Un relais laser fonctionnerait-il mieux à la surface d'un corps sans air ou en orbite ?
Arrière plan:
Au début du 22e siècle, une station laser a été établie sur la lune d'Uranus, Cordelia, pour tirer des morceaux de deutérium congelé dans le système solaire interne pour le carburant de fusion. Cependant, le laser unique a également besoin d'un relais au cas où la Terre serait derrière le Soleil ou autrement inaccessible. Cette station relais doit générer un faisceau laser pour rediriger et ralentir les petits morceaux de charge utile de deutérium soit pour arriver à la station, soit pour être redirigés vers la Terre. Pour une séparation angulaire maximale du Soleil et de la Terre vue d'Uranus, celle-ci sera positionnée quelque part dans le système de Saturne.
Maintenant, pour en venir au cœur de la question. Où dois-je le mettre exactement ? Les options de surface et en orbite sur les lunes sans air de Saturne ont toutes deux leurs avantages et leurs inconvénients, mais je me demande laquelle est réellement supérieure en termes de conception d'une station aussi efficace et lumineuse que possible.
TL; DR : Les facteurs à considérer sont 1) la masse de la station avec l'équipement de refroidissement, les propulseurs, etc. et 2) la position optimale pour le relais d'énergie.
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Réponses
Mettez l'anglais dessus.
Un laser suffit. Il peut être ciblé avec précision. Bien sûr, c'est le laser de Chekov et plus tard dans l'histoire, il visera à produire le chaos...
Mais des gousses de deutérium pour l'instant. Oui. Vous tirez les gousses sur Terre. Vous devez calculer la trajectoire de la nacelle en tenant compte de votre mouvement par rapport à la terre, ainsi que de l'attraction gravitationnelle des autres objets sur ou à proximité du chemin. Ceux-ci pourraient inclure des planètes intérieures. La gravité du soleil sera bien sûr importante.
Lorsque vous n'avez pas de tir direct sur la Terre, vous pouvez utiliser un puits de gravité pour incliner votre tir, en l'envoyant sur une trajectoire courbe pour éviter le soleil et toujours intercepter la Terre. En fin de compte, cela ressemble à une assistance par gravité mais plutôt qu'à une accélération ou à une décélération, pour que le projectile suive une trajectoire courbe. Diverses planètes sont pratiques pour cela. Jupiter est lourd et un choix évident, mais vous pouvez utiliser Mars ou Saturne lui-même.
L'utilisation d'une assistance par gravité comme celle-ci pour vos prises de vue régulières peut également économiser de l'énergie.
https://space.stackexchange.com/questions/10021/how-are-gravity-assists-conceived
Ah, la question. Mettez-le en surface le plus près possible de votre opération de raffinage. Le caler sur la surface vous aidera à viser et vous permettra d'amortir les vibrations. Il n'y a pas d'ambiance pour se mettre en travers du chemin.
En supposant que le deutérium est extrait et traité sur la lune elle-même, le lanceur laser devrait également être sur la lune. Cela offre plusieurs avantages :
- Le laser peut utiliser des centrales à fusion de duutérium sur la lune elle-même, alimentées par la même glace de deutérium extraite pour l'exportation
- La chaleur résiduelle du lanceur laser est plus facilement éliminée en utilisant la lune comme dissipateur de chaleur. Une partie de la chaleur peut en fait être utilisée dans l'installation de traitement, mais déverser de la chaleur par convection ou conduction dans la glace est bien mieux que d'essayer de la diffuser dans le vide.
- En modulant le laser de lancement, vous pouvez essentiellement envoyer vos paquets de deutérium congelé à n'importe quel point du système solaire. Il suffit de calculer la trajectoire d'énergie minimale appropriée, de fixer un bloc de glace ordinaire approprié à la nacelle et de le chauffer avec le laser pour générer une poussée. Les clients sont responsables de l'attraper à l'autre bout, soit avec leur propre laser, soit en utilisant un autre moyen comme un conducteur de masse.
- Avec le laser monté sur la lune, il est beaucoup plus facile à entretenir, à mettre à niveau, etc. Vous n'avez pas besoin de concevoir le laser pour les opérations zéro g, l'amarrage des camions-citernes ou d'autres complications.
L'exploitation minière et le transport de marchandises en vrac visent toujours à minimiser les coûts. Un seul laser sur la lune est beaucoup moins cher qu'un en orbite et beaucoup moins cher que plusieurs lasers ou miroirs à travers le système solaire. L'utilisation du combustible de fusion déjà disponible sur la lune et le recyclage de la chaleur résiduelle du laser dans l'installation de traitement augmentent l'efficacité globale de l'installation et entraînent une baisse des coûts globaux. Le problème du transport est déjà résolu en traçant simplement la trajectoire d'énergie minimale vers la cible à laquelle vous avez un client - évidemment, la plus petite quantité d'énergie est nécessaire pendant les périodes synodiques entre les planètes, mais il y a toujours un chemin d'énergie minimal tout au long de l'orbite période.
Compte tenu de la durée d'orbite d'Uranus autour du Soleil, les périodes synodiques sont rares, donc le simple fait d'envoyer un flux constant de pods sur des orbites d'énergie minimale crée une sorte de "pipeline" vers le client - si vous avez fait vos calculs correctement un pod individuel arrivera sur la cible des années ou même des décennies plus tard, mais il arrivera à une date et une heure prédéterminées. Le vrai problème est de savoir comment vous manipulez le marché des « futures » pour vous assurer que vos coûts et la valeur temporelle de l'argent sur la période de transport sont couverts - avec un peu de chance, avec un profit !
Premièrement : le moyen le plus efficace serait d'utiliser la gravité, et non un laser. La Terre aura besoin de deutérium pendant les 100 prochaines années. Donc, personne ne se soucie si vous expédiez le deutérium le long d'une orbite. En gros, tirez-le sur une orbite terrestre ou directement dans l'océan.
Mais dans votre scénario, ils décident d'aller vite. Quel TBH n'est pas irréaliste. Nous aimons quand les choses vont vite. Donc lasers FTW.
Pour un maximum de contrôle, vous avez besoin, au minimum, de 3 lasers situés de part et d'autre du système solaire. Étant donné que le système solaire est, plus ou moins, un plan bidimensionnel, 3 lasers décalés de 120 degrés chacun vous donneraient un contrôle illimité.
Pour savoir où ceux-ci doivent être, je suppose autour de l'orbite d'Uranus ou peut-être de Saturne elle-même. Vous ne voulez pas qu'un laser Gigawatt tire à travers le système solaire pendant des semaines. Ils doivent donc être aussi rapprochés que possible.
Je suppose également que les avoir en orbite est le meilleur. Pourquoi ? Parce que c'est probablement moins cher. Mais cela dépend du type de laser que vous possédez. Et combien d'énergie ils ont besoin.
Les stations existantes et ainsi de suite peuvent également être un facteur.
Pour l'orbite elle-même, eh bien, vous voulez que ces stations pointent toujours vers le Soleil. Ils seraient donc très éloignés de Saturne ou de n'importe quel corps proche. Je veux dire, vous pourriez probablement les considérer comme des stations spatiales profondes.