Apakah pesawat ruang angkasa harus menghindari awan antarbintang?

Rupanya, ada awan "debu" di antara bintang-bintang. Apakah kapal luar angkasa harus terbang mengelilingi awan-awan itu, mencoba menemukan "terowongan" di antara awan-awan, atau apakah awan antarbintang tidak berbahaya bagi pesawat ruang angkasa?

Saya terutama berpikir dalam hal abrasi atau tabrakan (mikro), bukan radiasi, tetapi akan menyambut informasi tentang yang terakhir juga.

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
sumber

Saya kira ini tidak bisa dijawab. Kami tidak tahu kecepatan kapal, atau sifat lambungnya.

— James K

Kita harus berhipotesis tentang sifat teknologi futuristik yang terlibat, jadi ini di luar topik di sini

— James K

Mungkin pertukaran stack eksplorasi ruang angkasa, mereka mungkin punya beberapa jawaban. Dalam arti umum, ya, saya pikir itu akan menjadi kepentingan kerajinan kecepatan tinggi untuk menghindari mereka. Bahkan hidrogen sederhana menjadi masalah dengan kecepatan perjalanan yang cukup tinggi. Pada kecepatan yang saat ini dapat kami capai, itu tidak menjadi masalah.

— userLTK

Tidak, Anda tidak perlu berhipotesis tentang teknologi masa depan. Fokus pertanyaannya adalah pada sifat awan antarbintang. Jika Anda berasumsi bahwa semua material dapat dan akan terabrasi, tidak masalah untuk pertanyaan ini jika beberapa material sedikit lebih tahan terhadap abrasi daripada yang lain, terutama pada kecepatan yang diperlukan untuk perjalanan antarbintang. Tetapi Anda dipersilakan untuk memindahkan pertanyaan ini ke fisika. Se, jika saya bisa mengaitkannya dengan pertanyaan yang diberikan dalam jawaban Aaron Franke.

@ apa Seperti sekarang, Anda terlalu fokus pada aspek teknik untuk ini menjadi topik di sini. Katakan padaku mengapa saya tidak harus memigrasikan ini ke Space Exploration. Ini mungkin pertanyaan tentang awan antarbintang, tetapi apakah pengaruhnya terhadap pesawat ruang angkasa, yang membutuhkan pengetahuan tentang teknik.

— dipanggil2voyage

Jawaban:

Iya.

$v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ $10^{19}$

Artinya, semakin cepat Anda pergi, semakin jauh Anda pergi, dan semakin banyak daerah padat yang Anda lalui, semakin banyak pesawat ruang angkasa Anda rusak.

Proyek Breakthrough Starshot bertujuan untuk mencapai sistem bintang terdekat tetangga kami Centauri dalam ~ 20 tahun, dengan satelit berukuran gram mencapai melalui berlayar ringan. Hari ini, ada sebuah makalah oleh Hoang et al. menghitung jumlah kerusakan yang diambil oleh satelit semacam itu. Total kepadatan kolom gas dari Bumi ke Cen adalah , dan dengan asumsi (cukup) rasio debu terhadap gas 1% dan populasi butiran debu silikat / silikat dengan Weingartner & Draine (2001) distribusi ukuran, mereka menghitung ini $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ perjalanan ke Cen akan mengikis permukaan pesawat ruang angkasa hingga ketebalan urutan 1 mm $\alpha$ .

Sebagian besar kerusakan disebabkan oleh debu, bukan gas, tetapi pada prinsipnya gas secara perlahan bisa memanaskan pesawat ruang angkasa. Namun, pada , selama kerapatan $v=0.2c$ , suhu tidak cukup untuk menyebabkan pencairan. $\lesssim10\,\mathrm{cm}^{-3}$

Awan molekuler - awan lebat tempat bintang dilahirkan - memiliki kepadatan mulai dan bahkan hingga $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ , yaitu banyak pesanan yang besarnya lebih tinggi dari yang kira-kira $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— pela
sumber

Terima kasih untuk itu. Cantik. Jadi pesawat ruang angkasa harus (a) melambat, (b) menghindari daerah yang lebih padat, atau (c) mengganti bagian depan lambungnya secara teratur. Tergantung pada tujuan perjalanan, strategi perjalanan dapat mencakup ketiganya ke tingkat yang berbeda.

@apa iya. Saya belum melakukan perhitungan apa pun, tetapi dugaan saya adalah bahwa kecepatan yang lebih tinggi daripada 0.2c itu akan terlalu merusak. Ide Anda dengan mengganti komponen mungkin adalah ide yang bagus. tubuh kapal, tetapi layar mungkin lebih sulit.

— pela

@ apa Ada solusi yang berpotensi lebih mudah, yang mungkin dijuluki "perisai deflektor". Sebagian besar partikel antar bintang terionisasi, dan karenanya dapat dibelokkan oleh medan magnet. Saya percaya beberapa percobaan telah dilakukan pada ide dan menyarankan bidang yang cukup lemah (dan mungkin masuk akal untuk dicapai dalam praktek), yang dihasilkan dengan melepaskan partikel terionisasi sendiri, cukup untuk membelokkan sebagian besar partikel menjauh.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy Bukankah itu memiliki efek melanggar? Apakah itu membelokkan cukup cepat di 0.2c?

@pela Ya, sebagian besar awan molekul adalah hidrogen diatomik netral, jadi Anda masih akan menghadapi banyak masalah dengan itu. Saya berpikir sebagian besar dalam media terionisasi, atau mengurangi kerusakan dari partikel terionisasi dalam angin bintang. Saya percaya percobaan ini saya mengingat hal-hal yang terkait seperti misi ke Mars.

— zibadawa timmy

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

Mari kita bandingkan nebula dengan kerapatan udara tempat orbit ISS, pada 400.000 meter. Menurut Wikipedia , tekanan udara pada ketinggian tertentu diberikan oleh persamaan

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

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

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

Google Kalkulator tidak menyukai ini ^ tetapi meletakkannya sepotong demi sepotong memberi -5737666.10745. Lalu, mari kita temukan kepadatan dengan persamaan

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

atau yaitu -8.08192432875. Sayangnya Wikipedia tidak memberi tahu saya unit apa yang ada di nomor ini (hanya itu "bentuk molar" dan kepadatannya) jadi sayangnya saya benar-benar terjebak di sini dan saya tidak bisa menyelesaikan menjawab pertanyaan. Semoga jawaban parsial ini membantu seseorang membuat jawaban lengkap. $\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— Aaron Franke
sumber

memberikan suara untuk usaha. :-)

— userLTK

Ini adalah komentar (diperluas), bukan jawaban yang saya khawatirkan.

— adrianmcmenamin

@ RobJeffries Bagaimana bisa begitu? Tentu saja! Ini benar-benar membuat perbedaan besar apakah kapal Anda menuju ke suatu daerah dengan hampir tidak ada versus daerah dengan kepadatan atmosfer yang relatif tinggi.

— Aaron Franke

Mungkin komentar saya agak kabur. Maksud saya, di mana Anda memperkirakan atau mengutip parameter kritis - kepadatan ISM dan distribusi ukuran partikel debu? Apa hubungan ISS melalui atmosfer bagian atas Bumi dengan apa pun?

— Rob Jeffries