Otázka:
Musela by se kosmická loď vyhnout mezihvězdným mrakům?
user2233
2016-08-07 23:39:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mezi hvězdami jsou podle všeho mraky „prachu“. Musela by vesmírná loď létat kolem těchto mraků a pokoušet se najít „tunely“ mezi mraky, nebo jsou mezihvězdné mraky neškodné pro vesmírnou loď?

Myslím hlavně na abrazi nebo (mikro) srážky , nikoli záření, ale uvítal bych také informace o druhém.

Nemyslím si, že na to lze odpovědět. Neznáme rychlost lodi ani povahu jejího trupu.
Museli bychom vyslovit hypotézu o povaze použité futuristické technologie, takže zde to není téma
Možná výměna zásobníku průzkumu vesmíru, mohou mít nějaké odpovědi. V obecném smyslu ano, myslím, že by bylo v zájmu vysokorychlostního plavidla vyhnout se jim. Dokonce i jednoduchý vodík se stává problémem s dostatečně vysokou rychlostí jízdy. Při rychlostech, kterých jsme v současné době schopni dosáhnout, to nebyl problém.
Ne, nemusíte předpokládat budoucí technologii. Otázka se zaměřuje na povahu mezihvězdných mraků. Pokud předpokládáte, že všechny materiály mohou a budou obrušovány, nezáleží na této otázce, pokud jsou některé materiály o něco odolnější vůči oděru než jiné, zejména při rychlostech nezbytných pro mezihvězdný pohyb. Ale můžete tuto otázku přesunout na fyziku. SE, kdybych ji mohl dát do souvislosti s otázkou uvedenou v odpovědi Aarona Frankeho.
@what Jak je tomu právě teď, příliš se soustředíte na aspekty inženýrství, než aby to bylo zde. Řekněte mi, proč bych to neměl migrovat na průzkum vesmíru. Může to být otázka mezihvězdných mraků, ale je to, jaký účinek by to mělo na kosmickou loď, která vyžaduje znalost inženýrství.
No, při průzkumu vesmíru mi pravděpodobně řeknou, že „to může být otázka, jaký účinek by měly mezihvězdné mraky na vesmírnou loď, ale to vyžaduje znalost mezihvězdných plechovek, takže by to mělo jít na fyziku.SE“. Kde bych to chtěl, kdybyste se mě zeptal.
@what Pochybuji, že by průzkum vesmíru byl nesnesitelný, aby zvládl fyziku, která byla relevantní pro diskusi o konstrukci kosmické lodi.
Jak rychle chcete jet? Odpověď je, že to není problém při nízké rychlosti, ale katastrofální při vysoké rychlosti.
Dva odpovědi:
pela
2016-08-19 14:13:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ano.

Jak již bylo uvedeno, výše poškození způsobeného mezihvězdnou kosmickou lodí závisí na jeho rychlosti $ v $ a také na počtu částic plynu a prachu, které na své cestě narazí . Toto číslo se obvykle měří na plochu, v takovém případě se nazývá hustota sloupce $ N $ a rovná se celkové vzdálenosti, kterou cestoval $ d $ krát hustotu částic $ n $, tj. $ N = nd $. Například pokud vesmírná loď cestuje 1 světelný rok ($ 10 ^ {18} \, \ mathrm {cm} $) oblastí s hustotou $ 10 \, \ mathrm {cm} ^ {- 3} \! $, Každý čtverec centimetr vesmírné lodi narazí na $ 10 ^ {19} $ částice.

To znamená, že čím rychleji jedete, tím dále a čím hustší oblasti procházíte, tím více je vaše vesmírná loď poškozena.

Projekt Breakthrough Starshot si klade za cíl dosáhnout našeho nejbližšího sousedního hvězdného systému $ \ alpha $ Centauri za ~ 20 let, přičemž satelit o velikosti gramu dosáhne 0,20c $ $ pomocí lehká plachta. Dnes vyšel článek Hoang et al. o výpočtu výše škody způsobené takovým satelitem. Celková hustota sloupce plynu ze Země na $ \ alpha $ Cen je $ \ sim10 ^ {17,5 \ mathrm {-} 18} \ mathrm {cm} ^ {- 2} $ a za předpokladu (spravedlivě) prachu na poměr plynu 1% a populace uhlíkato-křemičitého prachového zrna s Weingartner & Draine (2001) distribucí velikosti, vypočítají, že tato cesta k $ \ alpha $ Cen rozruší povrch kosmická loď má tloušťku řádově 1 mm .

Většina škod je způsobena prachem, nikoli plynem, ale v zásadě může plyn vesmírnou loď pomalu zahřívat. Avšak při $ v = 0,2c $, pokud je hustota $ \ lesssim10 \, \ mathrm {cm} ^ {- 3} $, je teplota nedostatečná k tomu, aby došlo k roztavení.

Molekulární mraky - husté mraky, kde se rodí hvězdy - mají hustotu od 10 $ 2 \, \ mathrm {cm} ^ {- 3} $ a dokonce až do 10 $ 6 ^ 6 \, \ mathrm {cm} ^ {- 3} $, tj. O mnoho řádů vyšší než zhruba $ 1 \, \ mathrm {cm} ^ {- 3} $ nalezené ve více zředěném mezihvězdném médiu. Abyste dosáhli ještě vzdálenějších hvězd v přijatelném čase, museli byste jet rychleji než 0,2 c $, a zdá se tedy, že ve skutečnosti je dobré se těmto oblakům vyhnout.

Děkuji ti za to. Krásná. Kosmická loď by tedy musela buď (a) jít pomalu, (b) vyhýbat se hustším oblastem, nebo (c) pravidelně vyměňovat přední části svých trupů. V závislosti na cíli cesty může cestovní strategie v různé míře zahrnovat všechny tři.
@what: Ano. Neudělal jsem žádné výpočty, ale odhaduji, že rychlosti mnohem vyšší než těch 0,2c by byly příliš destruktivní. Váš nápad s výměnou dílů je pravděpodobně dobrý. tělo lodi, ale plachta může být obtížnější.
@what Existuje potenciálně jednodušší řešení, které by se dalo nazvat „deflektorové štíty“. Většina mezihvězdných částic je ionizovaná, a proto je lze odklonit magnetickým polem. Věřím, že na této myšlence byly provedeny některé experimenty, které naznačují, že k odvrácení většiny částic stačí poměrně slabé (a v praxi pravděpodobně rozumné) pole generované uvolňováním jeho ionizovaných částic.
-1
Hmm ... nemyslím si, že většina prachu je ionizovaná. Plyn je v určité oblasti („horké, ionizované médium“), která vyplňuje většinu mezihvězdného prostoru, ale která je také zředěnější než „teplé, neutrální médium“. A v molekulárních mracích, které jsou řádově pouze 100 K, je veškerá hmota rozhodně neutrální. Pokud je oblast dostatečně horká na to, aby ionizovala prach, je pravděpodobně také dostatečně horká, aby ji zničila.
@pela Ano, molekulární mraky jsou většinou neutrální dvouatomový vodík, takže s nimi budete mít stále velké problémy. Myslel jsem většinou v ionizovaném médiu, nebo jinak zmírňuji poškození ionizovanými částicemi ve hvězdném větru. Věřím, že tyto experimenty si vybavuji jako věci jako mise na Mars.
@what Děkuji mnohokrát za váš štědrý dar :)
Aaron Franke
2016-08-08 05:03:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Související: https://physics.stackexchange.com/questions/26326/how-dense-are-nebulae

Porovnejme mlhoviny s hustotou vzduchu, kde je ISS obíhá na 400 000 metrů. Podle Wikipedie je tlak vzduchu v dané výšce dán rovnicí

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

nebo 101 325 $ \ vlevo (1 - \ frac {0,0065 × 400000} {288,15} \ vpravo) ^ {(9,80665 × 0,0289644) / (8,31447 × 0,0065 )} $.

Google Calculator se to nelíbí ^ ale jeho vložení po kuse dává -5737666.10745. Poté zjistíme hustotu pomocí rovnice

$$ ρ = \ frac {pM} {RT} $$

nebo $ \ frac {-5737666.10745 × 0,0289644} {8,31447 × 2473,15} $, což je -8,08192432875. Wikipedia mi bohužel neřekne, v jaké jednotce je toto číslo (jen to, že je to „molární forma“ a že je to hustota), takže jsem tu bohužel úplně zaseknutý a nemohu dokončit odpověď na otázku. Doufejme, že tato částečná odpověď pomohla někomu udělat úplnou odpověď.

hlasoval pro úsilí. :-)
Obávám se, že toto je (rozšířený) komentář, nikoli odpověď.
@RobJeffries Jak? Samozřejmě že ano! Rozhodně je velký rozdíl, zda vaše loď míří do oblasti s téměř ničím oproti oblasti s relativně vysokou hustotou atmosféry.
Možná je můj komentář trochu vágní. Myslím, kde jste odhadli nebo citovali kritické parametry - hustotu ISM a distribuci velikosti prachových částic? Co má s čímkoli společného ISS cestující horními vrstvami Země?


Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 3.0, pod kterou je distribuován.
Loading...