우주선이 성간 구름을 피해야합니까?

분명히 별들 사이에 "먼지"구름이 있습니다. 우주선이 그 구름 주위를 날아 다니면서 구름 사이에 "터널"을 찾으려고하거나 성간 구름이 우주선에 무해합니까?

나는 주로 방사선이 아닌 마모 또는 (마이크로) 충돌의 관점에서 생각하고 있지만 후자의 정보도 환영합니다.

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
소스

나는 이것이 대답 할 수 있다고 생각하지 않습니다. 우리는 배의 속도 나 선체의 본질을 모른다.

— James K

우리는 관련된 미래 기술의 본질에 대해 가설을 세울 필요가 있습니다. 그래서 이것은 여기서 다루지 않습니다

— James K

우주 탐사 스택 교환 일 수도 있습니다. 일반적인 의미에서, 예, 나는 고속선이 그들을 피하는 것이 중요하다고 생각합니다. 단순한 수소조차도 충분히 빠른 이동 속도의 문제가됩니다. 현재 도달 할 수있는 속도에서는 문제가되지 않았습니다.

— userLTK

미래의 기술에 대해 가설을 세울 필요는 없습니다. 질문의 초점은 성간 구름의 본질에 있습니다. 모든 재료가 마모 될 수 있고 마모 될 것이라고 가정하는 경우, 일부 재료가 다른 재료보다 마모에 약간 더 저항력이있는 경우 (특히 성간 이동에 필요한 속도에서)이 질문에 중요하지 않습니다. 그러나 당신은이 질문을 물리학으로 옮기는 것을 환영합니다.

@what 지금 당장 여기에서 주제가 되기에는 엔지니어링 측면에 너무 집중하고 있습니다. 왜 이것을 우주 탐사로 마이그레이션해서는 안되는지 알려주십시오. 성간 구름에 관한 질문 일 수도 있지만, 우주선에 어떤 영향을 미치며 공학 지식이 필요합니다.

— called2voyage

답변:

예.

언급 한 바와 같이, 성간 우주선이받는 피해량은 속도 와 그 길에서 발생하는 가스 및 먼지 입자의 수에 따라 달라집니다 . 이 수는 일반적으로 그것이 호출되는 경우, 구역마다 측정되는 열 밀도 및 총 거리와 동일 이동 시간 입자 밀도 , 즉, . 예를 들어, 우주선 이 밀도가 지역을 통해 1 광년 ( )을 여행하는 경우, 우주선의 각 제곱 센티미터는 입자를 만나게됩니다 . $v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ $10^{19}$

즉, 더 빨리 갈수록 멀어지고 더 밀집된 지역 일수록 우주선이 더 많이 손상됩니다.

혁신 Starshot의 프로젝트의 목적은 우리의 가장 가까운 이웃 별의 시스템에 도달하는 그램 크기의 위성에 도달과 함께 ~ 20 년 센타 우 루스 자리를 가벼운 항해에 의해. 오늘 Hoang et al. 의 논문이있었습니다 . 그러한 위성에 의한 피해량 계산. 지구에서 Cen 까지의 가스의 총 컬럼 밀도 는 이며 (공기 적으로) 먼지 대 가스 비율이 1이라고 가정합니다. %와 함께 탄소 / 규산염 먼지 입자 모집단 WEINGARTNER 및 Draine (2001) 의 크기 분포는, 그들은 그 계산이 행 여행 $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ $\alpha$ Cen은 우주선의 표면을 1mm 정도의 두께로 부식시킵니다 .

대부분의 손상은 가스가 아닌 먼지로 인해 발생하지만 원칙적으로 가스는 우주선을 천천히 가열 할 수 있습니다. 그러나 에서는 밀도가 인 한 온도가 충분하지 않아 녹는 것은 없습니다. $v=0.2c$ $\lesssim10\,\mathrm{cm}^{-3}$

분자 구름 - 별이 태어나는 짙은 구름 -에서 밀도가 심지어 최대 , 즉 더 묽은 성간 매체에서 발견 되는 대략 보다 많은 차수의 높은 차수 . 웬만한 시간에 더 먼 별에 도달하려면보다 빠른 이동해야 , 따라서 사실이 구름을 회피하는 것이 좋습니다 것 같다. $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— 펠라
소스

고마워 아름다운. 따라서 우주선은 (a) 느리게 이동하거나 (b) 밀도가 높은 지역을 피하거나 (c) 선체의 전방 부분을 정기적으로 교체해야합니다. 여행 목적지에 따라 여행 전략은 3도에서 다른 각도까지 모두 포함 할 수 있습니다.

@what : 예. 나는 계산을하지 않았지만 0.2c보다 훨씬 높은 속도는 너무 파괴적이라고 생각합니다. 부품 교체에 대한 당신의 생각은 아마 좋은 일입니다. 배의 몸통이지만 항해가 더 어려울 수 있습니다.

— pela

@what "디플렉터 실드 (deflector shields)"라고 불리는 더 쉬운 솔루션이 있습니다. 대부분의 성간 입자는 이온화되므로 자기장에 의해 편향 될 수 있습니다. 나는 그 아이디어에 대한 몇몇 실험이 이루어졌으며, 그 자체의 이온화 된 입자를 방출함으로써 생성 된 상당히 약한 (실제로는 달성하기에 합리적) 필드는 대부분의 입자를 편향시키기에 충분하다고 믿는다.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy 그 효과가 깨지지 않습니까? 0.2c에서 충분히 빠르게 편향합니까?

@pela 그렇습니다. 분자 구름은 대부분 중성 이원자 수소이므로 여전히 많은 어려움을 겪고 있습니다. 나는 주로 이온화 된 매체에서 생각하고 있거나, 그렇지 않으면 별풍에서 이온화 된 입자의 손상을 완화했습니다. 나는이 실험들이 화성에 대한 임무와 같은 것들을 회상하고 있다고 믿는다.

— zibadawa timmy

성운과 ISS 궤도가 4 만 미터 인 공기 밀도와 비교해 봅시다. Wikipedia 에 따르면 , 주어진 고도에서의 기압은 방정식으로 주어진다

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

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

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

구글 계산기는 이것을 좋아하지 않지만 ^ 한 조각 씩 놓으면 -5737666.10745가된다. 그런 다음 방정식으로 밀도를 찾으십시오.

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

또는 , -8.08192432875입니다. 불행히도 Wikipedia는이 숫자의 단위를 알려주지 않습니다 ( "몰 형식"이고 밀도 임). 불행히도 나는 여기에 완전히 붙어있어 질문에 대한 답을 마칠 수 없습니다. 이 부분적인 답변이 누군가가 완전한 답변을하는 데 도움이 되었기를 바랍니다. $\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— 아론 프랭크
소스

노력에 투표했다. :-)

— userLTK

이것은 (확장 된) 의견이며, 제가 두려운 답변이 아닙니다.

— adrianmcmenamin

@RobJeffries 어떻게 그렇게? 물론 그렇습니다! 우주선이 대기 밀도가 비교적 높은 지역과 거의 아무것도없는 지역으로 향하고 있는지 여부는 분명히 큰 차이를 만듭니다.

— Aaron Franke

아마도 내 의견은 약간 모호합니다. 내 말은, 중요한 매개 변수 인 ISM 밀도와 먼지 입자의 크기 분포를 어디에서 추정하거나 인용 했습니까? 지구 상층 대기를 통과하는 ISS는 어떤 것과 관련이 있습니까?

— Rob Jeffries