ยานอวกาศจะต้องหลบเลี่ยงเมฆระหว่างดวงดาวหรือไม่?

เห็นได้ชัดว่ามีเมฆของ "ฝุ่น" ระหว่างดวงดาว ยานอวกาศจะต้องบินไปรอบ ๆ ก้อนเมฆพยายามค้นหา "อุโมงค์" ระหว่างก้อนเมฆหรือเมฆระหว่างดวงดาวนั้นไม่เป็นอันตรายต่อยานอวกาศหรือไม่?

ฉันมักจะคิดในแง่ของการขัดถูหรือการชน (ขนาดเล็ก) ไม่ใช่การฉายรังสี แต่จะให้การต้อนรับข้อมูลหลัง

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
แหล่งที่มา

ฉันไม่คิดว่าสามารถตอบคำถามนี้ได้ เราไม่รู้ความเร็วของเรือหรือลักษณะของลำเรือ

— James K

เราจะต้องตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของเทคโนโลยีแห่งอนาคตที่เกี่ยวข้องดังนั้นนี่คือหัวข้อที่ปิดที่นี่

— James K

บางทีการแลกเปลี่ยนการสำรวจอวกาศอาจจะมีคำตอบบ้าง ในความหมายทั่วไปใช่ฉันคิดว่ามันจะเป็นประโยชน์ของยานความเร็วสูงเพื่อหลีกเลี่ยงพวกเขา แม้แต่ไฮโดรเจนธรรมดาก็กลายเป็นปัญหากับการเดินทางด้วยความเร็วสูงพอ ด้วยความเร็วที่เราสามารถเข้าถึงได้ในปัจจุบันไม่มีปัญหา

— userLTK

ไม่คุณไม่ต้องตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีในอนาคต จุดสนใจของคำถามคือธรรมชาติของเมฆระหว่างดวงดาว หากคุณคิดว่าวัสดุทั้งหมดสามารถและจะถูกยกเลิกมันไม่สำคัญสำหรับคำถามนี้หากวัสดุบางชนิดมีความทนทานต่อการขูดขีดได้ดีกว่าวัสดุอื่นเล็กน้อยโดยเฉพาะที่ความเร็วที่จำเป็นสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาว แต่คุณสามารถย้ายคำถามนี้ไปยังวิชาฟิสิกส์ได้หรือไม่ฉันสามารถเชื่อมโยงกับคำถามที่ให้ไว้ในคำแนะนำของ Aaron Franke ได้หรือไม่

@ สิ่งที่เป็นอยู่ในขณะนี้คุณมุ่งเน้นมากเกินไปในด้านวิศวกรรมเพื่อให้เป็นหัวข้อที่นี่ บอกฉันทีว่าทำไมฉันไม่ควรย้ายสิ่งนี้ไปยัง Space Exploration มันอาจเป็นคำถามเกี่ยวกับเมฆระหว่างดวงดาว แต่มันก็มีผลกระทบอะไรกับยานอวกาศซึ่งต้องใช้ความรู้ด้านวิศวกรรม

— call2voyage

คำตอบ:

ใช่.

ดังที่ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์จำนวนความเสียหายที่เกิดจากยานอวกาศระหว่างดวงดาวนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของเช่นเดียวกับจำนวนของก๊าซและอนุภาคฝุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างทาง หมายเลขนี้มักจะเป็นวัดต่อพื้นที่ซึ่งในกรณีนี้ก็เรียกว่าความหนาแน่นคอลัมน์และมีค่าเท่ากับระยะทางรวมเดินทางครั้งความหนาแน่นของอนุภาคคือ dตัวอย่างเช่นถ้ายานอวกาศเดินทาง 1 ปีแสง ( $v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ ) ผ่านภูมิภาคที่มีความหนาแน่น $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ แต่ละตารางเซนติเมตรของยานอวกาศจะพบอนุภาค $10^{19}$

นั่นคือยิ่งคุณไปได้เร็วขึ้นเท่าไหร่คุณก็ยิ่งอยู่ไกลขึ้นและบริเวณที่มีความหนาแน่นมากขึ้นก็จะยิ่งยานอวกาศของคุณเสียหายมากเท่านั้น

โครงการBreakthrough Starshotมุ่งหวังที่จะเข้าถึงระบบดาวฤกษ์ใกล้เคียง Centauri ของเราในระยะเวลา 20 ปีโดยมีดาวเทียมขนาดแกรมถึงโดยการแล่นเรือเบา ๆ วันนี้มีกระดาษโดยHoang และคณะ การคำนวณจำนวนความเสียหายที่ถ่ายโดยดาวเทียมดังกล่าว ความหนาแน่นคอลัมน์ทั้งหมดของก๊าซจากโลกถึง Cen คือและสมมติว่าอัตราส่วนฝุ่นต่อก๊าซ 1% และประชากรเม็ดฝุ่นคาร์บอเนส / ซิลิเกตที่มีWeingartner & Draine การกระจายขนาด(2001)พวกเขาคำนวณสิ่งนี้ $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ การเดินทางไปยัง Cen จะกัดเซาะพื้นผิวของยานอวกาศให้มีความหนา 1 มม $\alpha$ .

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

เมฆโมเลกุล - เมฆหนาแน่นที่ดาวเกิด - มีความหนาแน่นตั้งแต่และสูงถึงคือ หลายคำสั่งของขนาดสูงกว่าประมาณในสื่อระหว่างดวงดาวเจือจางมากขึ้น ในการเข้าถึงดาวที่ห่างไกลมากขึ้นในเวลาที่ยอมรับได้คุณจะต้องไปเร็วกว่าและดูเหมือนว่าในความเป็นจริงแล้วเป็นความคิดที่ดีที่จะหลบเลี่ยงเมฆเหล่านี้ $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— pela
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับสิ่งนั้น. สวย. ดังนั้นยานอวกาศจะต้อง (a) ไปช้า (b) หลบเลี่ยงพื้นที่ที่หนาแน่นกว่าหรือ (c) แทนที่ส่วนหน้าของลำเรือเป็นประจำ กลยุทธ์การเดินทางอาจครอบคลุมทั้งสามระดับเพื่อให้แตกต่างกันขึ้นอยู่กับปลายทางการเดินทาง

@อะไรใช่. ฉันยังไม่ได้ทำการคำนวณใด ๆ แต่การเดาของฉันคือความเร็วที่สูงกว่า 0.2c นั้นจะเป็นอันตรายมากเกินไป ความคิดของคุณในการเปลี่ยนชิ้นส่วนน่าจะเป็นสิ่งที่ดี ร่างของเรือ แต่ใบเรืออาจจะยากขึ้น

— pela

@ สิ่งที่มีวิธีแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าซึ่งอาจเรียกได้ว่า อนุภาคระหว่างดวงดาวส่วนใหญ่จะถูกทำให้เป็นไอออนและสามารถถูกเบี่ยงเบนได้จากสนามแม่เหล็ก ฉันเชื่อว่าการทดลองบางอย่างเกิดขึ้นกับความคิดและแนะนำฟิลด์ที่ค่อนข้างอ่อนแอ (และมีเหตุผลพอที่จะทำให้สำเร็จในทางปฏิบัติ) ซึ่งสร้างขึ้นโดยการปล่อยอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนของมันเองนั้นเพียงพอที่จะเบี่ยงเบนอนุภาคส่วนใหญ่ออกไป

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy นั่นจะไม่ส่งผลกระทบหรือไม่ การเบี่ยงเบนนั้นเร็วพอที่ 0.2c หรือไม่?

@pela ใช่เมฆโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนไดอะตอมที่เป็นกลางดังนั้นคุณยังคงมีปัญหามากมายกับมัน ฉันกำลังคิดว่าส่วนใหญ่อยู่ในสื่อที่แตกตัวเป็นไอออนหรือช่วยลดความเสียหายจากอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนในลมดาวฤกษ์ ฉันเชื่อว่าการทดลองเหล่านี้ฉันกำลังนึกถึงสิ่งต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องเช่นภารกิจสู่ดาวอังคาร

— zibadawa timmy

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

ลองเปรียบเทียบเนบิวลากับความหนาแน่นของอากาศที่สถานีอวกาศนานาชาติโคจรที่ 400,000 เมตร ตามวิกิพีเดียความดันอากาศที่ระดับความสูงที่กำหนดจะได้รับจากสมการ

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

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

หรือ0.0065)} $101.325\left(1 - \frac{0.0065×400000}{288.15}\right)^{(9.80665×0.0289644)/(8.31447×0.0065)}$

Google Calculator ไม่ชอบ ^ นี้ แต่การใส่ทีละชิ้นให้ -5737666.10745 จากนั้นเราจะหาความหนาแน่นด้วยสมการ

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

หรือซึ่งคือ -8.08192432875 น่าเสียดายที่ Wikipedia ไม่ได้บอกฉันว่าหน่วยนี้มีหน่วยอะไร (แค่ว่าเป็น "รูปกราม" และความหนาแน่น) ดังนั้นน่าเสียดายที่ฉันติดอยู่ที่นี่จนหมดและตอบคำถามไม่ได้ หวังว่าคำตอบบางส่วนนี้จะช่วยให้ใครบางคนทำคำตอบเต็ม $\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— Aaron Franke
แหล่งที่มา

โหวตให้ความพยายาม :-)

— userLTK

นี่คือความคิดเห็นแบบขยายไม่ใช่คำตอบที่ฉันกลัว

— adrianmcmenamin

@ RobJeffries เหรอ? แน่นอนมัน! มันสร้างความแตกต่างอย่างมากไม่ว่าเรือของคุณจะมุ่งหน้าไปยังพื้นที่ที่แทบไม่มีอะไรเทียบกับพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของบรรยากาศค่อนข้างสูง

— Aaron Franke

บางทีความคิดเห็นของฉันค่อนข้างคลุมเครือ ฉันหมายถึงคุณมีการประเมินหรืออ้างถึงพารามิเตอร์ที่สำคัญที่ไหนความหนาแน่นของ ISM และการกระจายขนาดของอนุภาคฝุ่น สถานีอวกาศนานาชาติที่เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศของโลกเกี่ยวข้องกับอะไรบ้าง?

— Rob Jeffries