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如果飞船光速飞行，碰到一粒沙子，飞船会因此报废吗？
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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：
回答于 2019-09-11 08:43:50
首先真正的光速飞船是没法实现的，只能以亚光速飞行（比如99.99...%光速）。
即便如此，由于相对速度非常之高，沙子的质量将会增大到一个难以想象的数值，它的动能也同样会上涨飞快，因此，在这种状态下，飞船与其相撞，损坏程度将非常严重，甚至于直接报废。
我们有时会在新闻报道上听到，某某飞机因为飞行途中撞上了几只小鸟，而导致机体损坏。乍听之下，感觉有些不可思议，因为小鸟的质量那么小，而且飞行速度相比于飞机也是很慢的，怎么会撞坏飞机呢？
实际上，从飞行员的角度来看，小鸟的速度是非常快的，甚至能超过音速（这个相对速度主要取决于飞机的速度），因此这般速度的物体能把飞机撞坏，也在情理之中。
但是对于相对速度逼近光速的情况来说，我们就必须考虑相对论的影响了。质增效应告诉我们，一个物体的速度越快，其质量就越大，越逼近光速，质量就越趋向于无穷。因此即便是一粒沙子，同样能毁坏甚至报废一架亚光速飞船。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
回答这个问题之前首先要明确一点，那就是真正的光速飞船是永远无法被制造出来的，因为它违背了狭义相对论中的质能方程，所以说如果不考虑虫洞这种技术的话，未来人类的飞船只能无限逼近光速而不能达到光速，也就是说所谓的光速飞船前面都要加上一个“伪”字才行。
在硬科幻小说和电影中的光速飞船基本上都是无限接近光速的，其内乘员主要靠近光速时的时间膨胀效应来实现短时间内跨越几十万上百万光年，然而我们很少发现科幻作品的飞船撞上其他天体或者被微陨石击毁。
虽然宇宙中的物质密度很小，天体之间的距离也很远，但近光速的飞船还是很有可能碰上它们的，就算没碰上其他天体，宇宙中每立方厘米那几个原子和飞船的碰撞能量也是十分巨大的，而如果宇宙中真的有一粒沙子和飞船撞上的话，这粒沙子的威力不会逊于原子弹。
在个别科幻作品中飞船外部是有屏蔽力场式装置存在的，目的就在于提前清空航路上可能存在的障碍物，不过目前为止我们并没有发展出屏蔽力场和牵引光束这类超级技术，未来的飞船暂时也只能往材料上面想办法了。
抛开遥远的未来，仅就目前的状况来说我们连太空垃圾都无法防范，在几乎没有阻力的太空中随便一小块垃圾就能洞穿空间站甚至击毁卫星，比起未来近光速飞行时的防护问题，如今近在咫尺的太空垃圾才是最大的烦恼，如果一直没有大规模清理它们的办法的话，未来随便一起事故就有可能触发垃圾之间的连锁反应进而造成无法想象的危害。
回答于 2019-09-11 08:43:50
只要飞船船体够硬，五米以下的石头是不会对飞船造成损伤的，瞬间碎掉的是石头，因为软的一方是经不起撞击的！
回答于 2019-09-11 08:43:50
首先光速飞船这个概念是不存在的，只能是光速级别飞行器，一切有静止质量的物体速度不会达到光速，但是在合适的情况下，速度可以无限逼近光速。
一粒沙子在我们的眼中本来应该是很不显眼的，那么一粒沙子能将一艘飞船撞报废吗？你还别说，沙子还真的有这个潜力。不知道大家有没有听说过这样的报道，那就是说某飞机在飞行的过程中与一只鸟相撞，不幸坠机，机上人员全部丧生，这是真实发生过的。
目前鸟类撞击飞机是危害航空安全的重要因素之一，有统计称，自1988年以来，因为鸟类撞击飞机导致的坠机事件，已经造成了至少219人死亡，造成的死亡人数够得上一次重大空难去世的人数了。飞机的高速运动会使得鸟类撞击飞机的破坏力十分惊人，仅仅是一只麻雀就足以摧毁降落时的飞机发动机。
按道理说，体型小，质量轻的鸟类，与钢铁筑成的飞机相撞，其效果相当于以卵击石，但是为什么会将飞机撞报废呢？其实这跟飞机的高速飞行有关，如果单单是一只鸟撞向静止的飞机，那么鸟无论如何也不可能将飞机撞报废，反而是自己自寻死路。根据动量定理，一只0.45公斤的鸟，与时速800公里的飞机相撞，将会给飞机带来153公斤的冲击力，而一只7公斤的大鸟撞击在时速960公里的飞机上，冲击力将会达到144吨！
至于具体是怎么计算出来的我就不给详细的过程了。你需要知道的就是高速飞行的物体将会具有很大的破坏力，而鸟类撞击飞机的巨大冲击力源于鸟类和飞机的速度差。我们知道太空垃圾的危害很大，一粒很小的太空垃圾如果与宇航员或者是空间站迎面相撞的话，那么宇航员的身体毫无疑问会被击穿，而空间站大概率会报废。
下面来计算一下一粒沙子与光速级别飞行器撞击的破坏力。假设沙子原本静止，而飞船相对于沙子以99%的光速相撞，那么根据相对论，沙子的质量会有所增加，沙子的质量将相当于原本的7倍左右，将沙子的质量设定为1mg，那么沙子的动能将会有44105J，这个能量其实不是很大，但是也相当于质量2千克的物体以210m/s的速度撞向飞船，在我看来，飞船不一定承受得住这么大的冲击力。
如果速度进一步增大的话，那么沙子的动能将会呈爆炸式增长，就假设飞船的速度为光速的99.999999%，那么沙子的动能将相当于7600万吨TNT当量，这相当于什么概念呢？已知世界上威力最大的氢弹为前苏联研制的沙皇氢弹，其TNT当量为5000万吨，所以你知道这个沙子的威力有多大了吧。
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