От изложеното следва, че отхвърлят сблъскващи частици на междузвездното пространство не работи, както и на космическия кораб ще трябва да ги отведе до тялото му. Това води до определени изисквания за структурата на космически кораб: пред него трябва да бъде екрана (например, под формата на конична капачка), който ще защитава основното тяло от ефектите на частици и космическа радиация. И екран трябва да бъде радиатора която насочва топлина от екрана (в същото време служи втория скрининг), закрепен към основното тяло на космически топлоизолационни греди. Необходимостта от такова споразумение, тъй като сблъскващи атомите имат висока кинетична енергия, те са дълбоко вкоренена в екрана и се забави в него, за да разсее тази енергия под формата на топлина. Например, при скорости на полет на 0.75 с енергия водороден протон е около 500 MeV - ядрена физика единици, което съответства на 8 х 10 -11 J. ще бъдат въведени в екрана на дълбочина от няколко милиметра и предават тази енергия колебания екран атома .. А бум такива частици е около 2 х 10 10 атома и най-много водородни молекули в секунда на 1 cm 2, т.е. всяка секунда на 1 cm 2 повърхност на екрана ще се 4,8 J енергия се трансформира в топлинна енергия. Един от проблемите е, че в пространството се направи тази топлина е възможно само чрез излъчването на електромагнитни вълни за околните (въздух и вода не е там). Това означава, че на екрана ще се нагрее до термалните си електромагнитно излъчване не е равна на силата, предоставена от частиците на инцидента. Термично радиация тялото на електромагнитна енергия се определя от закона на Stefan-Boltzmann, съгласно която излъчената в секунда от 1 cm 2 повърхност ST енергия е равна на Q = 4, където S = 5.67 · 10 -12 J / cm 2 K 4 е постоянна Stefan, и Т - температура телесна повърхност. Установяване на равновесие състояние ще ST 4 = Q, където Q - въвеждане капацитет, т.е. температурата на екран е Т = (Q / S) 1/4. Заместването в това уравнение съответните стойности, ние откриваме, че екранът ще се загрява до температура от около 959 К = 686 ° С Ясно е, че при високи скорости, тази температура ще бъде по-висока. Това означава, например, на екрана не може да бъде изработен от алуминий (точка на топене 660 ° С), и трябва да бъде изолиран от основния корпус на кораба - в противен случай би било неприемливо да се наслаждават четвърти екипажа. И да се улесни режим на топлинна екран да е необходимо за закрепване на радиатора с голяма повърхност на излъчване (на разположение от алуминий), например клетъчна система от надлъжни и напречни ребра, напречните ребра са едновременно действат като вторични екрани защитни четвъртинките на екипажа на фрагменти и стационарно облъчване частици влизат екрана и т.н.
Но защитата на атоми и молекули - не е основният проблем на междузвезден полет. Астрономите наблюдават абсорбцията на светлината от звездите, установили, че в междузвездното пространство има значително количество прах. Тези частици силно разсейване и абсорбиращ светлина, са с размери 0,1-1 микрона и с тегло от порядъка на 10 -13 грама, и концентрацията им е много по-малко от концентрацията на атоми за R = от 10 до 12 1 / cm 3 съдейки по тяхната плътност (1 г / cm 3) и индекс на пречупване (п = 1,3), те са предимно сняг бучки замразено пространство, състояща се от газ (водород, вода, метан, амоняк) легиран с твърди въглеродни и метални частици. Очевидно е, че това е така, защото те се формират комети ядро имат същия състав. И въпреки че тя трябва да бъде формирането на доста насипно състояние, те могат да причинят големи щети на почти скоростта на светлината.
В такива скорости, започват да се проявяват силно релативистични ефекти и кинетичната енергия на тялото в областта се дава от релативистични
Както може да се види, тялото на енергия се увеличава рязко с подходи към светлина скорост V C: Така, в размер на 0,7 до сламката с m = 10 -13 грама е кинетичната енергия на 3.59 J (виж Таблица 1) и неговото проникване в еквивалент на екрана за излагане него за. 1 мг TNT. При тази скорост с 0.99 прашинка ще има енергия 54,7 J, която е сравнима с енергията на куршум уволнен от пистолет Макарова (80 J). В такива скорости се оказва, че всеки квадратен сантиметър от повърхността на екрана непрекъснато обелени куршуми (и с прекъсвания) на 12 изстрела в минута. Ясно е, че не екрана не може да издържи такова въздействие в продължение на няколко години на полет.
Таблица 1 съотношение мощност
Легенда: Ep - кинетичната енергия в MeV протони К - 1 Сб кинетична енергия вещество в J. T - TNT еквивалент килограм тона TNT.
За да се оценят ефектите на частици на въздействието на повърхността може да се използва формулата, предложен от експерт в тази връзка F.Uipplom ([13], p.134), които са оформени на размера на кратер
където г - вещества екран плътност, Q - неговата специфична топлина на топене.
Но тук трябва да се има предвид, че в действителност ние не знаем как прашинка ще се отрази на материала на екрана при такива скорости. Тази формула е валидна за малки скорости въздействие (около 50 км / ите или по-малко), а при скорости oklosvetovyh повлияе на физическите процеси на въздействие и експлозия трябва да настъпи доста по-различен и много по-интензивно. Човек може само да се предположи, че в резултат на релативистични ефекти и голяма инерция на материала прашинка експлозия ще бъдат насочени в екрана, типа на натрупаната експлозия и да доведе до образуването на много по-дълбок кратер. Тази формула отразява общите енергийни отношения, и ние приемаме, че той е подходящ за оценка на въздействието на резултатите и почти до скоростта на светлината.
Очевидно е, че най-добрият материал за екранът е титанов (поради ниската си плътност, и физически характеристики), за него г = 4,5 г / см 3 и Q = 315 кДж / кг, давайки
Когато V = 0.1 с = 0.045 получаване Е и J = 0,00126 г · 0.356 = 0.000448 m = 0.45 mm. Това е лесно да се намери пътя до 1 година от светлина, космически кораб, на екрана се срещат п = RS = 9.46 · 10 -12 10 17 = 10 юни зърна на см 2 и на 500 прашинки sroyut слой 0.448 mm екран. Така след 1 светлинна година път на екрана ще се изчисти от дебелината на 90 см. От това следва, че за полета при такива скорости, например, да Проксима Кентавър (само там) екран трябва да има дебелина от около 5 метра и тегло около 2,25 т. При високи скорости, нещата ще бъдат още по-лоши:
Таблица 2 Дебелина X титанов изтриване светлина за 1 година пътека
Както може да се види, когато V / C> 0,1 екран ще трябва да бъдат неприемливи дебелина (десетки до стотици метри) и тегло (стотици хиляди тонове). Всъщност, ако корабът ще се състои най-вече на екрана и горивото, което ще изисква няколко милиона тона. С оглед на тези обстоятелства, лети при такива скорости са невъзможни.
Считан от абразивното действие на космически прах не е наистина изчерпи цялата гама от ефекти, които ще се подложи на космически кораб по време на междузвезден полет. Очевидно е, че в междузвездното пространство е не само прашинка, но също така и органите на други размери и маси, но астрономите не могат да ги наблюдават пряко се дължи на факта, че въпреки че техните размери са по-големи, но те са по-малко от себе си, така че те не дават осезаем принос към абсорбция звездна светлина (предварително обсъдени прахови частици имат за размер на дължината на вълната на видимата светлина, и следователно е силно абсорбира и разсейване, и достатъчно от тях, така че астрономите ги наблюдават главно).
Но телата в дълбокия космос, можете да получите представа на органите, които виждаме в Слънчевата система, включително и околностите на Земята. В действителност, както се вижда от измерванията, слънчевата система се движи по отношение на близките звезди в общата посока на Вега, при скорост от 15.5 km / сек, което означава, че тя помита всяка секунда повече и повече количества от пространство и съдържанието му. Разбира се, не всичко е в близост до Слънцето от външната страна, много от органите първоначално са членове на слънчевата система (планети, астероиди, много метеорни потоци). Но астрономите са многократно наблюдавани такива като полетът на някои комети, които идват от междузвездното пространство и на починалите. Така че, има много голямо тяло (маса от милиони до милиарди тона), но те са много редки. Ясно е, че може да има отговори на почти всяка телесна маса, но с различни вероятности. И за да се оцени вероятността за среща с различни органи в междузвездното пространство, ние трябва да намерим разпределението на масата на телата.
Преди всичко трябва да знаете какво се случва с органите, когато те са в Слънчевата система. Този въпрос е добре проучено от астрофизици [8], и те открили, че животът не е прекалено големи тела в Слънчевата система, е много ограничен. Така фини частици и частици прах с маса по-малко от 10 -12 грама просто избута на слънчевата система и светлинните потоци на протони от слънцето (което е видно от опашката на кометата). За по-големи частици, резултатът е обратното: в резултат на така наречената Poynting-Робъртсън ефект, те падат на слънцето, постепенно потъва с него в една спирала от време от порядъка на няколко десетки хиляди години.
Това означава, че наблюдаваното в слънчеви спорадични частици системи и микрометеорити (които не са свързани с нейните собствени метеорни потоци) се качи в нея от околното пространство, както собствените си частици от този тип са отдавна изчезнали. Следователно желания връзката може да се намери на наблюденията на спорадични частици в самата слънчева система. Тези наблюдения отдавна са проведени, и заключават изследователите ([12], [13]), които закона за разпределение на космически тела от маса на формуляра N (М) = N0 / Mi Директни измервания за sporadics в обхвата маса от 10 -3 до 10 февруари г ([13], стр.127) дава за плътност метеор поток с маса М грама зависимост
Най-последователни резултати са получени по този въпрос от измервания на microcraters образувани върху повърхностите на кораба ([12], p.195), те също даде к = 1.1 в обхвата маса от 10 -6 до 10 5 грама за малки маси се приема това разпределение е направено за тях. За по-тежки частици количество от 1 г от различни измервания на потока се получава стойността -15 -14 10 1 / m 2 S, и като поток, свързан с органи пространствена плътност връзка F = RV. след това може да се установи, че концентрацията на органи в пространство с маса М е дадено от
Свързани статии