Wenn wir jemals in der Lage sind, ein Raumschiff zu bauen, das nahezu mit Lichtgeschwindigkeit reisen kann, wie können wir es dann in einem Stück an unser Ziel schaffen? Ich meine, bei einer solchen Geschwindigkeit würde ein winzig kleiner Stein (sogar Weltraumstaub?) Das Raumschiff vollständig zerstören. Bei dieser Geschwindigkeit kann man ihnen auch nicht wirklich ausweichen, also wie wäre das möglich?
Hier ist ein relativ neuer Artikel von Crawford zu diesem Thema. Er betrachtet den Fall einer Sonde, die 6 Jahre lang bei 0,1 c unterwegs ist. Das problematischste Material scheinen relativ große Staubkörner im 100-μm-Bereich zu sein. Die meisten interstellaren Staubpartikel sind um Größenordnungen kleiner, aber die Verteilung hat einen Schweif aus großen Partikeln. Obwohl der Schwanz schlecht charakterisiert ist, scheint es, dass eine solche Sonde etwa 2-200 Einschläge pro Quadratmeter mit Partikeln dieser Größe erleiden würde. Jedes dieser Körner hätte eine kinetische Energie von Millionen Joule, was etwa einem Kilogramm TNT entspricht. Die Materialabschirmung funktioniert bei kleineren Partikeln, kann aber nicht vor so energetischen Stößen schützen.
In dem Papier wird diskutiert, wie das Problem gelöst werden kann. Es scheint äußerst spekulativ, aber andererseits ist es selbst äußerst spekulativ, eine Raumsonde auf relativistische Geschwindigkeiten zu bringen, und es ist wahrscheinlich nicht etwas, was Menschen in Jahrhunderten in der Zukunft erreichen können.
Meistens, wenn Leute davon sprechen, ein Schiff durch Partikel mit einer Geschwindigkeit von 0,9c zu zerstören, vergessen die Leute, was mit diesem kleinen (oder großen) Partikel passiert.
Was passiert mit diesem Teilchen, wenn es auf 0,9c auf eine Teilchenwolke trifft?
Wenn diese Wolke Gas ist, sagen wir Wasserstoff, nehmen Sie einfach genug davon und es verdampft die meisten Partikel, denen Sie begegnen könnten. Ich meine, es ist vielleicht nicht in der Lage, einen 1 km langen Asteroiden zu verdampfen (hängt davon ab, wie groß der Schild ist), aber es könnte in diesem Fall auch als Früherkennungssystem funktionieren, also ist es wahrscheinlich eine gute Idee, es (oder eine Lichterkennungsversion davon) zu starten Lichtstunden voraus.
Bauen Sie ein Schiff, das in der Lage ist, solche Wolken aus Gas oder Staub im Voraus zu erzeugen. Eine der Möglichkeiten, wenn Sie am Ankunftspunkt auf reaktiven Antrieb zur Verlangsamung setzen - lassen Sie einfach die Bremsmotoren für genügend Zeit arbeiten, um eine solche Wolke zu bilden. Bei herkömmlichen reaktiven Motoren befindet sich die Blase einen Tag nach der Entstehung dieser Blase in einer Entfernung von 1 Lichtsekunde vorne und jeden Tag eine weitere Lichtsekunde weiter. Bei ION-Antriebssystemen 1 Lichtsekunde alle 2 Stunden (70 km/s Abgasgeschwindigkeit).
Es wird einen effektiven Druck der interstellaren Medien geben, es wird diese Wolke verlangsamen und sie nach einiger Zeit in Form von Plasma mit fast derselben relativen Geschwindigkeit "zurückgeben", mit der Geschwindigkeit, mit der Sie diese Wolke gestartet haben - fangen Sie sie auf, starten Sie zurück.
Ich habe es als einfache Möglichkeit zur Demonstration betrachtet, aber es ist nicht nur eine Möglichkeit, einen solchen Schutz zu implementieren. Außerdem werden Sie während Ihrer Reise einige schwere Elemente sammeln, schön, "Gold" mit einem interstellaren Raumschiff abbauen.
Es gibt andere Möglichkeiten, diesen Schild beizubehalten und das ganze System zu implementieren, wie ich schon sagte, aber im Allgemeinen ist es eine einfache Idee.
Ähnliches Konzept vorgeschlagen in (Link ist nur ein Auszug davon) A. Bond, Project Daedalus: Target System Encounter Protection, in: A. Bond et al., Project Daedalus: Final Report, JBIS Suppl. (1978) S123-S125
Ein Konzept zum Schutz des Daedalus-Fahrzeugs vor zerstörerischen Einschlägen mit großen Partikeltrümmern während der Sternbegegnungsphase der Mission wird vorgestellt. In dem Konzept würde eine Wolke aus feinen Partikeln vor dem Fahrzeug fliegen, so dass alle großen Massen, die die Wolke passieren, vor der Ankunft des Hauptfahrzeugs erhitzt und verdampft würden. Möglich wird ein solcher Schutzschild durch die hohe spezifische kinetische Energie der Wolke relativ zum Zielstern.
Ich habe zwar keinen Zugang zu diesem Bericht und kann Ähnlichkeiten und Unterschiede im Detail nicht feststellen, aber das vorgeschlagene Prinzip ist das gleiche.
Aber insgesamt ist es vielleicht einfacher zu verstehen, wenn es sich um dünne Folie oder eine Wolke von Stücken solcher Folien handelt, beispielsweise mit einer Dicke von 50 mkM, die beim Aufprall Körper von erheblicher Größe und Masse verdampfen können.
Wie ich oben sagte, kann dieses Prinzip auf verschiedene Weise implementiert werden und effizient in Bezug auf die dafür benötigte Masse sein.
Rikki-Tikki-Tavi