La sonda llevará la energía cinética equivalente a aproximadamente el 10% de la bomba atómica de Hiroshima. Si golpea el suelo de un cuerpo (planeta) sin atmósfera (como la Tierra Luna), el resultado sería similar a la explosión de municiones en 1917 en Halifax (barco de transporte de municiones). Esa explosión arrasó una sección de una ciudad dentro de un radio de 800 m (casas de madera, supongo, con piedra / ladrillo, los efectos serían menores, creo).
Si la sonda golpea un cuerpo con una atmósfera, las cosas son interesantes como ejercicio. Los modelos de impactos de alta velocidad generalmente suponen penetración a lo largo de la trayectoria de un volumen (material objetivo) equivalente a la masa del impactador. Con una masa impactadora de 3 gramos y una sección transversal de aproximadamente 1 cm ^ 2, esto significaría (en la Tierra) una desaceleración total alta en la atmósfera. En la Tierra, 1 cm ^ 2 “eje” de aire vertical pesa alrededor de 1030 gramos. (Ver Nota 2).
Los resultados (impacto atmosférico) serían insignificantes. Por ejemplo, el meteorito de Cheliábinsk se disipó en la atmósfera alrededor de 500kT de energía equivalente a TNT (300 veces más de lo que tendrá la sonda) sin efectos “no es gran cosa”. Sin embargo, no estoy seguro de los posibles efectos EMP del impacto de la velocidad relativista (tampoco estoy seguro de si habría alguno).
No toda la energía del haz de propulsión láser inicial de 100 GW entra en la energía cinética de la sonda. En .2c, obtendrá un 20% de reducción Doppler en la frecuencia del haz de retorno, por lo que solo se transfiere el 20% de la energía del haz (la energía es proporcional a la frecuencia). Entonces, no 100GW * 600s = 60TJ, pero (integración de una función lineal de 0 velocidad a 0.2c velocidad durante 600 segundos de aceleración impulsada por un rayo láser de 100GW) 0.2 * 0.5 * 60TJ = 6TJ. Esto es aproximadamente 1.5kT de TNT, aproximadamente el 10% de la energía de la explosión de Hiroshima.
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La explosión de Halifax fue así de grande.
Por favor, alguien me corrija, esto es sorprendentemente grande, no esperaba tanto.
Por cierto, si estoy en lo cierto, a 6TJ de energía cinética y velocidad de .2c, la masa de la sonda sería de aproximadamente 3 gramos.
Nota 1: volví a comprobar los cálculos, parecen ser exactos para la transferencia de energía del haz de propulsión láser. Para la estimación de masa utilicé una aproximación no relativista que a esas velocidades (<20% c) es lo suficientemente cercana. Correcciones de bienvenida.
Nota 2: a una velocidad de 20% c, la sonda se ionizará por completo, por lo que se convertirá esencialmente en una corriente muy densa de radiación cósmica (desde lo alto de la atmósfera, si la hay). Pero esto todavía parece una energía demasiado baja (aproximadamente 5 Mev para un solo nucleón) para que esta radiación penetre en la atmósfera hacia la superficie. Vea la respuesta de Piotr Szafranski a la pregunta hipotética: una sonda Starshot de Alpha Centauri golpeó la tierra al 20 por ciento de la velocidad de la luz, ¿qué daño causaría?