光速飞船，宇宙飞行中碰到一粒沙子，会不会报废？

　　以现在的技术水平，高速飞行的宇宙飞船如果碰到一粒沙子是会报废的。
　　我们知道，速度都是相对的，所以当飞行速度很高的宇宙飞船碰到静止的沙子就相当于一颗沙子以相同的速度碰撞上了宇宙飞船，这样的撞击产生的能量是非常巨大的。
　　比如说现在钢铁做出来的飞机会非常害怕撞上飞行速度并不高的鸟类，就是因为两者之间的相对速度实在是太大了，导致小小的一只鸟也会对飞机造成巨大的伤害。
　　事实上，对于现在的人类，太空垃圾对卫星造成的伤害已经是不可忽视的了。要知道，太空垃圾一般要以每秒7-8公里的速度高速运动，根据轨道倾角碰撞时的相对速度甚至可以达到每秒10公里以上，因此具有巨大的破坏力。下图展示了一枚一厘米大小的碎片撞击钢板后产生的效果，由此可以看出来太空垃圾的可怕。
　　而随着宇宙飞船速度的进一步的提高，除了要考虑高速带来的巨大动能，还要考虑高速带来的巨大的质量变化，下图就是高速情况下物体质量发生的相对论效应，所以当沙子相对太空船以接近光速运动的时候【不允许完全达到光速】，那么沙子的质量可能就变得跟山一样大了，这样宇宙飞船如果直接跟这粒沙子相撞，再坚硬的材料也会受不了的。
　　所以有人非常悲观，就是认为人类因为太空中存在的尘埃，所以不可能实现太空旅行——这些尘埃与飞船相撞会造成毁灭性的后果。
　　当然了，未来也许人们会通过虫洞，或者给飞船加装力场护盾这样的方式来避免飞船在高速下与太空尘埃直接相撞，这些目前都还是科幻，我们只是尽可能的想象。
　　谢谢邀请！
　　光速飞船，宇宙飞行中碰到一粒沙子，会不会报废？
　　【本文原创】
　　光速，顾名思义，就是光在宇宙中穿行的速度，约每秒钟30万公里。就目前人类而言，最快的战机只有两个音速(音速为每小时1231公里)，洲际巡航导弹速度有望达到20个音速，第1宇宙速度的运送火箭(脱离地球引力)每秒为7.8公里，第二宇宙速度(摆脱太阳系速度)每秒11.8公里，第三宇宙速度13.8公里可以漫游太空。而最近公布的银河系黑洞的转速只有光速的0.9(约每秒27万公里)，这是目前人类发现物质运动除光速以外最快速度的宇宙天体。如果从现有人类自然的科学理论去分柝，人类不可能造出与光速同行的飞行器，即使从理论上突破了研制光速飞行器的界限，也不可能突破制造光速飞行器的材料科学技术。
　　现在我们就假设人类完全有能力制造光速飞船吧。但从黑洞运转速度去分析发现，黑洞周围的物质(包括光)都被0.9光速的黑洞所吞噬，如果人类制造的光速飞般傲游太空，会碰到什么情况呢？当飞船达到光速时，会不会也象黑洞一样吸收周围的所有物质呢？这种现象不只仅仅是碰到沙子那么简单了，那时光速飞船所承受的碰击都能从技术上及本身制造飞船的材料上一一化解吗？
　　人类为了更好地生存，不断地向宇宙探索，愿望是美好的，但不能超越自然规律的界限。当光速飞船在飞行过程中真正碰上了沙子，其后果可想而知，就像飞机碰上了飞鸟，而飞机的速度只有每秒0.684公里(以2个音速计算)，以每秒30万公里的光速相比，真的是不可同日而语，其飞船与沙子相碰的结果必然是船毁人忘，烟飞灰灭，云消雾散。即使是不会碰上沙子，当光速飞船在宇宙的飞行中，心然合与太空中的分子、原子、电子、核子、量子等等及暗物质产生高强度的摩擦，在高速压力下飞行致使物质密度产生变化加强，使周边的温度聚然升高而引起核裂变而爆炸消溶，其结果也是难以想象的。
　　如果真有那么一天，人类终于突破了上面所说的一切自然规律，造出能抗击与沙子相碰的光速飞船也未可知，但本人的认识是，按现在人类对自然界科学技术的认知，人类要造出光速飞船是不可能的，更别说能抗沙子碰击的光速飞航。究意更好的答案以何，让行家去评说吧!
　　如果真能达到光速的话，别说撞上一粒沙子，就是撞上一颗原子，飞船也会瞬间被摧毁；不仅是飞船瞬间被摧毁，整个宇宙也会马上被摧毁。因为要把任何东西加速到光速，都需要无限的能量，也就是说，如果这艘飞船真的已经达到光速了，它必然携带着无限的能量。虽然这种情况不可能出现，但不妨碍我们根据它来讨论此后发生的事情。所谓无限，就是你能说出任何大的数字，无限都可以比它更大；如果宇宙是有限的，那么无限的能量撞击它，当然会把它摧毁；如果宇宙是无限的，无限的能量撞击它，真的没有什么意义，就像你说我把两个无限大相加会得到什么一样。无限大并不是一个有效的可观测的物理量，没法参与计算。
　　高速飞行，甚至接近光速飞行的飞船，别说是碰到一粒沙子，碰到一个电子都可能直接报废。
　　但，问题来了，真的这么容易撞到吗？1.速度差
　　我们都有这样的体验，相对速度，当一个物体速度越快，那么相对的，静止的物体的相对速度就越快，许多交通事故也正是其中有一方的速度太快了。
　　但，当物体的移动速度达到光速级的时候，也就是移动速度已经达到0.1光速或以上级别的情况下，其它物体，从这个达到光速级的移动中物体视角来看：就几乎进入准静止状态。
　　此外，宇宙空间巨大，小小的宇宙飞船在其航线中碰到宇宙垃圾、尘埃、星体的概率本身就很低了。
　　结合以上两个原因，光速级飞船，在宇宙飞行中要碰到一粒沙子的概率太低了！、2.光速级宇宙飞船的难度
　　曲率驱动飞船，是现在看到的关于光速级飞船概念，提及最频繁的技术。
　　（代达罗斯飞船计划艺术图）
　　但，想象和真正实现，还隔着十万八千里，人类在真正接近光速飞船级别科技的时候，类似于能量罩等规避风险的技术一定也已经掌握了。
　　综上，光速飞船撞到沙子的概率太低，人类如果能研究出光速飞船，也一定早就研究出了抵御相关风险的技术了。
　　光速飞船，宇宙飞行中碰到一粒沙子，会不会报废？
　　光速飞船在宇宙中是碰不得任何实体物质的，即使是一个太阳风中的高能质子，也相当于无穷大的能量，因此从理论上来看，纯粹意义上的光速飞船是不存在的！因为在还没到达光速之前就已经被尘埃所毁灭了！那么问题来了，高速飞行器撞到物体的能量到底有多大？有什么手段可以防止撞击？有没有什么方法能让光速飞行器安然无恙？
　　一、高速撞击的危害有多大？
　　这是一家战斗机撞鸟的结果，战斗机的正常巡航速度也就高亚音速，产生的撞击力对雷达罩的复合材料制造的外壳将造成极为严重的破坏，当然也可以想象在超音速下撞击的破坏会有多大，甚至高超音速下会如何！那么一粒沙子在极高速度下撞击会有多大能量呢？
　　这是模拟地球的一个铝球被一颗模拟小行星的质量体撞击所产生的效果，这个破坏力将超出想象，而这速度仅仅是数千米每秒而已！如果在接近光速的情况下被一粒沙子所碰撞的，其实我们是可以计算一下的，以下为设定参数：
　　一粒沙子：取值约1毫克
　　飞船速度：99.999999%（飞船不可能达到光速，假定此为飞船速度）
　　那么相对速度后，沙子的质增效应将达到：
　　代入上述公式后计算得质增效应为7071倍，那么1毫克的沙子将达到7.071Kg的相对论质量，在根据动能公式计算它所携带的能量为：
　　EK=317754887087304039.55J
　　约合：75945240.7吨TNT，即：7600万吨TNT的当量！
　　全世界测试过的威力最大的氢弹-＂赫鲁晓夫炸弹＂的当量为5800万吨，只相当于这粒沙子的76%而已！请问有什么装甲能挡住如此威力的撞击？
　　二、有什么手段能防御这种撞击？
　　这是《太空旅客》中的飞船在抵御宇宙中微陨石撞击的力场，可以看到撞击在力场上释放的能量！但它抵御的撞击并不能无限扩大，超过一定范围就会产生极为验证的后果！
　　撞击导致了飞船损坏，并且随机唤醒了星爵同志，然后星爵觉得无聊，找了美女大表姐....抱歉跑题了哈！但至少能够形象的说明，力场并不能无限制保护飞船，达到光速后的撞击的沙粒能量将趋向于无穷大，因此力场并不能完全保护光速飞船！
　　三、有什么方法可以保护光速飞船？
　　也许没有任何方法保护光速飞船，必须要从发动机体制来考虑防御方式，因为在空间中移动速度达到光速的物体没有任何力量可以保护，但假如移动的是空间的话，就似乎是另一回事情了
　　也许用移动空间的方式可以完美解决这个问题，因为空间会很自然的将前方的障碍物从空间曲率的周围分离，处在曲率空间泡内的飞船会得到完美保护，并且飞船并没有相对它所处的空间移动！移动的只是外部包裹飞船的空间而已！
　　当然后两种方式我们甚至都没有理论基础，也不确定未来是否能实现，但随着未来的飞船速度越来越高，可能如何防护飞船真的需要提上日程，否则蒙着眼睛在宇宙中赶路，哪天被一粒陨石终结也是很正常的事情！
　　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。
　　由于速度是相对的，理论上分析，别说是碰到一粒沙子了，就算是碰到一个电子，飞船也会因此报废！因为光速飞行的任何物体都具有无穷大的动能，碰撞的瞬间足以毁灭任何物体！
　　而爱因斯坦的相对论早就告诉我们，任何物体都达不到光速，只能尽可能的接近光速，这里的物体当然是指携带能量或信息的物体！
　　所以，无论如何光速飞船是不存在的。不过即使90%光速飞行的飞船撞上宇宙垃圾后果也是很严重的，同时理论上光速能达到90%光速同样需要超乎寻常的能量！
　　不过宇宙中绝大部分地方都是近乎真空地带，真空所占的比例是绝对统治地位的。所以理论上我们无需考虑会撞上什么东西，而且人类目前发射的任何探测器从来没有考虑过会撞上什么东西，事实上即使刻意想撞也很难撞上！
　　不过话说过来，如果将来某天人类能以亚光速飞行，比如90%光速，大概率人类早就可以拥有避免撞上宇宙垃圾的科技了，因为表面上看人类进步的是速度，但其实是全方位的进步，速度的进步意味着能源推进系统的革新，而能源是人类文明发展的推动力！
　　不会的！有能量防护罩！
　　外星飞碟就是很好的飞船范例了，其它方式的飞船都不适合超光速飞行。观察飞碟外沿是有岩石粉沫的，蒸汽和雾水流淌的一条条，看起来会有很脏的感觉。飞船的坚韧度必须要达标，又不应该太重，应该是铸造的特种合金。关健在于飞碟外壳有特殊光线高速旋转保护，也许还会有飞行动力源包含在其中。具体这种光的实质是什么，没人能说得清楚。哪怕撞到巨大的岩石，碟状旋转的方式，也会迅速的弹起而改变飞行方向。区区的几粒砂子算什么！
　　光速飞船，宇宙飞行中碰到一粒沙子，会不会报废？
　　随着科学技术水平的不断提升，以及天文观测技术的飞速发展，我们能够看到宇宙的区域范围越来越大，那些来自几十上百亿光年之外恒星所发出的信息，都可以被我们的大型天文望远镜捕捉到。然而，相对于天文观测的空间尺度，我们通过发射航天器实地进行观测的范围实在是过于渺小，即使是50年前发射的旅行者1号和2号探测器，在完成对太阳系边缘行星的探测任务之后，也只能依靠残余的能源以及惯性，缓慢地向太阳系外围行进，但是相对于地球的运动速度来说，也仅仅是几十公里每秒，这与光速每秒30万公里相比实在是＂龟速＂，想要离开太阳系的有效引力范围，到少还得需要几万年的时间。所以，对于高速飞船特别是亚光速飞船的渴望，已经成为人类有效提升深空探测能力的重要目标。
　　爱因斯坦在提出狭义相对论时，明确了两个基本假设，一个是相对性原理，即各种物理定律在所有惯性参照系中具有相同的表达形式；二是光速不变原理，光线在真空中的速度，不因参照系的变换而发生改变。在狭义相对论体系下，任何物质的运动，都会成为改变时间和空间的重要因素。对于两个物体的相对运动来说，在经典力学框架下的相对运动速度，是两个物体的速度矢量叠加；但是对超高速运动的物体来说，就必须要运用洛仑兹变换来进行推导，从而求出狭义相对论体系下的相对运动速度，表达式为：v=(v’+u)/(1+v’*u/c^2)，通过这个表达式我们可以看出，两个物体的运动速度无论怎么快，其相对运动速度永远也不可能超过光速，只能无限接近光速，即使两条相向而行的光线，其相对速度也只能是光速值。
　　在这里还需要明确一个由狭义相对论推导出来的结论，那就是物体的运动速度与运动质量之间的关系。如果一个物体的静止质量为m0，当以速度v进行运动时，其运动质量与静止质量的关系表达式为：m=m0/(v^2/c^2)^(1/2)，说明物体的运动速度越快，则运动质量就越大，当运动速度达到光速时，其运动质量就会趋向于无穷大。由于光束中的光子静止质量为0，所以它的运动速度可以达到光速这个最大值。但凡物体拥有一点静止质量，那么它在加速到速度很高时，其运动质量就会显著提升，按照质能方程，则所需要输入的能量值为（m-m0）*c^2，如果要达到光速，则这个能量输入就会无穷大，显然是不可能实现的。因此，即使质量非常微小的中微子，科学家们监测到它的运动速度也略低于光速。
　　按照上面的分析，我们可以得出这样的结论，那就是光速飞船或许永远制造不出来，因为飞船势必存在着静止质量，如果要将它加速到光速，就是把宇宙中所有的恒星能量都收集起来也不够用，所以人类对于航天器速度的突破，今后也只能是达到亚光速的级别。比如，如果将飞船的速度提升到光速的99%，则到达1光年之外的区域，从飞船本身来看所需要的时间为0.14年；如果将速度提升到光速的99.9%，则到达1光年区域所需要的时间仅为16天左右。
　　那么，问题来了，即使在亚光速状态下，按照运动的相对性，飞船相对于宇宙中的星际尘埃来说运动速度是亚光速，反过来从飞船上看宇宙尘埃相对于飞船的速度也是亚光速，如果飞船在行进的过程中，撞到这样的星际尘埃或者一粒沙子，飞船到底会怎么样？
　　大家都可能看到过，有的飞机在升降过程中会撞到小鸟，在平均几百米每秒的起降速度下，小鸟就能够将飞机的玻璃窗或者机体撞出明显的损伤。那么飞船在亚光速（以99%光速计）的状态下，一粒沙子（重量为1毫克）相对于飞船的运行速度也为99%光速，那么这粒沙子所拥有的静动能E0＝1/2*m0*v^2=4.4*10^10焦耳，而相对论体系下的运动动能E’=1/2*m*v^2=1/2*m0*v^2/(1-(v/c)^2)^(1/2)=2.2*10^12焦耳，相当于约50万吨TNT爆炸所释放的能量，约等于几十颗＂小男孩＂原子弹同时爆炸产出的破坏力，试想飞船能抵挡得住 吗？即使飞船没有被沙子所摧毁，只是＂贯穿＂过去，那么对于飞船的稳定运行也将起到严重的影响。
　　同时，在亚光速飞行的过程中，即使不遇到沙子或者星际尘埃，在高速行进的过程中，飞船的船体表面与稀薄的星际气体之间也会产生强烈的摩擦效应，有可能使船体表面的温度突破5000摄氏度，这个温度也已经超过了地球上所有材料的耐受极限，因此想达到亚光速飞行的目的，从目前来看，不但是燃料效应跟不上、发动机技术跟不上，就连建造材料也满足不了需求。
　　除非今后科技水平发展到一定程度，可以研制出曲率飞船，这样的话就可以跳过直接驱动船体本身加速的阶段，而是借助于使船体周围空间产生一定程度的弯曲，从而推动飞船在弯曲的空间里自主地移动，这样不但可以解决为飞船本身进行能源供给的问题，而且飞船在与周围空间整体移动时，也避免了与星际尘埃碰撞损坏的威胁。但是，这种曲率飞船目前还只停留在猜想阶段，距离可靠理论的确立和实验的实施相差得何止十万八千里。