以光速的20%飞行将会有多危险？与灰尘相撞即是灾难

新浪科技讯 北京时间8月26日消息，“突破摄星”项目是过去十年中提出的最令人激动的科学设想之一。该项目计划向距地球最近的恒星发射航天器，目前在世的大多数人在有生之年都能亲眼见证。虽然从理论上来说，在对现有技术做适当延伸之后，该设想是可以实现的，但还有大量细节需要验证，因为有一个问题对于该项目来说可能是致命性的。

先来听一点好消息：“突破摄星”正在为必需的研究项目提供资金赞助，仔细验证该项目运用的科学概念。该团队近日在arXiv网站上发表了一篇论文预印本，详细地分析了在高速航行时、航天器能经得住这种长途旅行的概率有多大。总的来说，事情看上去还是很顺利的，但分析结果显示，航天器还需要在防护罩上再下一点功夫，仅仅是一小粒灰尘，就有可能引发灾难性的后果。

该研究团队由四名天文学家组成，他们关注的是最为基本的问题之一：航天器的生存几率。“突破摄星”项目希望能把航天器加速到光速的20%左右。以这样的高速飞行时，甚至一个小小的原子都能让航天器受到严重破坏，如果与灰尘相撞，结果更是灾难性的。因此该研究团队希望能弄清发生这种碰撞的风险究竟有多大。

从地球到最近的恒星之间的空间并非空无一物。早期形成的恒星在宇宙中留下了少量细小的尘埃粒子，各类宇宙活动也产生了很多单个的原子，四处分散在宇宙中。这些粒子会对航天器造成严重的威胁，科学家们对它们分别进行了单独研究。

如果撞上一个原子，主要的问题不在于碰撞本身，而是撞击产生的能量会聚积在航天器中，造成局部过热，这会带来两种后果。如果温度过高，航天器所用的材料就会蒸发到太空中；而如果温度没那么高，就会出现局部材料融化，这部分材料重新凝固之后，材料的性状就会发生改变。

研究人员利用石英(二氧化硅)做了撞击测试，利用测试中得到的信息，再加上对宇宙中气体浓度的测量结果，研究人员通过计算，描述了飞行过程中可能遭遇到哪些损伤。研究结果发现，虽然氢原子和氦原子是航天器可能撞上的最常见的粒子，但质量更重的原子、特别是氧原子、镁原子和铁原子等，会对航天器造成更严重的伤害。

尘埃则会带来另一个问题。如果航天器撞上了体积较小的尘埃，效果就像同时撞上了很多个气体原子一样。因为与撞击产生的能量相比，把这些原子联结成一粒尘埃的能量几乎微不足道，况且构成尘埃的主要是质量较重的原子。但如果尘埃的体积大到一定程度，撞击产生的能量就足以摧毁航天器。而且所谓的“大到一定程度”也并没有多大，研究人员估计，尘埃的直径只需要达到15微米，就足以毁掉整艘航天飞船了。幸运的是，像这么大的尘埃粒子是很少见的，撞上的几率大约是1050分之一。

总的来说，研究人员认为，气体原子对航天器的影响是很小的，造成的伤害顶多只有0.1毫米深。但尘埃就不一样了，航天器撞上尘埃之后，表面可能会有1.5毫米厚的材料蒸发掉，如果材料融化的话，深度更是可能达到10毫米深。而航天器上的每一点材料都至关重要，因此这会对航天器造成十分严重的伤害。

研究人员提出了几种可能会降低撞击风险的方法。最简单的一种方法是，减小航天器在前进方向上的横断面面积，如将太阳能板折叠起来、藏在防护罩后面等等。航天器的主体部分也将做成子弹型，以便减少可能会撞上灰尘的区域面积。不过，如果太阳能板需要用来和地球取得联系的话，这种方法或许就不可行了。

既然最大的问题是局部过热，该研究团队还提出，在航天器前部增装一层石墨，以便更高效地分散热量。研究人员把石墨与石英对比后发现，使用了石墨之后，由撞击引发的损失可以大大降低。

但研究人员并未解决由撞击产生的动能改变问题。每一粒尘埃粒子都会让航天器上的一小部分材料蒸发到太空中，从而对航天器产生反作用力，使它的运行方向发生轻微的改变。日积月累，这些撞击坑会均匀分布在航天器的表面，但航天器的飞行轨迹也会发生一定的变化，这要取决于撞击分布的均匀程度，以及经受撞击的时间。

因此，这些撞击可能会增加航天器抵达目标星球的难度。考虑到航天器上搭载的传感器质量也许会受到一定限制，要想让航天器飞到其它恒星附近，也许并不是一件简单的事情。(叶子)

撞到1个原子就能废了，还飞毛

最令人绝望的是，就算达到了这个速度，到距离太阳系最近的半人马座也要几十年。

星球间浩瀚的距离就像是一种天然屏障。

没有点“防护罩”这个科技树吧

没有护盾你好意思飞光速？

护盾就和内力一样，都是yy的产物

直接跳到曲速 要什么20光速 不怕灰尘

光速飞行不现实，还是折叠空间比较有前途

人类科技几千年（算上猿人几百万年），在速度原理上就没有发生本质变化，都是通过增大作用力提高物体速度。从什么地方可以看出曲速折叠空间具有现实性?

传送才是正道啊。

你可知道空间膨胀的速度在加大，如果不解决折叠空间的问题，光速飞行都没用，光速都没空间膨胀的速度快

其实为什么接触不到外星人根本不需要扯什么黑暗森林，说白了就是任何生物都不能超越光速这一屏障，只能闭锁在行星系。最简单的往往就是真相

都是YY，根本不可能解决

这些都能实现之后，科幻片怎么编？

反正我觉得空间跳跃这事是瞎扯淡，人类最终的命运可能就是在地球上活在自己梦里

目前来看不可能解决是真的，但不管怎样，要接近光速飞行是不现实也是没有意义的。因为光速带来的时间扭曲问题会把飞船内外的人分开来

楼主喷了。各种推论。经典物理学的不错。

这么说吧，要是你球真的能加速飞船到20%光速的话，能量护罩的问题早就解决了。

后台修改一下就可以了，比如来个传送门

即然造物主造出了人类，我想星际跨越绝对是可能的，遍布宇宙的能量是人类进化的源泉

找neo来破解一下就OK了，废那几把劲

人类上限就是如此 非跨星系物种

开始人类只能在地表上行走（不管走路，骑马或是开车或是坐船），飞机出现后可以有捷径了，算不算？类似于从只能在2维空间上运动进化到在3维空间里运动了

护盾做不出来吧，光速下保护你的东西根本不存在啊

护盾还是有可能的吧，或者发明出某种超级材料？

总之俺认为这并不是星际飞船最难的技术障碍，最大的问题还是能源，目前没有什么能源能提供恒星际航行所需能量。。。。。

阿瑟克拉克有一篇小说就提到采水建造飞船冰盾进行星际旅行

真要星际殖民其实也没必要飞那么快，如果人工智能技术有了突破，就算飞上几万年又如何呢，机器人又不会死，当然造出一艘能运行几万年不出故障的飞船和人工智能也是超难了。。。。。

护盾类似加一种电磁场在材料的前面，都能光速了解决不了这个?

传送属于外挂行为

如果能星际旅行，能源根本不是问题，问题是怎么能高速飞行不解体

高速飞行本来就不会解体。。。。。

地球也在高速飞行，解体了么？

地球所谓的高速飞行放到光速环境下就跟静止没啥区别

可以在飞船前部装一个电扇把原子吹走啊。。。

不如鱼

速度是相对的，匀速直线运动和静止不动本来就是一样的，怎么会解体？。。。。。

一群高考物理不及格的在YY光速飞行

光速飞行本来就是很局限的一种思路。像星际迷航那样传送物体信息，然后终端复制才是突破性的。派无人机加机器人到处修建传送门在现有物理框架下的可行性比光速飞行高，消耗的能量也少。如果未来人类接受AI改造那就更加方便了。

地球是有轨道的，但是光速飞行的目的是要飞出太阳系，这会撞到东西，光是太阳系周围的小行星带都难以出去。
而且，如果人类在飞船上，会有时间扭曲，你觉得它可能飞行了n年才不小心撞到东西，但是就飞船上的人而言，撞到东西就是一瞬间的事，如果出事故，对于飞船上的人来说，就是刚起飞就完蛋。

只能看影视动漫作品YY了

他大概说的是加速和减速过程。

我记得北极做过著名的实验，证实了爱因斯坦说的光线会在引力的作用下弯曲，所以现代科学家得出结论，空间也可以弯曲

我说的不是加减速过程，就是单纯说接近光速飞行的情况。要是加上加减速就更复杂了，就算能加速到接近光速，怎么能在抵达目的地时从接近光速降低到正常速度？要是降低不了，光速飞行根本没有意义

加速减速这可以慢慢来，俺前面说了，真要星际殖民，慢慢飞过去呗，反正相对人的寿命来说，一百年和一万年都没区别，反正人都活不了那么久，就交给人工智能吧，带一些冷冻的受精卵过去，或者那时候也许能直接3d打印人体细胞了？造一艘能持续航行一万年的飞船应该比造一艘高速飞船容易吧。。。。。

光速不是现在已知的宇宙间最快速度么
如果还有比光速快的速度应该怎么定义

光速是物质在空间中移动的速度上限。
空间不是物质

传送门，曲速引擎什么的，那是真的天方夜谭，不是科幻就是漫画，但是不停的加速，至少在现有科技的条件下，是能看到未来的
现在最快好像已经每秒17千米了，美国即将发射的探测器据说有每秒200千米，不知道有生之年能不能看到每秒3万千米，但是传送什么的，我肯定是看不到了

本帖最后由 daidasday 于 2016-8-27 11:11 通过手机版编辑

停止减少能量供应就减速了，对于几年的飞行时间，用个几十天减速都不是问题

别胡扯行么，目前人类所知，最快就是光速
宇宙大爆炸都符合光速

喷了，停止能量供应就能减速？这初中物理没学呢？牛顿第一定律啊，兄弟

空间怎个不是物质了？空间就是由物质组成的，没有物质，就没有空间