Hallo,
einige hatten hier recht unterschiedliche Auffassungen, was für Auswirkungen bei einer Kollision mit einem Tennisballgroßen Objekt und einem Raumschiff drohen.
Worst case: Das Objekt gibt seine gesamte kinetische Energie an die Materie des Raumschiffes ab.
Best case: Materie, die im Wege des Objektes ist, wird auf die Geschwindigkeit beschleunigt, die das Objekt zum Zeitpunkt der Kollision hatte. Der Impuls wird auf die Luftatome übertragen.
Wie sieht das im Detail aus? 1 m^3 Luft wiegt 1,293 kg (bei 1013 hPascal und 20°C) . Nehmen wir an, das Objekt ist wie ein Tennisball geformt, hat einen Durchmesser von 10 cm und wiegt 3,7 kg (Eisen). Bei einer Geschwindigkeit von 3E7 m/s (10% der Lichtgeschwindigkeit) hat es eine kinetische Energie von ½ * 3,7 * 3E7^2 = 1,6E15 Joule. Das entspricht 394 kiloTonnen TNT (1 kTonne wird mit 4,184 E 12 Joule
definiert) oder rund 20 Hiroschima-Bomben.
Auf dem ersten Meter in der Schiffsatmosphäre, verdrängt diese Kugel ein Volumen von:
0,05^2 m^2 * Pi * 1 m * 1,293 kg/m^3 = 0,01 kg. Da der Tennisball nicht flach ist, sondern eben rund, wird nur ein Teil der Luft auf seine Geschwindigkeit beschleunigt, der Rest wird weniger stark beschleunigt. Zur Vereinfachung rechne ich nur mit 1/3 des verdrängten Luftgewichtes, also 0,0033 kg. Der Impuls wird entsprechend der Gewichts und Geschwindigkeitsverhältnisse verteilt.
Auf die Luft (0,0033 kg) wird die Geschwindigkeit von 3E7 m/s übertragen, also beträgt die kinetische Energie dieser Luftmenge 0,0033 * 0,5 * 3E7^2 = 1,5E12 Joule oder 360 Tonnen TNT, das wiederum entspricht der Bombenlast von rund 100 typischen Bombern des 2. Weltkrieges. Wohl gemerkt, pro Meter zurückgelegten Weges (zumindest so etwa die ersten 100 m).
Wie man inzwischen weis, ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision, auch mit viel kleineren Objekten sehr gering (sonst wären schon ein paar Sonden auf dem Weg ins äußere Sonnensystem zerstört worden). Daher halte ich eine Kombination aus Schutzmasse und Ausweichen für den vernünftigsten Weg. Mit einer Vorwarnzeit von 1 h kann auch ein sehr großes Raumschiff (wenn es auf 1/10 c beschleunigen konnte) seinen Kurs um einige Kilometer versetzen.
Herzliche Grüße
MAC