Algunos supuestos (abundantes):
¿Dada la cantidad de materia en el espacio inter-estelar, a alta velocidad, encontraría suficiente y con frecuencia una forma aerodinámica significativamente reduciría su arrastre (y así ahorrar combustible)?
Para el tipo de vehículos que estamos acostumbrados, como los coches y los aviones, hay dos contribuciones a arrastrar. Hay el arrastre causado por la turbulencia, y el arrastre causado por el esfuerzo de empujar el aire hacia fuera de la forma. La racionalización de los automóviles y los aviones está diseñado para reducir el arrastre debido a la turbulencia. El esfuerzo de empujar el aire hacia fuera de la manera que es, básicamente, hacia el área de la sección transversal de lo que está despuntando el aire.
La turbulencia requiere la transferencia de energía entre las moléculas de gas, por lo que no puede llegar a la turbulencia en las escalas de longitud más corta que la trayectoria libre media de las moléculas de gas. El artículo de la Wikipedia en medio libre de rutas amablemente listas de valores de la trayectoria libre media para el tipo de gas densidades de obtener en el espacio. La densidad del gas es muy variable, desde $10^6$ moléculas por centímetro$^3$ en nebulosas (mucho) menos de una molécula por cm$^3$ en el espacio intergaláctico, bt, si tomamos el valor de $10^4$ en la tabla de la Wikipedia de la trayectoria libre media es de 100.000 km. Así que a menos que su nave espacial es muy grande, de hecho podemos ignorar arrastre debido a la turbulencia.
Una nota al margen: la turbulencia es muy importante en las nebulosas, y un rápido vistazo a cualquiera de las imágenes del Hubble de la nebulosa muestra turbulento movimiento. Sin embargo, la escala de la longitud de la turblence es del orden de años luz, así que no es nada para preocuparse de una nave espacial.
Así que su nave espacial diseñador no tiene que preocuparse acerca de la ordenación de la racionalización de los utilizados en los aviones, pero ¿y el arrastre debido a los golpes moléculas de gas? Vamos a empezar con un no-relativista de cálculo, decir a 0,5 c, y el uso de la densidad de $10^4$ he mencionado anteriormente, y supongamos que el gas es hidrógeno atómico. Si la masa por metro cúbico es $\rho$ y viaja a una velocidad $v$ m/seg, a continuación, la masa que golpea por segundo es:
$$ m = \rho v $$
Supongamos que cuando usted golpea las moléculas de gas que acelerar para que coincidan con su velocidad, entonces la tasa de cambio del momento es esta la masa multiplicada por su velocidad, $v$, y la tasa de cambio del momento es sólo la fuerza así:
$$ F = \rho v^2 $$
Una densidad de $10^4$ átomos/cm$^3$ $10^8$ m$^3$ o acerca de $1.7 \times 10^{-19}$kg y 0,5 c es $1.5 \times 10^8$m/seg por lo $F$ es de alrededor de 0.004 N por metro cuadrado.
Así que a menos que su nave espacial es muy grande el arrastre de golpear los átomos es insignificante, así que, no solo no se preocupe acerca de la racionalización, usted no tiene que preocuparse acerca de la sección transversal. Sin embargo, hasta ahora sólo he hablado acerca de la no-relativista de velocidades, y a velocidades relativistas usted consigue dos efectos:
Estos dos efectos de añadir un factor de $\gamma^2$ a la ecuación de la fuerza:
$$ F = \rho v^2 \gamma^2 $$
así, si tomamos v = 0.999 c entonces usted consigue $F$ es de alrededor de 7.5 N/m$^2$, que todavía es muy pequeño. Sin embargo $\gamma$ aumenta sin límite a medida que te acercas a la velocidad de la luz por lo que finalmente el arrastre será suficiente para detener la aceleración de más.
Por cierto, si tienes un amistoso de la biblioteca de la universidad de la mano de echar un vistazo a Powell, C. (1975), De Calefacción y de Arrastrar a Velocidades Relativistas. J. British Interplanetary Soc., 28, 546-552. Molesto, he buscado en Google en vano una copia en línea.
A esa velocidad de forma aerodinámica carezca de importancia, ya que casi todas las partículas penetran en la sala. Lo más importante sería el total de área de sección transversal perpendicular a la velocidad (número de partículas por segundo chocar con el barco). Así que supongo que el barco debe tener torpedo como forma de reducir el total de área de sección transversal.
Más probable es el uso de algún tipo de blindaje electromagnético (para proteger a la tripulación), pero en tal caso la aerodinámica de la nave es también de importancia.
No olvides que la dimensión en la dirección del movimiento es comprimir en tales velocidad de acuerdo con la teoría Especial de la Relatividad así de forma aerodinámica se vuelve menos eficaz (más difícil de lograr).
Sí, de esta forma sería bueno, pero no por motivos aerodinámicos. Como otros han comentado, no hay mucho que importa en tu camino. Sin embargo, el asunto que está en su camino realmente golpea su casco duro.
En ese momento, mire tanque de diseños. Desde la 2 ª guerra mundial, los tanques han inclinado la armadura: la armadura que está en un ángulo de conchas. Esto aumenta la efectiva armadura de espesor por 1/cos(θ). Una forma aerodinámica de una nave espacial que se logra un efecto similar.
Así que, esencialmente su segunda suposición es dependiente de esta forma.
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