Một tàu vũ trụ sẽ phải trốn tránh các đám mây giữa các vì sao?

Rõ ràng, có những đám mây "bụi" giữa các vì sao. Một con tàu không gian sẽ phải bay xung quanh những đám mây đó, cố gắng tìm "đường hầm" giữa các đám mây, hay những đám mây giữa các vì sao vô hại cho một con tàu vũ trụ?

Tôi chủ yếu suy nghĩ về sự mài mòn hoặc (vi mô) va chạm, không phải bức xạ, nhưng cũng sẽ hoan nghênh thông tin về sau này.

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
nguồn

Tôi không nghĩ rằng điều này có thể được trả lời. Chúng ta không biết tốc độ của con tàu, hay bản chất của thân tàu.

— James K

Chúng ta sẽ phải đưa ra giả thuyết về bản chất của công nghệ tương lai có liên quan, vì vậy đây không phải là chủ đề ở đây

— James K

Có thể trao đổi không gian thăm dò ngăn xếp, họ có thể có một số câu trả lời. Nói một cách tổng quát, vâng, tôi nghĩ sẽ là lợi ích của một tàu cao tốc để tránh chúng. Ngay cả hydro đơn giản cũng trở thành một vấn đề với tốc độ di chuyển đủ cao. Ở tốc độ chúng ta hiện có thể đạt được, đó không phải là vấn đề.

— dùngLTK

Không, bạn không cần phải đưa ra giả thuyết về công nghệ trong tương lai. Trọng tâm của câu hỏi là về bản chất của các đám mây giữa các vì sao. Nếu bạn cho rằng tất cả các vật liệu có thể và sẽ bị mài mòn, thì câu hỏi này không thành vấn đề nếu một số vật liệu có khả năng chống mài mòn hơn một chút so với các vật liệu khác, đặc biệt là ở tốc độ cần thiết cho việc di chuyển giữa các vì sao. Nhưng bạn được hoan nghênh chuyển câu hỏi này sang vật lý. Tôi có thể liên hệ nó với câu hỏi được đưa ra trong anwer của Aaron Franke.

@ what Vì hiện tại, bạn đang tập trung quá nhiều vào các khía cạnh của kỹ thuật để điều này trở thành chủ đề ở đây. Nói cho tôi biết tại sao tôi không nên di chuyển cái này sang Khám phá Không gian. Nó có thể là một câu hỏi về các đám mây giữa các vì sao, nhưng nó có ảnh hưởng gì đến một tàu vũ trụ, đòi hỏi kiến thức về kỹ thuật.

— gọi là2voyage

Câu trả lời:

Đúng.

Như đã nhận xét, mức độ thiệt hại của tàu vũ trụ giữa các vì sao phụ thuộc vào vận tốc của nó , cũng như số lượng hạt khí và bụi mà nó gặp phải trên đường đi. Con số này thường được đo trên mỗi khu vực, trong trường hợp đó được gọi là mật độ cột và bằng tổng quãng đường đi được với mật độ hạt , tức là . Chẳng hạn, nếu một tàu vũ trụ di chuyển 1 lightyear ( ) qua một khu vực có mật độ, mỗi centimet vuông của tàu vũ trụ sẽ gặp các hạt . $v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ $10^{19}$

Đó là, bạn càng đi nhanh, bạn càng đi xa và càng đi qua những vùng dày đặc, tàu vũ trụ của bạn càng bị hư hại.

Các Starshot Đột phá mục tiêu dự án đạt gần hàng xóm hệ sao của chúng tôi Centauri trong ~ 20 năm, với một vệ tinh đạt gram cỡ bằng phương tiện của một cánh buồm ánh sáng. Hôm nay, có một bài báo của Hoàng et al. tính toán mức độ thiệt hại của một vệ tinh như vậy. Tổng mật độ cột khí từ Trái đất đến Cen là và giả sử (khá) tỷ lệ bụi-khí là 1 % và dân số hạt bụi carbonate / silicat với phân bố kích thước Weingartner & Draine (2001) , họ tính toán rằng hành trình này đến $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ $\alpha$ Cen sẽ ăn mòn bề mặt tàu vũ trụ đến độ dày 1 mm .

Hầu hết các thiệt hại là do bụi, không phải khí, nhưng về nguyên tắc khí có thể làm nóng tàu vũ trụ. Tuy nhiên, ở , miễn là mật độ là , nhiệt độ không đủ để gây ra bất kỳ sự tan chảy nào. $v=0.2c$ $\lesssim10\,\mathrm{cm}^{-3}$

Các đám mây phân tử - những đám mây dày đặc nơi các ngôi sao được sinh ra - có mật độ từ và thậm chí lên đến , tức là nhiều đơn đặt hàng có cường độ cao hơn khoảng được tìm thấy trong môi trường liên sao phức tạp hơn. Để đến được những ngôi sao xa hơn trong một thời gian có thể chịu đựng được, bạn sẽ phải đi nhanh hơn , và do đó, trên thực tế, đó là một ý tưởng tốt để trốn tránh những đám mây này. $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— pela
nguồn

Cảm ơn vì điều đó. Xinh đẹp. Vì vậy, một tàu vũ trụ sẽ phải (a) đi chậm, (b) trốn tránh các khu vực dày đặc hơn hoặc (c) thay thế các phần phía trước của thân tàu thường xuyên. Tùy thuộc vào điểm đến du lịch, chiến lược du lịch có thể bao gồm cả ba mức độ khác nhau.

@ gì: vâng. Tôi chưa thực hiện bất kỳ tính toán nào, nhưng tôi đoán là tốc độ cao hơn nhiều so với 0,2c sẽ quá phá hủy. Ý tưởng của bạn với việc thay thế các bộ phận có lẽ là tốt wrt. cơ thể của con tàu, nhưng cánh buồm có thể khó khăn hơn.

— pela

@what Có một giải pháp dễ dàng hơn, có thể được gọi là "lá chắn làm lệch hướng". Hầu hết các hạt liên sao bị ion hóa, và do đó có thể bị lệch bởi một từ trường. Tôi tin rằng một số thí nghiệm đã được thực hiện trên ý tưởng và đề xuất một trường khá yếu (và có khả năng hợp lý để đạt được trong thực tế), được tạo ra bằng cách giải phóng các hạt ion hóa của chính nó, đủ để làm chệch hướng hầu hết các hạt.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy Sẽ không có hiệu ứng phá vỡ? Điều đó có làm chệch hướng đủ nhanh ở mức 0,2c không?

@pela Vâng, các đám mây phân tử chủ yếu là hydro diatomic trung tính, vì vậy bạn vẫn gặp nhiều rắc rối với chúng. Tôi đã suy nghĩ chủ yếu trong một môi trường bị ion hóa, hoặc nói cách khác là giảm thiểu thiệt hại từ các hạt bị ion hóa trong một cơn gió sao. Tôi tin rằng những thí nghiệm này tôi đang nhớ lại những điều liên quan như nhiệm vụ lên sao Hỏa.

— zibadawa timmy

Liên quan: /physics/26326/how-dense-are-nebulae

Hãy so sánh các tinh vân với mật độ không khí nơi quỹ đạo ISS, ở 400 000 mét. Theo Wikipedia , áp suất không khí ở độ cao nhất định được đưa ra bởi phương trình

p = p_{0} {(1 - \frac{L h}{T_{0}})}^{\frac{g M}{R L}}

$p = p_0 \left(1 - \frac{Lh}{T_0} \right)^\frac{gM}{RL}$

hoặc . $101.325\left(1 - \frac{0.0065×400000}{288.15}\right)^{(9.80665×0.0289644)/(8.31447×0.0065)}$

Máy tính Google không thích điều này ^ nhưng đặt nó thành từng mảnh mang lại -5737666.10745. Sau đó, hãy tìm mật độ với phương trình

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

hoặc là -8.08192432875. Thật không may, Wikipedia không cho tôi biết con số này thuộc đơn vị nào (chỉ là "dạng mol" và mật độ của nó) rất tiếc là tôi hoàn toàn bị mắc kẹt ở đây và tôi không thể trả lời câu hỏi. Hy vọng câu trả lời một phần này đã giúp ai đó trả lời đầy đủ. $\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— Aaron Franke
nguồn

bỏ phiếu cho nỗ lực. :-)

— userLTK

Đây là một nhận xét (mở rộng), không phải là một câu trả lời tôi sợ.

— adrianmcmenamin

@RobJeffries Làm sao vậy? Tất nhiên là thế! Nó chắc chắn tạo ra sự khác biệt lớn cho dù tàu của bạn đang đi vào một khu vực gần như không có gì so với khu vực có mật độ khí quyển tương đối cao.

— Aaron Franke

Có lẽ nhận xét của tôi hơi mơ hồ. Ý tôi là, bạn đã ước tính hoặc trích dẫn các thông số quan trọng - mật độ ISM và phân bố kích thước của các hạt bụi? ISS đi qua bầu khí quyển trên trái đất có liên quan gì?

— Rob Jeffries