如果亚光速飞船碰到一粒沙子会报废吗?

首先,光速飞船是造不出来的,接近光速的亚光速飞船倒是可以。其次,如果亚光速飞船在太空中飞行时直接撞上一粒沙子,这完全有可会导致飞船报废,甚至完全摧毁飞船,结果取决于飞船的速度有多接近光速。

如果两个物体的相对速度很快,当它们碰撞时,将会面临巨大的动能。正因为如此,尽管在太空中飞行的太空垃圾很小,但它们相对于某些航天器的相对速度极快,一旦发生碰撞,将会造成严重的破坏,所以太空垃圾对航天器存在着相当大的威胁。

同样地,如果飞船以接近光速的极高速度相对于沙子运动,即便沙子非常小,但由于相对速度极快,沙子会对飞船造成巨大的破坏。根据狭义相对论,物体的动能Ek可由如下公式计算出来:

其中m0为物体的相对静止质量,v为物体的相对速度,c为光速。

可以看到,即便m0很小,但只要v→c,则有Ek→+∞。举个例子,假设一粒沙子的质量为1毫克,飞船的相对速度为光速的99.999943%,那么,对于飞船而言,沙子所具有的动能将会达到8.4×10^13焦耳,这个能量与一枚当年投向广岛的原子弹(当量2万吨TNT)爆炸相当。如果相对速度达到光速的99.999999999991%,沙子的动能将会高达2×10^17焦耳,这个能量与一枚沙皇炸弹(当量为5000万吨TNT的氢弹)爆炸相当。

速度继续增加,动能进一步增大,直至速度趋于光速,动能趋于无限大。因此,只要飞船相对于沙子的速度足够快,沙子完全可以把飞船撞废,甚至完全撞毁。也正是由于速度趋于光速,动能趋于无限大,只要有质量的物体,无论有多小,它的速度就不可能达到光速。

虽然太空中非常空旷,但由于亚光速飞船的速度极快,就必须考虑可能会与太空中的尘埃高速相撞所造成的破坏,所以需要在飞船的前方安装能够清理掉障碍物的防护罩。