Un vaisseau spatial devrait-il échapper aux nuages interstellaires?

Apparemment, il y a des nuages de "poussière" entre les étoiles. Un vaisseau spatial devrait-il voler autour de ces nuages, en essayant de trouver des "tunnels" entre les nuages, ou les nuages interstellaires sont-ils inoffensifs pour un vaisseau spatial?

Je pense principalement en termes d'abrasion ou de (micro) collisions, pas de rayonnement, mais j'aimerais également recevoir des informations sur ces dernières.

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
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Je ne pense pas que cela puisse être répondu. Nous ne connaissons pas la vitesse du navire, ni la nature de sa coque.

— James K

Nous aurions à faire des hypothèses sur la nature de la technologie futuriste impliquée, donc c'est hors sujet ici

— James K

Peut-être que l'échange de pile d'exploration spatiale, ils pourraient avoir des réponses. D'une manière générale, oui, je pense qu'il serait dans l'intérêt d'un engin à grande vitesse de les éviter. Même l'hydrogène simple devient un problème avec une vitesse de déplacement suffisamment élevée. Aux vitesses que nous sommes actuellement en mesure d'atteindre, cela n'a pas été un problème.

— userLTK

Non, vous n'avez pas à émettre d'hypothèses sur la technologie future. La question se concentre sur la nature des nuages interstellaires. Si vous supposez que tous les matériaux peuvent être et seront abrasés, peu importe pour cette question si certains matériaux sont légèrement plus résistants à l'abrasion que d'autres, en particulier aux vitesses nécessaires aux déplacements interstellaires. Mais vous êtes invités à déplacer cette question vers la physique. SE, si je pouvais la rattacher à la question posée dans la réponse d'Aaron Franke.

@what Comme c'est le cas actuellement, vous vous concentrez trop sur les aspects de l'ingénierie pour que cela soit sur le sujet ici. Dites-moi pourquoi je ne devrais pas migrer vers l'exploration spatiale. C'est peut-être une question sur les nuages interstellaires, mais c'est de quel effet cela aurait sur un vaisseau spatial, ce qui nécessite une connaissance de l'ingénierie.

— called2voyage

Réponses:

Oui.

Comme cela a été commenté, la quantité de dégâts subis par un vaisseau spatial interstellaire dépend de sa vitesse , ainsi que du nombre de particules de gaz et de poussière qu'il rencontre sur son chemin. Ce nombre est généralement mesuré par zone, auquel cas il est appelé densité de colonne , et est égal à la distance totale parcourue multipliée par la densité de particules , c'est-à-dire . Par exemple, si un vaisseau spatial voyage pendant 1 an-lumière ( $v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ ) à travers une région de densité $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ , chaque centimètre carré du vaisseau spatial rencontrera particules. $10^{19}$

C'est-à-dire que plus vous allez vite, plus vous allez loin et plus vous traversez des régions denses, plus votre vaisseau spatial est endommagé.

Le projet Breakthrough Starshot vise à atteindre notre système stellaire le plus proche Centauri en ~ 20 ans, avec un satellite de la taille d'un gramme atteignant au moyen d'une voile légère. Aujourd'hui, il y avait un article de Hoang et al. calculer le montant des dommages subis par un tel satellite. La densité totale de la colonne de gaz de la Terre à Cen est , et en supposant (assez) un rapport poussière / gaz de 1% et une population de grains de poussière carbonée / silicate avec un Weingartner & Draine (2001) la distribution des tailles, ils calculent $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ le voyage vers Cen érodera la surface du vaisseau spatial à une épaisseur de l'ordre de 1 mm $\alpha$ .

La plupart des dommages sont causés par la poussière, pas par le gaz, mais en principe, le gaz peut chauffer lentement le vaisseau spatial. Cependant, à , tant que la densité est $v=0.2c$ , la température est insuffisante pour provoquer une fusion. $\lesssim10\,\mathrm{cm}^{-3}$

Les nuages moléculaires - les nuages denses où naissent les étoiles - ont des densités de et même jusqu'à $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ , c'est-à-dire plusieurs ordres de grandeur supérieurs à environ $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ trouvé dans le milieu interstellaire plus dilué. Pour atteindre des étoiles encore plus lointaines dans un temps tolérable, il faudrait aller plus vite que, et il semble donc que ce soit une bonne idée d'échapper à ces nuages. $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— pela
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Merci pour ça. Belle. Ainsi, un vaisseau spatial devrait soit (a) aller lentement, (b) éviter les zones plus denses, ou (c) remplacer régulièrement les parties avant de ses coques. Selon la destination du voyage, la stratégie de voyage pourrait englober les trois à des degrés différents.

@what: Oui. Je n'ai pas fait de calculs, mais je suppose que des vitesses beaucoup plus élevées que celles de 0,2c seraient trop destructrices. Votre idée de remplacer des pièces est probablement bonne. le corps du navire, mais la voile peut être plus difficile.

— pela

@what Il existe une solution potentiellement plus simple, qui pourrait être surnommée "boucliers déflecteurs". La plupart des particules interstellaires sont ionisées et peuvent donc être déviées par un champ magnétique. Je crois que certaines expériences ont été faites sur l'idée et suggèrent qu'un champ assez faible (et probablement raisonnable à réaliser dans la pratique), généré par la libération de ses propres particules ionisées, est suffisant pour détourner la plupart des particules.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy Cela n'aurait-il pas un effet cassant? Cela dévie-t-il assez vite à 0,2c?

@pela Oui, les nuages moléculaires sont principalement de l'hydrogène diatomique neutre, donc vous auriez toujours beaucoup de problèmes avec ceux-ci. Je pensais principalement dans un milieu ionisé, ou autrement atténuer les dommages causés par les particules ionisées dans un vent stellaire. Je crois que ces expériences dont je me souviens concernaient des choses comme les missions sur Mars.

— zibadawa timmy

En relation: /physics/26326/how-dense-are-nebulae

Comparons les nébuleuses à la densité de l'air où l'ISS orbite, à 400 000 mètres. Selon Wikipedia , la pression atmosphérique à une altitude donnée est donnée par l'équation

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

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

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

Google Calculator n'aime pas ça ^ mais le mettre en pièce par pièce donne -5737666.10745. Ensuite, trouvons la densité avec l'équation

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

$\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— Aaron Franke
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voté pour l'effort. :-)

— userLTK

Ceci est un commentaire (étendu), pas une réponse, je le crains.

— adrianmcmenamin

@RobJeffries Comment cela? Bien sûr que oui! Cela fait certainement une grande différence si votre navire se dirige vers une zone avec presque rien par rapport à une zone de densité atmosphérique relativement élevée.

— Aaron Franke

Peut-être que mon commentaire est un peu vague. Je veux dire, où avez-vous estimé ou cité les paramètres critiques - la densité ISM et la distribution granulométrique des particules de poussière? Qu'est-ce que l'ISS voyageant dans la haute atmosphère terrestre a à voir avec quoi que ce soit?

— Rob Jeffries

Un vaisseau spatial devrait-il échapper aux nuages ​​interstellaires?

Un vaisseau spatial devrait-il échapper aux nuages interstellaires?