Skocz do zawartości

Czy i jak rozgrzeje się rakieta miedzygwiezdna


Rekomendowane odpowiedzi

Zastanawiam się nad takim scenariuszem:

Osłona kilka km przed statkiem.

Średnica statku i osłony kilkanaście metrów.

Tarcza zaprojektowana tak, że wszystkie jądra wodoru przebijają tarczę tracąc tylko ułamek procenta energii.

Ale podczas przenikania, przez osłonę odchylają swój tor o ułamek stopnia, przez co nigdy nie trafiają w kadłub statku.

Coś jak odchylenie pocisku po uderzeniu w przeszkodę.

Uszkodzenie po przebiciu musiałoby być na tyle niewielkie, żeby prawdopodobieństwo trafienia dwa razy w ten sam obszar było bliskie zeru.

  • Lubię 2
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

9 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

1. Jeśli chodzi o bezpośrednią wymianę ciepła, przez kontakt, to pamiętaj, że stojąc na mrozie marzniesz, ale lecąc przez mroźne powietrze z prędkością prawie c to się raczej ogrzewasz :) Więc zderzenie z otoczeniem o temperaturze 4K wbrew pozorom nie ochładza Cię, tylko ociepla. 

 

Eee, temperatura tzw. odczuwalna maleje radykalnie (nie wiem w jakiej funkcji) wraz ze wzrostem prędkości wiatru. Jestem outdoorowcem, więc znam to z autopsji i ćwiczę to teraz zimową porą regularnie. Przy silnym ruchu powietrza o dużo niższej temperaturze zamarzasz błyskawicznie. Pamiętam silny wiatr na Śnieżce przy temperaturze ok. -15 st. O mało nie "zszedłem". Boje się wyobrazić sobie, co byłoby gdyby wiatr wiał z prędkością np. 0,9 c a temperatura wynosiłaby 4K. :)

No dobra, ale jaka siła sprawcza miałaby spowodować ogrzewanie się rakiety w mroźnym (4K) "powietrzu", które jest prawie idealną próżnią (oprócz energii pobieranej od hamujących nagle atomów wodoru)?

 

17 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

A jednocześnie przesunęły się ku czerwieni same wyemitowane fotony z pasma 2um (rakieta) do pasma 2mm (Ziemia). A zatem przez promieniowanie cieplne moc strat jest mniejsza niejako do kwadratu. Wydaje mi się, że efekt jest taki, że ostateczna temperatura jest identyczna :)

 

Ach ten Doppler... Ale szacunek za to że napisałeś, że wydaje Ci się. :)

 

Więc, ostatecznie jak będzie z tą rakietą? Ogrzeje się w mig i wyparuje, czy może zdąży się też jakoś schłodzić? Z punktu widzenia rakiety bez wątpienia wyparuje w ciągu 400 ns, z punktu widzenia ziemi jej temperatura nawet nie dygnie. ;)

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Im dłużej zaprzątam sobie głowę problemem oddziaływania materii o wzglednej prędkości niemal c coraz bardziej wydaje mi się, że to oddziaływanie będzie coraz słabsze ze wzrostem prędkości. Spodziewam się nie odbicia lub zatrzymania cząstki wewnątrz pojazdu, ale raczej tego, że im bliżej "c" tym taka cząstka będzie coraz bardziej zachowywała się w sposób podobny do neutrina - przelatując przez materię pojazdu niemal bez oddziaływania.

 

Spójrzmy na to w ten sposób, że rakieta jest nieruchoma, a to proton leci w jej stronę z prędkością niemal c. Ten proton nie zderza się z całym pojazdem, ale zbliża się do jednego konkretnego atomu. Normalne zderzenie, przy niższych energiach, polega na tym, że oddziaływanie kulombowskie wywołuje siłę modyfikującą trajektorię lotu cząstek. Tutaj natomiast mamy tak olbrzymią energię/masę cząstek, że ta siła wynikająca z oddziaływania kulombowskiego staje się zaniedbywalnie mała - ladunek elektryczny nie rośnie wraz ze wzrostem prędkości. To samo powinno dotyczyć nawet silnych oddziaływań jądrowych. W praktyce cząstki przy takich prędkościach względnych powinny się stawać wzajemnie przeźroczyste. Przynajmniej na chłopski rozum niefizyka :)

 

Edytowane przez dobrychemik
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

18 minut temu, diver napisał:

 

Eee, temperatura tzw. odczuwalna maleje radykalnie (nie wiem w jakiej funkcji) wraz ze wzrostem prędkości wiatru. Jestem outdoorowcem, więc znam to z autopsji i ćwiczę to teraz zimową porą regularnie. Przy silnym ruchu powietrza o dużo niższej temperaturze zamarzasz błyskawicznie. Pamiętam silny wiatr na Śnieżce przy temperaturze ok. -15 st. O mało nie "zszedłem". Boje się wyobrazić sobie, co byłoby gdyby wiatr wiał z prędkością np. 0,9 c a temperatura wynosiłaby 4K. :)

No dobra, ale jaka siła sprawcza miałaby spowodować ogrzewanie się rakiety w mroźnym (4K) "powietrzu", które jest prawie idealną próżnią

 

Tak, @diver, powiedz to kolesiom z NASA. "Tak szybko wchodzicie w zimną atmosferę, powinniście montować grzejniki a nie osłony termiczne na tych waszych wahadłowcach" :)

 

 

Jeśli rakieta podczas podróży miałaby się stopić, to jest fakt niezmienniczy, i zarówno na Ziemi, jak i w rakiecie będzie widać ten sam rezultat. Jedynie dylatacja czasu spowoduje, że wszystkie procesy, jakie do tego doprowadzają, będą z punktu rakiety zachodzić stosunkowo szybko, a na Ziemi będzie się wydawać, że bardzo powoli. 

Mam wrażenie, że próbujesz znaleźć jakiś paradoks, którego nie ma. 

 

@dobrychemik

Tylko nie mów gościom z CERNu... :)

Jeśli  

Cytat

siła wynikająca z oddziaływania kulombowskiego staje się zaniedbywalnie mała

To znaczy, że na przykład spokojnie może dochodzić do fuzji dwóch protonów, które normalnie by się odepchnęły.

Jądra są małe, owszem, ale mają pewien przekrój czynny na różne reakcje. Oprócz oddziaływań kulombowskich są też oddziaływania jądrowe!

Neutrina przelatują, bo oddziałują tylko słabo. Jak sama nazwa wskazuje - są to słabe przekroje czynne, więc jest bardzo mała szansa na "zderzenie" z czymkolwiek. Ale oddziaływania jądrowe są silne. Zresztą tak się je nazywa - oddziaływania silne. 

 

Jest już późno :P

 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Zapominasz, że mowa była o prędkościach bardzo bliskich c. Wtedy cząstki mają tak dużą energię, że nawet reakcje bazujące na silnych oddziaływaniach jądrowych będą nieistotne. Cząstki o zbyt wysokiej energii nie będą ulegały reakcjom jądrowym, zupełnie analogicznie jak przy zbyt wysokich energiach nie ma już reakcji chemicznych. W CERNie badają energie o wiele rzędów wielkości niższe niż te, o których tu rozmawiamy.

 

Analogia: tlen i wodór tworzą mieszaninę piorunującą, nazywaną tak nie bez powodu. W ich reakcji wydziela się bardzo dużo energii. Ale jeśli zmieszasz oba te składniki w temperaturze kilku tysięcy stopni to... nic się nie stanie, nie będą ze sobą reagowały. Zupełnie jakby się nie widziały. Chemia zanikła. Oczywiście nadal będą oddziaływać ze sobą np. kulombowsko. Dodam, że w takich warunkach nie będzie już cząsteczek tych gazów, bo ulegną dysocjacji.

Edytowane przez dobrychemik
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

24 minuty temu, Behlur_Olderys napisał:

Tak, @diver, powiedz to kolesiom z NASA. "Tak szybko wchodzicie w zimną atmosferę, powinniście montować grzejniki a nie osłony termiczne na tych waszych wahadłowcach" :)

 

Bądź sprawiedliwy Bartek. Nie tylko z NASA, tym z Bajkonuru również. :)

Czyli gdy byłem na Śnieżce wiatr wiał dużo za słabo? Gdyby miał prędkość powiedzmy 10 km/s, to wymagałbym osłony ablacyjnej a nie puchowej kurtki!!?? :sleepy:

 

Godzinę temu, diver napisał:

ale lecąc przez mroźne powietrze z prędkością prawie c to się raczej ogrzewasz :) Więc zderzenie z otoczeniem o temperaturze 4K wbrew pozorom nie ochładza Cię, tylko ociepla.

 

Trochę to było z Twojej strony przewrotne i chyba nie na temat. Wróćmy więc może jednak do "powietrza w którym nie ma powietrza", czyli do niezmiernie rzadkiego ośrodka w którym rakieta oddaje swoje swoje ciepło jedynie przez radiację.

 

1 godzinę temu, Behlur_Olderys napisał:

2. Innym mechanizmem jest utrata ciepła przez promieniowanie cieplne. Siedząc w rakiecie widzisz, że tarcza o temperaturze 1000K emituje w ciągu 1000s, ja wiem, 10^40 fotonów w paśmie 2um. 

Stojąc na Ziemi widzisz, że rakieta w 1000 000s wyemitowała 10^40 fotonów w paśmie 2mm. Moc nie jest niezmiennicza. Zmniejszyła się częstotliwość emisji (10^37 fotonów na sekundę patrząc ze statku kontra 10^34 fotonów na sekundę na Ziemi). A jednocześnie przesunęły się ku czerwieni same wyemitowane fotony z pasma 2um (rakieta) do pasma 2mm (Ziemia). A zatem przez promieniowanie cieplne moc strat jest mniejsza niejako do kwadratu. Wydaje mi się, że efekt jest taki, że ostateczna temperatura jest identyczna :)

 

Muszę przemyśleć ten wywód. Mam nadzieję że wystarczy mi czasu i energii (mocy ziemskiej). ;)

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

2 godziny temu, dobrychemik napisał:

Zapominasz, że mowa była o prędkościach bardzo bliskich c

 

2 godziny temu, dobrychemik napisał:

W CERNie badają energie o wiele rzędów wielkości niższe niż te, o których tu rozmawiamy.

 

OK, nie mogę rzeczywiście zagwarantować czegokolwiek jeśli upieramy się przy tych skrajnie absurdalnych założeniach. Ale przyznasz w takim razie, że przy gammie=1000, a więc energiach porównywalnych z LHC, efekt zderzeń będzie jednak niszcząco-grzejący?

 

 

 

 

@diver proszę, jest coś takiego jak zmiana energii kinetycznej w cieplną... Wiatr na Śnieżce to nie strumień protonów. Działają tu zupełnie inne mechanizmy. 

 

Woda w temperaturze pokojowej ma średnie prędkości cząstek rzędu kilkuset m/s. Jeśli będziesz ją bombardował porównywalnie ciężkimi cząstkami N2 lub O2 o prędkości 10km/s to średnio będziesz zwiększał prędkość termicznych ruchów molekuł wody, de facto ją ogrzewając, wprost wyparowywał... 

 

 

 

Przepraszam jeśli odebrałeś moje słowa za przewrotne. Gwarantuję Ci że takie nie były moje intencje.

 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

4 godziny temu, Behlur_Olderys napisał:

OK, nie mogę rzeczywiście zagwarantować czegokolwiek jeśli upieramy się przy tych skrajnie absurdalnych założeniach. Ale przyznasz w takim razie, że przy gammie=1000, a więc energiach porównywalnych z LHC, efekt zderzeń będzie jednak niszcząco-grzejący?

 

Niestety brak mi odpowiedniej wiedzy by móc przewidywać przy jakich energiach powinien zacząć działać efekt swobodnego przenikania.

 

Nie rozwaliśmy jeszcze jednego czynnika: oprócz wodoru pojazd będzie jeszcze oddziaływał z promieniowaniem tła. Z kierunku, w którym pojazd leci, dzięki efektowi Dopplera będzie to już bardziej energetyczne promieniowanie. 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Godzinę temu, dobrychemik napisał:

 

 

Nie rozwaliśmy jeszcze jednego czynnika: oprócz wodoru pojazd będzie jeszcze oddziaływał z promieniowaniem tła. Z kierunku, w którym pojazd leci, dzięki efektowi Dopplera będzie to już bardziej energetyczne promieniowanie. 

 

Znając współczynnik Lorentza (gamma) wiesz o ile zwiększy się długość fali, a więc i energia. CMB to mikrofale, powiedzmy rzędu milimetra długości. Podróż z gamma = 1000 zwiększy ich energię do zakresu widzialnego... I tyle :)

 

W porównaniu do protonów to mały pikuś. Nawet przy absurdalnie dużych prędkościach.

 

Ale jest coś równie ciekawego.

Rakieta o masie 1000ton dolatuje na Proximę w 400ns czasu pokładowego. Jak bardzo wyhamuje ją zderzenie z jednym protonem przy tej prędkości? 

 

Czy spowolni ją o mniej czy więcej niż 1ns? :)

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

2 godziny temu, TomaszP1977 napisał:

FIASKO Lema (1987) - tam przy prędkościach przyświetlnych wodór z ośrodka międzygwiezdnego jest "łapany" przez układ pędny rakiety a utworzone ciśnienie jest wystarczające do zainicjowania reakcji termojądrowej wykorzystywanej do wytworzenia ciągu.

 

 

 

Niestety użyteczność tego pomysłu została podważona przez naukowców, zresztą ktoś już chyba o tym tutaj pisał...

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Bussard_ramjet

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

W dniu 2.02.2021 o 00:41, dobrychemik napisał:

Zapominasz, że mowa była o prędkościach bardzo bliskich c. Wtedy cząstki mają tak dużą energię, że nawet reakcje bazujące na silnych oddziaływaniach jądrowych będą nieistotne. Cząstki o zbyt wysokiej energii nie będą ulegały reakcjom jądrowym, zupełnie analogicznie jak przy zbyt wysokich energiach nie ma już reakcji chemicznych. W CERNie badają energie o wiele rzędów wielkości niższe niż te, o których tu rozmawiamy.

 

<komentarz zbyt intymny by go upubliczniać>

 

nasza atmosfera jest stale bombardowana przez cząstki nadlatujące z bliższego i dalszego kosmosu. Tworzą one tzw. kaskady elektromagnetyczne, a obecnie są obserwowane przez obserwatoria Czerenkowa. Energie padających cząstek zwykle nie są ogromne ale czasem zdarzają się prawdziwie monstrualne. Najbardziej energetyczne z nich osiągają 1020GeV czyli mają energie 10000000000000000 razy wyższe niż te wytworzone w LHC*, a mimo to wykrywamy je gdyż oddziałują z atomami atmosfery. Do zderzeń dochodzi na wysokościach setek kilometrów gdzie atmosfera jest bardzo rzadka czyli muszą bardzo łatwo oddziaływać. Nie ma więc mowy o zaniku oddziaływań wraz ze wzrostem energii

 

* swoją drogą był to argument w dyskusji czy LHC wytworzy czarne dziury, które zniszczą naszą planetę. Takie plotki rozsiewali ludzie bez jakiejkolwiek znajomości tematu

 

pozdrawiam

  • Lubię 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

15 minut temu, piotrkusiu napisał:

Czy rozwiązano już problem karmienia ubranych w skafandry koni na Księżycu?

na razie opracowujemy tylko samą podróżą na księżyc, wiemy już że konie będą w goglach żeby im w biegu atomy wodoru nie wpadały do oczu!

  • Haha 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

W dniu 1.02.2021 o 23:45, bartolini napisał:

Zastanawiam się nad takim scenariuszem:

Osłona kilka km przed statkiem.

Średnica statku i osłony kilkanaście metrów.

Tarcza zaprojektowana tak, że wszystkie jądra wodoru przebijają tarczę tracąc tylko ułamek procenta energii.

Ale podczas przenikania, przez osłonę odchylają swój tor o ułamek stopnia, przez co nigdy nie trafiają w kadłub statku.

Coś jak odchylenie pocisku po uderzeniu w przeszkodę.

Uszkodzenie po przebiciu musiałoby być na tyle niewielkie, żeby prawdopodobieństwo trafienia dwa razy w ten sam obszar było bliskie zeru.

 

Ta osłona przed statkiem powinna być zrobiona z kryształu o dobrze dobranej grubości, lekko wygiętego, aby jego sieć krystaliczna odchylała protony o ten potrzebny mały kąt.
Wtedy prawie wszystkie protony przejdą przez osłonę odchylone, a tylko bardzo mała ich część zderzy się z atomami sieci kryształu.

 

Taki system już został przetestowany na LHC, też do odchylania protonów, tylko na mniejszą skalę.

Choć reżim pracy jest podobny jak w jednej z wersji rozważanego tu statku: gamma dla protonów o energii 6.5 TeV jest około 7000.
W skrócie o projekcie jest tu: https://home.cern/news/news/accelerators/crystal-cleaning-lhc-beam

Więcej szczegółów jest tu: https://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epjc/s10052-017-4985-4.pdf

 

Edytowane przez Mareg
  • Lubię 1
  • Kocham 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Możesz dodać zawartość już teraz a zarejestrować się później. Jeśli posiadasz już konto, zaloguj się aby dodać zawartość za jego pomocą.

Gość
Dodaj odpowiedź do tematu...

×   Wklejono zawartość z formatowaniem.   Usuń formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Odnośnik został automatycznie osadzony.   Przywróć wyświetlanie jako odnośnik

×   Przywrócono poprzednią zawartość.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz bezpośrednio wkleić grafiki. Dodaj lub załącz grafiki z adresu URL.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.