О борьбе с колдобинами на межзвездных дорогах

[antihydrogen]

Какой-то добрый человек сделал для релятивистских межзвездных кораблей оценки необходимой защиты от набегающего межзвездного газа и пыли, и пришел к выводу, что удары пылинок будут столь быстро разрушать носовой щит корабля, что при v/c>0.1 даже для путешествий к ближайшим звездам потребуется щит толщиной в десятки и сотни метров толщиной. Это

Comments

[thrasymedes]

А магнитное поле не слишком сильное нужно ?

И еще: насколько сильным будет торможение, если частицы полностью поглощаются, а корабль весит 10-100 кг/ кв см лобовой поверхности ?

[antihydrogen]

Для случая однородного поля можно прикинуть. Ларморовский радиус для субсветового протона R_L=3.3gamma/B метра, где B в теслах. Смещение частицы d2/2R_L = 0.05 Bd2, где d - расстояние между щитом и защищаемой частью корабля. То есть, при фиксированном радиусе защищаемой части r_кор, необходимое поле обратно пропорционально квадрату расстояния между щитом и кораблем. Графит - диамагнетик, так что щит будет самостоятельно пытаться отползти подальше от корабля. Но бесконечно увеличивать это расстояние нельзя, так как благодаря собственным скоростям движения атомов они начнут проникать в защищаемую область мимо щита. Максимальное допустимое расстояние есть d=с*r_щит/v_а, где v_a - тепловая скорость атомов. Полагая радиус щита по порядку величины совпадающим с радиусом корабля, и тепловую скорость v_а=30 км/сек, получаем B=2*10-7/r_кор тесла. То есть, чем больше радиус щита, тем меньше нужно поле.

Плотность межзвездной среды порядка нескольких атомов в см3, поток атомов будет порядка несколько миллионных долей грамма на см2 в год, так

[nicka_startcev]

>Графит - диамагнетик

это верно только для очень чистого графита.
например, все грифели, что я нашел дома (от 0.3мм кохиноров до художественных палочек в палец толщиной) слегка липли к неодимовым магнитам.

[prom74]

>>их можно будет отклонить магнитным полем

А какое магнитное поле потребуется? Не проще ли щит?

[antihydrogen]

http://antihydrogen.livejournal.com/46578.html?thread=446194#t446194

[livejournal]

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal волжского региона. Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

[egh0st]

Re: крайне забавно <3

[antihydrogen]

1. Отрицательный заряд будет постепенно стекать за счет автоэмиссии.

2. Нагрев будет вызываться в основном атомами газа (их суммарная масса гораздо больше). Общий поток энергии при 0.94с будет составлять около 20 Вт/см2. Если бы этот поток энергии поглощался весь - щит бы нагрелся до 1400К, вполне терпимо для графита. Если же взять тонкий щит с толщиной 1 г/см2, то в нем будет поглощаться всего одна тысячная от энергии набегающих атомов, и его температура будет всего 240К.

3. Плотности межзвезного газа и пыли достаточно хорошо известны из астрономических наблюдений. Более того, эти плотности можно измерить напрямую, не покидая Солнечной системы: магнитные поля Солнца и Земли на нейтральные атомы и пылинки не влияют. В частности, зонд Stardust поймал несколько межзвезных пылинок. Что касается темной материи, то она по определению практически не взаимодействует с обычным веществом, в том числе с межзвезными кораблями и их пассажирами, так что в расчетах радиационной опасности ее можно не учитывать.

[egh0st]

Re: крайне забавно <3

[antihydrogen]

Ну да, при полном поглощении графитовый щит раскалится добела, и будет освещать окрестности на манер огромной лампочки Лодыгина.

Магнитное поле энергию не поглощает, только меняет направление движения заряженных частиц. Правда, сам поток зараженных частиц будет создавать собственное магнитное поле, которое наложится на имеющееся, сильно усложнив картину.

Насчет меньших скоростей я уже где-то тут в комментах отвечал. Потери частицы на единицу толщины будут больше. Но это имеет значение только для тонкого щита, в котором потери энергии в любом случае малы. Ну нагреется он при 0.1с до температуры 300К вместо 240К, это непринципиально. Для толстого же щита энергия частицы поглощается полностью, так что чем меньше скорость - тем меньше его нагрев.

[0x8]

Так же будет проблемой чисто механический износ щита в следствие неравномерного нагрева, скалывания поверхностных чешуек от термических деформаций, разбухание материала и остальные проблемы радиационной прочности.

Вариант ударной ионизации и дальнейшего экранирования магнитным полем выглядит интересно.