Ở tốc độ nào thì môi trường giữa các vì sao trở nên nguy hiểm đối với chuyến bay tốc độ cao?
Chúng tôi không thực sự biết môi trường giữa các vì sao trông như thế nào khi nhìn cận cảnh và cá nhân ở quy mô con người. Nếu đó chỉ là các nguyên tử hydro đi lạc, bạn sẽ chỉ trải nghiệm một luồng ‘tia vũ trụ’ trực diện sẽ va chạm với tàu vũ trụ của bạn và có thể tạo ra bức xạ thứ cấp trên vỏ tàu của bạn. Điều này có thể gây khó chịu, nhưng nó có thể được che chắn miễn là các hạt không siêu tương đối tính. Ở tốc độ bằng 50-90% tốc độ ánh sáng, những hạt này dường như không phải là vấn đề thực sự. Ở tốc độ ngay dưới tốc độ ánh sáng, các hạt siêu tương đối tính và sẽ tạo ra phông nền tia X và tia gamma rất lớn trên vỏ tàu của bạn.
Hóa ra, hệ mặt trời của chúng ta nằm trong một khu vực gọi là Bong bóng địa phương nơi mật độ nguyên tử hydro thấp hơn khoảng 100 lần so với mật độ trong môi trường liên sao nói chung. Bong bóng này, được tạo ra bởi một siêu tân tinh cổ đại, cách Mặt trời khoảng 300 năm ánh sáng nhưng có hình dạng bất thường. Có hàng nghìn ngôi sao trong khu vực này đủ để khiến chúng ta bận rộn khám phá một cách an toàn.
Không gian giữa các vì sao cũng chứa một vài hạt bụi siêu nhỏ (phổ biến là cỡ micron) trong một khu vực có kích thước khoảng vài mét ở một bên. Với mật độ dự kiến của chúng, bạn có thể đang ở trong một chuyến đi khó khăn, nhưng nó thực sự phụ thuộc vào tốc độ của bạn. Tàu con thoi gặp phải những vệt sơn di chuyển với tốc độ 28.000 dặm/giờ (khoảng 6 dặm/giây hoặc 0,005 phần trăm tốc độ ánh sáng) bị những hạt chuyển động nhanh này đâm thủng và đâm thủng, nhưng những hạt bụi có khối lượng nhỏ hơn hàng nghìn lần so với vệt sơn nhỏ nhất. , vì vậy ở tốc độ ánh sáng 0,005 phần trăm, chúng sẽ không thành vấn đề.
Với 50 phần trăm tốc độ ánh sáng, tốc độ tối thiểu để du hành giữa các vì sao, bạn sẽ đi đủ quãng đường trong một khoảng thời gian ngắn, đến mức khả năng bạn gặp phải hạt bụi lớn giữa các vì sao trở nên đáng kể. Chỉ một tác động như vậy cũng đủ để gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho tàu vũ trụ do động năng liên quan.
Một hạt bụi lớn có thể có khối lượng vài miligam. Di chuyển với tốc độ 50% tốc độ ánh sáng, động năng của nó được cung cấp không tương đối bằng 1/2 mv^2 nên E = 0,5 (0,001 gam) x (0,5 x 3 x 10^10 cm/giây) = 1,1 x 10 ^17 lỗi. Điều này, tương đương với động năng của một viên đạn 10 gram di chuyển với tốc độ 1500 km một giây, hoặc năng lượng của một người nặng 100 pound di chuyển với tốc độ 13 dặm một giây! Vấn đề là ở tốc độ này, ngay cả một hạt bụi cũng sẽ nổ tung như một quả bom nhỏ, tạo thành một quả cầu lửa dữ dội sẽ tan chảy qua da giống như một thanh pho mát nóng chảy.
Các hạt bụi ở tốc độ giữa các vì sao trở thành những ‘bắn BB’ giữa các vì sao gây chết người lao xuống tàu vũ trụ của bạn như mưa. Chúng đâm thủng tàu của bạn, phát nổ trong một quả cầu lửa ngắn ngay khi tiếp xúc.
Khả năng bạn gặp phải hạt bụi chết người chỉ đơn giản phụ thuộc vào thể tích không gian mà tàu vũ trụ của bạn quét sạch. Tốc độ bạn làm điều này chỉ quyết định tần suất bạn sẽ gặp hạt bụi trong hành trình của mình. Với tốc độ gấp 10.000 lần tốc độ của tàu con thoi, vụ va chạm làm bốc hơi các hạt và độ sâu hợp lý của vách ngăn tàu vũ trụ dọc theo đường di chuyển.
Nhưng tình hình có thể tồi tệ hơn thế này nếu môi trường giữa các vì sao chứa nhiều khối cầu băng từ các sao chổi cổ đại và những thứ khác mà chúng ta không thể bắt đầu phát hiện trong không gian giữa các vì sao. Những tác động này ngay cả ở 0,1c cũng sẽ gây tử vong…chúng ta chỉ không biết ‘phổ kích thước’ của vật chất giữa các hạt bụi ‘cỡ micron’ giữa các vì sao và các ngôi sao nhỏ trong không gian giữa các vì sao.
Cảm giác ruột thịt của tôi là không gian giữa các vì sao khá bẩn thỉu, và điều này sẽ khiến việc du hành giữa các vì sao, theo thuyết tương đối, không chỉ khó khăn về mặt kỹ thuật mà còn không thể khởi động được! Tốc độ an toàn cho công nghệ hiện tại sẽ chỉ cao hơn một chút so với tốc độ của tàu con thoi, đặc biệt nếu không gian giữa các vì sao chứa các khối băng sao chổi.
Đây là một vấn đề mà không ai trong thế giới khoa học viễn tưởng thậm chí còn bận tâm khám phá! Ngoại lệ duy nhất có thể xảy ra là trong Star Trek nơi Doanh nghiệp được trang bị ‘Bộ làm lệch hướng Brussard’ hướng về phía trước (chiếc đĩa lớn màu xanh ngay bên dưới đĩa chính) được cho là sẽ quét sạch các hạt trước khi chúng đến con tàu. Đây là công nghệ rất đáng nghi ngờ vì các nguyên tử hydro không phải là vấn đề chính mà một con tàu như vậy phải lo lắng, đặc biệt là khi di chuyển bên trong một hệ hành tinh ở tốc độ dưới ánh sáng. Đó là hạt bụi!
