Научная Фантастика - Поле Обломков Вокруг Космических Обломков

Я пишу историю, в которой команда исследует обломки двух космических кораблей, которые столкнулись на скорости, достаточной для того, чтобы вывести корабли из строя, не уничтожив при этом две конструкции полностью. Обломки вращаются вокруг системы, достаточно далекой от любой планеты, чтобы их гравитация могла незначительно повлиять на них. Корабли очень большие (~10 км в длину, ~1 триллион литров в объеме), а возраст обломков составляет сотни лет.

Мой вопрос заключается в следующем: Будет ли поле обломков вокруг двух кораблей, если они после столкновения остановятся относительно друг друга (по сути, импульс относительно друг друга будет отменен)? Как долго будет оставаться поле и будет ли оно двигаться?

#научная фантастика #космос #космические корабли #гравитация

Скорость убегания такой системы очень мала, порядка менее м/с. Для справки: когда «Фила» приземлилась на 67P Чурюмова-Герасименко, ей пришлось поддерживать очень низкую скорость, чтобы оставаться гравитационно связанной с ней.

Ускорение свободного падения на поверхности Чурюмова–Герасименко для целей моделирования оценено в $10^{−3} м/с^2$,

Для сравнения: если бы скорость спускаемого аппарата превысила примерно 44 см/с (17 дюймов/с), он бы вышел из-под гравитации кометы.

Комета, в первом приближении, сравнима с вашим космическим кораблем с точки зрения гравитационного поля, поэтому очень маловероятно, что какой-либо мусор, образовавшийся в результате удара, останется на орбите крушения, если только удар не произойдет на очень медленной относительной скорости.

Для сравнения с автомобильной аварией: если удар выглядит как удар, произошедший после перехода на красный свет, скорость большинства обломков будет достаточно большой, чтобы покинуть гравитационное поле места крушения. Если вместо этого удар будет выглядеть как легкий удар при парковке задним ходом, вполне вероятно, что образовавшиеся обломки будут вращаться вокруг места крушения.

Это действительно зависит от скорости ваших кораблей.

Если корабль предназначен для путешествий между планетами, он обитаем и поэтому должен достичь пункта назначения за разумное время, ему придется двигаться очень быстро. Имейте в виду, что наши нынешние космические зонды путешествуют со скоростью до 330 000 миль в час, и тем не менее мы все еще ждем месяцы или годы, пока они достигнут планеты.

Для межзвездных скоростей ситуация на несколько порядков хуже: требуются релятивистские скорости (т. е. скорости, близкие к скорости света), чтобы добраться до ближайшей звездной системы за стандартную человеческую жизнь.

К сожалению, при скоростях, способных перемещаться между звездами, не говоря уже о планетах, все материальные связи неспособны противостоять никакому удару или энергии любого столкновения, так что твердые тела при столкновении более точно ведут себя как жидкости.

Корабли будут сталкиваться так, как если бы они были сделаны из жидкости, поэтому представьте, что ваш корабль сделан из воды (только временно удерживающий форму) при столкновении, и используйте это для определения прогнозируемого поведения вашего поля обломков. По сути, он будет рассеиваться во многих направлениях почти как газ, почти как капли воды. Я сомневаюсь, что остались бы какие-либо полезные компоненты, если только столкновение не произошло полностью по центру между совпадающими кораблями, и в этом случае часть исходной секции корабля осталась бы в основном на курсе и потенциально неизменной, а другая часть была бы удалена.

Однако в вашем мире может быть возможно наличие «поля обломков», как в фильмах, например:

• Если скорости настолько малы, что они сталкиваются больше, как корабли в море.
• Чтобы скорости были низкими, возможно, ваши корабли являются спящими кораблями, кораблями поколений или даже вообще не обитаемыми, так что вместо этого они достигают пункта назначения за миллионы или десятки миллионов лет.
• Существует система предотвращения столкновений, которая замедляет их, но, возможно, лишь незначительно эффективна, поэтому они все равно столкнулись на низкой скорости.
• На самом деле столкновение произошло в том же направлении, с достаточной силой, чтобы создать поле обломков, которое можно было бы спасти, возможно, оно было предназначено для того, чтобы можно было спасти части (т. е. военные действия).

В этом случае поле обломков действительно будет больше похоже на океанские столкновения - однако, если ничто не остановит их рассеивание (например, гравитация), то в конечном итоге части будут продолжать двигаться наружу почти вечность и действительно могут в конечном итоге застыть под притяжением собственной гравитации.

Столкновение приводит к повреждению и фрагментации

Когда два больших тела сталкиваются, происходит повреждение и фрагментация, как объяснено. здесь. Поврежденные части остаются вместе, но фрагменты отходят под углами к линии столкновения, сохраняя импульс.

Рисунок взят из здесь.

Низкоскоростные фрагменты

Фрагменты с низкой скоростью могут под действием силы тяжести вернуться обратно к поврежденным телам и остаться там.

Высокоскоростные фрагменты

Фрагменты с большой скоростью вырвутся из-под гравитационного притяжения крупных тел.