用20%的光速飞行撞上灰尘也会呜呼

人类寻找新的宜居星球的脚步一天也没有停止过,前文说的火星,木卫二,木卫三等的。即便是是去木卫二我们都要很长时间。出到太阳系就更加久远了。所以我要更快,所谓天下武功唯快不破。但是真的快了,问题又来了!比如我们去离地球最近的恒星探索上篇文章说的含水行星。但是从地球到最近的恒星之间的空间并非空无一物,有很多尘埃。而一旦与这些东西碰上就是灾难性的。

木卫二

木卫二

用来为飞船加速的太阳能板可能会成为尘埃的重点撞击对象   北京时间8月26日消息,“突破摄星”项目是过去十年中提出的最令人激动的科学设想之一。该项目计划向距地球最近的恒星发射航天器,目前在世的大多数人在有生之年都能亲眼见证。虽然从理论上来说,在对现有技术做适当延伸之后,该设想是可以实现的,但还有大量细节需要验证,因为有一个问题对于该项目来说可能是致命性的。

先来听一点好消息:“突破摄星”正在为必需的研究项目提供资金赞助,仔细验证该项目运用的科学概念。该团队近日在arXiv网站上发表了一篇论文预印本,详细地分析了在高速航行时、航天器能经得住这种长途旅行的概率有多大。总的来说,事情看上去还是很顺利的,但分析结果显示,航天器还需要在防护罩上再下一点功夫,仅仅是一小粒灰尘,就有可能引发灾难性的后果。

木卫三

木卫三

该研究团队由四名天文学家组成,他们关注的是最为基本的问题之一:航天器的生存几率。“突破摄星”项目希望能把航天器加速到光速的20%左右。以这样的高速飞行时,甚至一个小小的原子都能让航天器受到严重破坏,如果与灰尘相撞,结果更是灾难性的。因此该研究团队希望能弄清发生这种碰撞的风险究竟有多大。

从地球到最近的恒星之间的空间并非空无一物。早期形成的恒星在宇宙中留下了少量细小的尘埃粒子,各类宇宙活动也产生了很多单个的原子,四处分散在宇宙中。这些粒子会对航天器造成严重的威胁,科学家们对它们分别进行了单独研究。

如果撞上一个原子,主要的问题不在于碰撞本身,而是撞击产生的能量会聚积在航天器中,造成局部过热,这会带来两种后果。如果温度过高,航天器所用的材料就会蒸发到太空中;而如果温度没那么高,就会出现局部材料融化,这部分材料重新凝固之后,材料的性状就会发生改变。

原子

原子

研究人员利用石英(二氧化硅)做了撞击测试,利用测试中得到的信息,再加上对宇宙中气体浓度的测量结果,研究人员通过计算,描述了飞行过程中可能遭遇到哪些损伤。研究结果发现,虽然氢原子和氦原子是航天器可能撞上的最常见的粒子,但质量更重的原子、特别是氧原子、镁原子和铁原子等,会对航天器造成更严重的伤害。

尘埃则会带来另一个问题。如果航天器撞上了体积较小的尘埃,效果就像同时撞上了很多个气体原子一样。因为与撞击产生的能量相比,把这些原子联结成一粒尘埃的能量几乎微不足道,况且构成尘埃的主要是质量较重的原子。但如果尘埃的体积大到一定程度,撞击产生的能量就足以摧毁航天器。而且所谓的“大到一定程度”也并没有多大,研究人员估计,尘埃的直径只需要达到15微米,就足以毁掉整艘航天飞船了。幸运的是,像这么大的尘埃粒子是很少见的,撞上的几率大约是 1050分之一。

气体原子

气体原子

总的来说,研究人员认为,气体原子对航天器的影响是很小的,造成的伤害顶多只有0.1毫米深。但尘埃就不一样了,航天器撞上尘埃之后,表面可能会有 1.5毫米厚的材料蒸发掉,如果材料融化的话,深度更是可能达到10毫米深。而航天器上的每一点材料都至关重要,因此这会对航天器造成十分严重的伤害。