太空船是否必须躲避星际云？

显然，星星之间有“尘埃”云。星际飞船是否必须在这些云层周围飞行，试图在云层之间寻找“隧道”，还是星际云对太空飞船无害？

我主要考虑的是磨损或（微）碰撞，而不是辐射，但也欢迎您提供有关后者的信息。

interstellar-medium interstellar-travel

— FJC
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我认为这无法解决。我们不知道船的速度或船体的性质。

— James

我们将不得不对所涉及的未来技术的性质进行假设，因此这里不再讨论

— James K，

也许太空探索堆栈交换，他们可能会有一些答案。一般来说，是的，我认为避免这种情况符合高速航行器的利益。即使足够简单的氢气也将成为高速行驶问题。以我们目前能够达到的速度，这不是问题。

— userLTK

不，您不必假想未来的技术。问题的重点是星际云的性质。如果您假设所有材料都可以并且将被磨损，那么对于某些材料而言，是否某些材料比其他材料具有更高的耐磨性（尤其是在星际行进所需的速度下），则无所谓。但是，欢迎您将此问题移至物理学。SE，如果我可以将其与亚伦·弗兰克（Aaron Franke）的答案中给出的问题联系起来。

@what就像现在一样，您将注意力集中在工程方面，因此这里不再赘述。告诉我为什么不应该将其迁移到太空探索。这可能是关于星际云的问题，但它对宇宙飞船有什么影响，这需要工程知识。

— 称为2voyage

Answers:

是。

如前所述，星际飞船所遭受的破坏程度取决于它的速度以及它在飞行中遇到的气体和尘埃颗粒的数量。该数字通常是按面积测量的，在这种情况下，它称为柱密度，等于行进的总距离乘以颗粒密度，即。例如，如果一艘太空飞船穿越1光年（）穿过密度为，飞船的每平方厘米将遇到粒子。 $v$ $N$ $d$ $n$ $N = nd$ $10^{18}\,\mathrm{cm}$ $10\,\mathrm{cm}^{-3}\!$ $10^{19}$

也就是说，走得越快，走得越远，穿过的区域越密集，飞船受到的破坏就越大。

该突破Starshot项目的目的是达到我们的近邻恒星系统人马座在〜20年，一克大小的卫星达到利用光帆的手段。今天，Hoang等人发表了一篇论文。计算此类卫星所遭受的破坏程度。从地球到 Cen 的气体总列密度为，并假设（相当）粉尘与气体的比率为1 ％和Weingartner＆Draine（2001）尺寸分布的碳质/硅酸盐尘埃颗粒人口，他们计算出向 $\alpha$ $0.20c$ $\alpha$ $\sim10^{17.5\mathrm{-}18}\mathrm{cm}^{-2}$ $\alpha$ 岑将腐蚀飞船的表面，使其厚度达到1毫米左右。

$v=0.2c$ $\lesssim10\,\mathrm{cm}^{-3}$

分子云（诞生星星的密集云）的密度从到最高，即比在更稀的星际介质中发现的大约高很多数量级。为了在可容忍的时间内到达更远的恒星，您必须比快，因此看来逃避这些云层实际上是一个好主意。 $10^2\,\mathrm{cm}^{-3}$ $10^6\,\mathrm{cm}^{-3}$ $1\,\mathrm{cm}^{-3}$ $0.2c$

— 佩拉
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谢谢你美丽。因此，一艘太空船必须要么（a）减速，（b）避开较密集的区域，要么（c）定期更换船体的前部。根据旅行目的地，旅行策略可以涵盖所有三个不同的程度。

@什么：是的。我没有做任何计算，但是我的猜测是，比0.2c高得多的速度会造成破坏性。您更换零件的想法可能是个不错的选择。船体，但航行可能会更困难。

— 佩拉

@what有一个可能更简单的解决方案，可能被称为“偏转器护罩”。大多数星际粒子被离子化，因此可以被磁场偏转。我相信已经对该想法进行了一些实验，并提出通过释放其自身的电离粒子而产生的相当弱的电场（可能在实践中可能是合理的）足以使大多数粒子偏转。

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy不会起到破坏作用吗？这样在0.2c时偏转足够快吗？

@pela是的，分子云主要是中性双原子氢，因此您仍然会遇到很多麻烦。我主要是在电离的介质中进行思考，或者以其他方式减轻恒星风中电离的粒子所造成的损害。我相信这些实验让我想起了与火星任务有关的事情。

— zibadawa timmy

让我们将星云与国际空间站绕行的40万米的空气密度进行比较。根据维基百科，给定高度的气压由方程给出。

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

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

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

Google计算器不喜欢这样的^，但将其逐段放置会得到-5737666.10745。然后，用方程式求密度

ρ = \frac{p M}{R T}

$ρ = \frac{pM}{RT}$

或，即-8.08192432875。不幸的是，维基百科没有告诉我这个数字的单位（只是它是“摩尔形式”，它是密度），所以不幸的是我完全被困在这里了，我无法完成回答这个问题。希望这个部分答案可以帮助某人做出完整的答案。 $\frac{-5737666.10745×0.0289644}{8.31447×2473.15}$

— 亚伦·弗兰克（Aaron Franke）
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— userLTK

这是（扩展的）评论，恐怕不是答案。

— adrianmcmenamin

@RobJeffries怎么回事？当然可以！相对于大气密度相对较高的区域，您的船是否进入几乎没有任何区域绝对有很大的不同。

— 亚伦·弗兰克

也许我的评论有点含糊。我的意思是，您在哪里估算或引用了关键参数-ISM密度和粉尘颗粒的尺寸分布？穿越地球高层大气层的国际空间站与什么有关系？

— 罗布·杰弗里斯