico. Será más como hacer rebotar pelotas de tenis en el ala de vez en cuando.
El número de Knudsen cuantifica cuándo toma el control la dinámica de fluidos: Kn = mean_free_path / airfoil_length_scale. Los números de Knudsen superiores a aproximadamente 10 están en el régimen de colisiones balísticas, en lugar del flujo de fluidos. El camino libre medio en el medio interestelar es enorme (alrededor de 70 unidades astronómicas). Entonces, para obtener la dinámica de fluidos, necesitaría una superficie aerodinámica de un tamaño mayor que la distancia Sol-Júpiter.
¿Cuál es la diferencia entre la dinámica de fluidos (número de Knudsen bajo) y el régimen balístico (número de Knudsen alto)? Cuando conduce por la carretera y el aire fluye sobre su parabrisas, esto se debe a que algunas moléculas de aire chocan con el parabrisas y luego chocan con moléculas de aire más adelante, transmitiendo fuerza hacia adelante. En cierto sentido, las moléculas de aire que se encuentran varios metros delante de usted conocen su automóvil y comienzan a alejarse antes de que el automóvil las alcance. Un número alto de Knudsen es, nuevamente, como conducir a través de un campo de pelotas de tenis flotantes. Rebotan en el parabrisas, pero no chocan ni transfieren su impulso a ninguna de las otras pelotas de tenis (suponiendo que las pelotas de tenis estén muy espaciadas).Puede cambiar su impulso desviándolos en diferentes ángulos, pero no funcionará como las aletas y los alerones de un avión.
A velocidades relativistas, es posible que pueda conducir desviando las moléculas del medio interestelar. Incluso a estas velocidades, la fuerza de arrastre (y tu capacidad para aplicar fuerzas de dirección) será muy baja para un ala de tamaño normal. Hay un cálculo en reddit para arrastrar en el medio interestelar a 0.9c. Consulte la respuesta de Russell Borogove para conocer los problemas prácticos relacionados con la utilización de este arrastre.
La densidad del medio de polvo y gas interestelar varía ampliamente, pero estimo que para regiones bastante densas (1 millón de átomos de hidrógeno por cc), se obtiene alrededor de 1 Newton de sustentación desde un metro cuadrado de área de ala en aproximadamente el 10% de la velocidad de la luz, por lo que el concepto no es totalmente inconcebible.
El problema aquí es que la fricción con el medio interestelar es un problema real. Estás golpeando la materia al 10% de la velocidad de la luz, lo que producirá mucho calor. En general, se supone que será necesario algún tipo de protección no física para velocidades sublumínicas altas, tal vez un gran láser para ionizar el gas seguido de un gran campo magnético para empujar el gas ionizado fuera del camino (o para recolectar para un estatorreactor Bussard ).
Urna de pulpo mágico
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