¿Funcionaría mejor un relé láser en la superficie de un cuerpo sin aire o en órbita?
Fondo:
A principios del siglo 22, se estableció una estación láser en la luna de Urano, Cordelia, para disparar trozos de deuterio congelado al interior del sistema solar como combustible de fusión. Sin embargo, el láser único también necesita un relé en caso de que la Tierra esté detrás del Sol o sea inaccesible. Esta estación repetidora necesita generar un rayo láser para redirigir y desacelerar los pequeños fragmentos de carga útil de deuterio para que lleguen a la estación o sean redirigidos hacia la Tierra. Para obtener la máxima separación angular del Sol y la Tierra vistos desde Urano, se colocará en algún lugar del sistema de Saturno.
Ahora, para llegar al meollo de la pregunta. ¿Dónde exactamente debería ponerlo? Las opciones de superficie y en órbita en las lunas sin aire de Saturno tienen sus ventajas y desventajas, pero me pregunto cuál es realmente superior en términos de diseño de la estación más eficiente y ligera posible.
TL; DR: Los factores a considerar son 1) la masa de la estación con equipo de enfriamiento, cualquier propulsor, etc. y 2) la posición óptima para el relevo de energía.
¡Gracias por su aporte!
Respuestas
Ponle inglés.
Un láser es suficiente. Se puede apuntar con precisión. Por supuesto, este es el láser de Chekov y más adelante en la historia tendrá como objetivo producir caos...
Pero vainas de deuterio por ahora. Sí. Disparas las cápsulas a la Tierra. Debe calcular la trayectoria de la cápsula teniendo en cuenta su movimiento en relación con la Tierra, así como la atracción gravitatoria de otros objetos en la trayectoria o cerca de ella. Estos podrían incluir planetas interiores. La gravedad del sol, por supuesto, será importante.
Cuando no tiene un tiro directo a la Tierra, puede usar un pozo de gravedad para inclinar su tiro, enviándolo en un camino curvo para evitar el sol y aun así interceptar la Tierra. En última instancia, esto es como una asistencia de gravedad, pero en lugar de aceleración o desaceleración, para hacer que el proyectil siga una trayectoria curva. Varios planetas son útiles para esto. Júpiter tiene peso y es una opción obvia, pero podrías usar Marte o el propio Saturno.
El uso de una asistencia de gravedad como esta para sus disparos regulares también podría ahorrar energía.
https://space.stackexchange.com/questions/10021/how-are-gravity-assists-conceived
Ah, la pregunta. Póngalo en la superficie lo más cerca posible de su operación de refinación. Apoyarlo en la superficie ayudará con la puntería y le permitirá amortiguar las vibraciones. No hay atmósfera que se interponga en el camino.
Suponiendo que el deuterio se extraiga y procese en la propia luna, el lanzador láser también debería estar en la luna. Esto proporciona varias ventajas:
- El láser puede usar centrales eléctricas de fusión de dueterio en la propia luna, alimentadas con el mismo hielo de deuterio que se extrae para la exportación.
- El calor residual del lanzador láser se elimina más fácilmente utilizando la luna como disipador de calor. Parte del calor se puede utilizar en la instalación de procesamiento, pero descargar calor por convección o conducción en el hielo es mucho mejor que tratar de irradiarlo en el vacío.
- Al modular el láser de lanzamiento, básicamente puede enviar sus paquetes de deuterio congelado a cualquier punto del Sistema Solar. Todo lo que se necesita es calcular la trayectoria de energía mínima apropiada, unir un bloque adecuado de hielo ordinario a la cápsula y calentarlo con el láser para generar empuje. Los clientes son responsables de atraparlo en el otro extremo, ya sea con su propio láser o utilizando otro medio como un controlador de masas.
- Con el láser montado en la luna, es mucho más fácil realizar el servicio, actualizar, etc. No tiene que diseñar el láser para operaciones de gravedad cero, acoplar camiones cisterna de combustible u otras complicaciones.
La minería y el transporte de carga a granel siempre trabaja para minimizar los costos. Un solo láser en la luna es mucho menos costoso que uno en órbita y mucho menos costoso que múltiples láseres o espejos en todo el Sistema Solar. Usar el combustible de fusión ya disponible en la Luna y reciclar el calor residual del láser de regreso a la instalación de procesamiento hace que la eficiencia general de la instalación sea más alta y da como resultado costos generales más bajos. El problema del transporte ya está resuelto simplemente trazando la trayectoria de energía mínima hacia cualquier objetivo en el que tenga un cliente; obviamente, se necesita la menor cantidad de energía durante los períodos sinódicos entre planetas, pero siempre hay una ruta de energía mínima a lo largo del orbital. período.
Dada la cantidad de tiempo que tarda Urano en orbitar el Sol, los períodos sinódicos son pocos y distantes entre sí, por lo que simplemente enviar un flujo constante de cápsulas en órbitas de energía mínima crea una especie de "tubería" para el cliente, si ha realizado sus cálculos correctamente. un módulo individual llegará al objetivo años o incluso décadas después, pero llegará en una fecha y hora predeterminadas. El problema real es cómo manipula el mercado de "futuros" para garantizar que sus costos más el valor del dinero en el tiempo durante el período de transporte estén cubiertos, ¡con suerte con una ganancia!
Primero: la forma más eficiente sería usar la gravedad y no un láser. La Tierra necesitará deuterio durante los próximos 100 años. Así que a nadie le importa si envías el deuterio a lo largo de una órbita. Básicamente dispáralo en una órbita terrestre o directamente al océano.
Pero en su escenario, deciden ir por el camino rápido. Lo cual TBH no es poco realista. Nos gusta cuando las cosas son rápidas. Entonces láseres FTW.
Para obtener la mayor cantidad de control, necesita, como mínimo, 3 láseres que estén en lados opuestos del sistema solar. Dado que el sistema solar es, más o menos, un plano bidimensional, 3 láseres a 120 grados de compensación cada uno le darían un control ilimitado.
A donde deben estar, supongo que alrededor de la órbita de Urano o tal vez del mismo Saturno. No querrás que un láser de gigavatios atraviese el sistema solar durante semanas. Por lo tanto, deben estar lo más juntos posible.
También asumiría que tenerlos en órbita es lo mejor. Por qué ? Porque probablemente sea más barato. Pero esto depende del tipo de láser que tengas. Y cuánta energía necesitan.
Las estaciones existentes, etc., también pueden ser un factor.
Para la órbita misma, bueno, quieres que esas estaciones apunten siempre al Sol. Entonces estarían muy lejos de Saturno o de cualquier cuerpo que esté cerca. Quiero decir, probablemente podrías considerarlas estaciones de espacio profundo.