Si una nave espacial de 1 gramo moviéndose a 1/5 de la velocidad de la luz golpeara un planeta, ¿cuánto daño causaría?

A 1/5 de la velocidad de la luz, el factor Lorentz [matemáticas] \ frac {1} {\ sqrt {1 – v ^ 2 / c ^ 2}} = \ frac {1} {\ sqrt {1-.2 ^ 2}} = 1.02 [/ math], realmente no es suficiente para preocuparse por los efectos relativistas, así que mantengamos esto newtoniano.

La energía cinética de una masa que va a 1/5 de la velocidad de la luz es

[matemáticas] E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 = \ frac {1} {2} (m (.2c) ^ 2) = .02 mc ^ 2 [/ matemáticas].

Entonces, para 1 gramo (una nave espacial verdaderamente pequeña), esto es equivalente a una bomba que convierte .02 g de materia en energía pura. Vamos a enchufar los números y obtener

[matemática] E = .02 \ cdot .001 [/ matemática] kg [matemática] \ cdot (3 \ cdot 10 ^ 8 [/ matemática] m / s [matemática]) ^ 2 = 2 \ cdot10 ^ {12} [ / matemáticas] Joules.

Según Wikipedia, se trata de la energía del combustible en un Airbus 330 todo gasificado. Por lo tanto, provocará una gran explosión (medio kilotón de TNT, 1/30 de la bomba atómica Hiroshima), pero no realmente en la escala que afectaría incluso a un planeta pequeño. Sin embargo, no querrás que llegue a tu casa o incluso a tu vecindario.

Órdenes de magnitud (energía)

Hice algunos cálculos al final del sobre para esto:

Masa de nave espacial = 0.001kg

Velocidad de la nave espacial = c / 5 = 59958491.6 m / s

Esto da una energía cinética de 1797510357473.6353J. Seamos generosos y redondeemos esta cifra hasta 2TJ. Esto proporciona una energía equivalente a poco menos de medio kilotón de TNT (para referencia, un kilotón produce 4.184TJ), que es ~ 1/30 de la energía liberada por la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima, Little Boy

Por supuesto, hay bastantes supuestos en el trabajo aquí, sobre todo los dos que la nave puede alcanzar la superficie del planeta intacta (es decir, con la misma masa), y que puede hacerlo a 1/5 de la velocidad de la luz .

Mi cálculo usando el comando ‘unidades’ de linux:

[correo electrónico protegido] ~ $ unidades “1gm * (.2c) ^ 2” kilotones * tnt
* 0.85923057
/ 1.163832

Explosión de 0.86 Kiloton. En realidad, esto tendría que ser un impacto en una luna sin aire, ya que golpear cualquier tipo de atmósfera convertiría la nave espacial de 1gm en una brillante estrella fugaz.

A mayor escala, si se tratara de una nave espacial de 1 kg a la misma velocidad, se produciría una explosión de 860 kilotones, lo que sería más probable que altere cualquier tipo de vida cerca del punto de ‘impacto’.

10gm = 25 Kt (la bomba de Hiroshima convirtió 10gm u235 de 10 Kg en energía).

Energía cinética = 1/2 mv ^ 2, por lo que igm en c / 5 es 1/50 de energía de conversión

entonces 25 Kt / 10/50 = 50 toneladas de TNT malo pero no devastador,

La energía de la nave espacial sería de 0,86 kilotones de TNT. Es aproximadamente 24 veces menos potente que la bomba nuclear lanzada sobre Nagasaki. Causaría daños pero no mucho.

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