Bir uzay gemisinin yıldızlararası bulutlardan kaçması gerekir mi?

Görünüşe göre yıldızlar arasında "toz" bulutları var. Bir yıldız gemisinin bu bulutların etrafında uçması, bulutlar arasında "tüneller" bulmaya çalışması mı gerekir yoksa yıldızlararası bulutlar bir uzay gemisi için zararsız mıdır?

Esas olarak radyasyon değil, aşınma veya (mikro) çarpışmalar açısından düşünüyorum, ancak ikincisi hakkında da bilgi hoş geldiniz.

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
kaynak

Bunun cevaplanabileceğini sanmıyorum. Geminin hızını veya gövdesinin doğasını bilmiyoruz.

— James K

İlgili fütüristik teknolojinin doğası hakkında varsayımda bulunmalıyız, bu yüzden bu konu dışı burada

— James K

Belki uzay keşif yığını değişimi, bazı cevapları olabilir. Genel anlamda, evet, onlardan kaçınmanın yüksek hızlı bir geminin çıkarına olacağını düşünüyorum. Basit hidrojen bile yeterince yüksek hızda hareketle sorun haline gelir. Şu anda ulaşabildiğimiz hızlarda, bu bir sorun değildi.

— userLTK

Hayır, geleceğin teknolojisi hakkında varsayımda bulunmanıza gerek yok. Sorunun odak noktası yıldızlararası bulutların doğasıdır. Tüm malzemelerin aşınabileceğini ve aşınacağını varsayarsanız, bazı malzemelerin aşınmaya karşı özellikle yıldızlararası seyahat için gerekli hızlarda biraz daha dirençli olması bu soru için önemli değildir. Ama bu soruyu fiziğe taşıyabilirsiniz, bu yüzden Aaron Franke'nin anwer'ında verilen soru ile ilişkilendirebilseydim.

@what Şu anda olduğu gibi, burada konuya gelmek için mühendislik yönlerine çok fazla odaklanıyorsunuz. Bunu neden Uzay Keşfi'ne taşımamam gerektiğini söyle. Yıldızlararası bulutlar hakkında bir soru olabilir, ancak mühendislik bilgisi gerektiren bir uzay gemisi üzerinde ne gibi bir etkisi olacaktır.

— called2voyage

Yanıtlar:

Evet.

Yorumlandığı gibi, yıldızlararası bir uzay gemisinin aldığı hasar miktarı, hızının hızına ve yolunda karşılaştığı gaz ve toz parçacıklarının sayısına bağlıdır. Bu sayı genelde denir, bu durumda, alan başına ölçülür kolon yoğunluğu , ve toplam mesafe eşittir , seyahat süreleri partikül yoğunluğu , örneğin, . Örneğin, bir uzay gemisi 1 ışıkyılı sürüyorsa ( $v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ ) yoğunluğu olan bir bölge boyunca $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ , uzay gemisinin her santimetrekaresi parçacık ile karşılaşacak . $10^{19}$

Yani, ne kadar hızlı giderseniz, o kadar uzağa gidersiniz ve ne kadar yoğun bölgelere giderseniz, uzay geminiz o kadar hasar görür.

Etkileme Starshot proje amaçları bizim en yakın komşu yıldız sistemini ulaşmak için gram büyüklüğünde uydu ulaşan ile ~ 20 yıl içinde Centauri hafif yelken vasıtasıyla. Bugün Hoang ve ark. böyle bir uydunun aldığı hasar miktarının hesaplanması. Dünyadan Cen'e toplam gaz yoğunluğu ve (oldukça) bir toz / gaz oranının% 1 ve bir Weingartner & Draine ile karbonlu / silikat toz tanesi popülasyonu varsayar. (2001) boyut dağılımı, hesaplar ki $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ Cen'e yolculuk , uzay aracının yüzeyini 1 mm'lik bir kalınlığa kadar aşındıracaktır $\alpha$ .

$v=0.2c$ $\lesssim10\,\mathrm{cm}^{-3}$

Moleküler bulutlar - yıldız doğarlar yoğun bulutlar - kaynaklanan yoğunluklar var ve hatta en fazla , yani daha seyrek yıldızlar arası ortamda bulunan kabaca den daha fazla büyüklükte birçok sipariş . Tolere edilebilir bir zamanda daha uzak yıldızlara ulaşmak için daha hızlı gitmeniz gerekir ve bu nedenle aslında bu bulutlardan kaçmak iyi bir fikir gibi görünüyor. $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— pela
kaynak

Bunun için teşekkür ederim. Güzel. Dolayısıyla bir uzay gemisinin ya (a) yavaş gitmesi, (b) daha yoğun bölgelerden kaçması ya da (c) gövdelerinin ön kısımlarını düzenli olarak değiştirmesi gerekecektir. Seyahat hedefine bağlı olarak, seyahat stratejisi her üç ila farklı dereceleri kapsayabilir.

@ne evet. Herhangi bir hesaplama yapmadım, ama tahminim 0.2c'den çok daha yüksek hızların çok yıkıcı olacağı. Parçaları değiştirme fikriniz muhtemelen iyi. geminin gövdesi, ancak yelken daha zor olabilir.

— pela

@what "Deflektör kalkanları" olarak adlandırılabilecek daha kolay bir çözüm var. Yıldızlararası partiküllerin çoğu iyonize olur ve manyetik alan tarafından saptırılabilir. Fikir üzerinde bazı deneyler yapıldığına ve kendi iyonize parçacıklarını serbest bırakarak üretilen oldukça zayıf (ve pratikte başarılması makul) bir alanın çoğu parçacığı saptırmak için yeterli olduğuna inanıyorum.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy Bunun kırıcı bir etkisi olmaz mı? Bu sapma hızlı bir şekilde 0.2c'de yeterli mi?

@pela Evet, moleküler bulutlar çoğunlukla nötr diatomik hidrojendir, bu yüzden bunlarla hala çok sorun yaşarsınız. Çoğunlukla iyonize bir ortamda düşünüyordum ya da yıldız rüzgarındaki iyonize parçacıklardan kaynaklanan hasarı hafifletiyordum. İnanıyorum ki bu deneyler Mars misyonları gibi endişeleri hatırlıyorum.

— zibadawa timmy

İlgili: /physics/26326/how-dense-are-nebulae

Bulutsuları, ISS'nin yörüngesindeki hava yoğunluğu ile 400 000 metrede karşılaştıralım. Wikipedia'ya göre , belirli bir irtifadaki hava basıncı denklem tarafından verilir.

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

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

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

Google Hesap Makinesi bunu beğenmiyor ^ ancak parça parça koymak -5737666.10745 veriyor. Sonra, denklemle yoğunluğu bulalım

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

veya -8.08192432875. Ne yazık ki Wikipedia bana bu sayının hangi birimde olduğunu söylemiyor (sadece bir "molar form" ve yoğunluk olduğunu) bu yüzden ne yazık ki burada tamamen sıkıştım ve soruyu cevaplamayı bitiremiyorum. Umarım bu kısmi cevap birisinin tam cevap vermesine yardımcı olmuştur. $\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— Aaron Franke
kaynak

çaba için oy verdi. :-)

— userLTK

Bu (genişletilmiş) bir yorum, korktuğum bir cevap değil.

— adrianmcmenamin

@RobJeffries Nasıl? Tabii ki öyle! Geminizin nispeten yüksek atmosferik yoğunluklu bir alana karşı neredeyse hiçbir şey olmayan bir alana girip girmediği kesinlikle büyük bir fark yaratır.

— Aaron Franke

Belki benim yorumum biraz belirsiz. Yani, kritik parametreleri - ISM yoğunluğunu ve toz partiküllerinin boyut dağılımını nerede tahmin ettiniz veya alıntıladınız? ISS'nin Dünya'nın üst atmosferinde seyahat ettiği herhangi bir şeyle ne ilgisi var?

— Rob Jeffries