云上小悟
首页   关于   小悟志   栏目   标签   文章   归档   友链   联系

   云上小悟  +  

以光速的20%飞行将会有多危险?

太阳系 / by: 麦新杰 / 发布:2016年8月26日 / 20次阅读 / 暂无评论
/ 最后修改时间: 2016-08-26 17:01:13

太阳系 / 2016年8月26日 / 20次阅读 /


以光速的20%飞行将会有多危险?

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。

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。

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。

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。

研究人员提出了几种可能会降低撞击风险的方法。最简单的一种方法是,减小航天器在前进方向上的横断面面积,如将太阳能板折叠起来、藏在防护罩后面等等。航天器的主体部分也将做成子弹型,以便减少可能会撞上灰尘的区域面积。不过,如果太阳能板需要用来和地球取得联系的话,这种方法或许就不可行了。

既然最大的问题是局部过热,该研究团队还提出,在航天器前部增装一层石墨,以便更高效地分散热量。研究人员把石墨与石英对比后发现,使用了石墨之后,由撞击引发的损失可以大大降低。

但研究人员并未解决由撞击产生的动能改变问题。每一粒尘埃粒子都会让航天器上的一小部分材料蒸发到太空中,从而对航天器产生反作用力,使它的运行方向发生轻微的改变。日积月累,这些撞击坑会均匀分布在航天器的表面,但航天器的飞行轨迹也会发生一定的变化,这要取决于撞击分布的均匀程度,以及经受撞击的时间。

因此,这些撞击可能会增加航天器抵达目标星球的难度。考虑到航天器上搭载的传感器质量也许会受到一定限制,要想让航天器飞到其它恒星附近,也许并不是一件简单的事情。

本文固定链接:http://www.maixj.net/ss/guangsu-feixing-12871

“以光速的20%飞行将会有多危险?”正在等您

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注


前一篇:
后一篇:

麦新杰的云上小悟独立博客网站文章内容,除非特别注明,全部都是原创,如需转载,请先阅读版权声明!原创文章更具个性,有些文字虽略显随意,但不影响个人思想表达。部分文章是我自己的笔记,为自己记录,总结和收藏,同时也分享给您!这是本博建设的出发点,希望您喜欢并得到您的支持!喝杯茶,慢慢阅读...

©Copyright 麦新杰 SINCE 2014 云上小悟独立博客版权所有  备案号:苏ICP备14045477号-1  

本站360安全检测  Valid CSS!