Penambangan asteroid dan hukum ke-3 Newton
Bayangkan umat manusia telah mendirikan fasilitas penambangan di NEO .
Beberapa dari mereka mengirim bijih mentah langsung ke stasiun pemrosesan lain di luar angkasa, yang lainnya memurnikan di lokasi.
Semuanya menggunakan sistem berdasarkan 'siput' kargo yang dilempar ke tujuan menggunakan senjata rel. Dekat 'vektor' tujuan dengan kargo, perlambat dan bawa masuk.
Ini ekonomis karena hanya beberapa vektor yang akan dibutuhkan di tempat tujuan sementara mungkin ada ratusan kargo yang melintasi lintasan yang berbeda, diatur sedemikian rupa sehingga penerimaan dapat dilakukan.
Masalahnya adalah ada peluncuran reguler dari NEO saat menambang asteroid. Ini berarti asteroid mendapat impuls yang sama ke arah yang berlawanan. Massa itu mungkin milyaran kali lebih besar dari kargo tetapi berkurang saat ditambang dan selama bertahun-tahun eksploitasi dan peluncuran orbit akan diubah.
Nah, untuk beberapa asteroid yang mungkin tidak menjadi masalah, orbit akhir sudah bisa dihitung dan aman.
Untuk beberapa orang lain mungkin tidak demikian. Misalnya mereka mungkin berada di ujung penerima pengiriman kargo juga. Atau orbit terakhir yang diubah bisa menjadi bahaya.
Adakah cara lain untuk menstabilkan orbit sambil tetap mengirim kargo tanpa harus menembak dengan massa yang sama (mungkin limbah? Tetapi apakah akan ada cukup limbah? Pada asteroid logam yang tampaknya tidak demikian) ke arah yang berlawanan?
Pengaturan:
- Tata surya kita sendiri.
- Pembangkit listrik tersedia dengan harga murah. Menembakkan rail gun lebih dari sekali untuk menstabilkan asteroid tidak akan menjadi masalah.
- Mesin dorong ion / kimia seperti yang digunakan oleh vektor tersedia tetapi jauh lebih mahal untuk digunakan daripada senapan rel.
- Sedikit variasi dalam orbit tidak menjadi masalah. Vektor akan menyesuaikan jika kargo perlu dibawa masuk. Yang besar mungkin terjadi selama bertahun-tahun pengerjaan.
Jawaban
Pada prinsipnya Anda bisa memasang layar matahari ke asteroid untuk membantu menstabilkan orbit, tapi saya rasa itu tidak perlu.
Dalam jangka panjang Anda tidak akan menembakkan semua muatan Anda ke arah yang sama - bahkan jika semuanya menuju ke tujuan yang sama, tujuan tersebut mungkin akan berada di orbit matahari yang berbeda dari Anda, dan posisi relatif Anda. akan bervariasi saat Anda bergerak mengelilingi matahari. Oleh karena itu, perubahan orbit Anda dari peluncuran akan cenderung meniadakan seiring waktu, dan perubahan orbit tampaknya tidak akan menjadi masalah; kemungkinan mengenai sesuatu sangat kecil, dan Anda akan dapat memprediksi perubahan orbital sebelumnya dan memperhitungkannya saat merencanakan muatan yang masuk.
Terlebih lagi, selalu ada lebih dari satu rute orbit yang akan membawa muatan Anda dari satu titik di tata surya ke titik lainnya; karena orbit adalah elips daripada garis lurus, Anda dapat memilih orbit langsung yang membawa Anda ke sana secepat mungkin, atau orbit yang tidak langsung yang akan memakan waktu lebih lama (bahkan berpotensi memilih agar muatan mengorbit matahari beberapa kali sebelum mencapai target ) dan itu memberi Anda banyak fleksibilitas mengenai ke arah mana muatan tertentu ditembakkan. Jadi, meskipun orbit Anda terancam bahaya, Anda akan selalu memiliki opsi untuk mendorongnya ke arah yang lebih aman , meskipun dengan biaya beberapa muatan Anda tiba di tujuan pada waktu yang berpotensi kurang nyaman.
Merencanakan semua ini mungkin tidak mudah, tetapi harus bisa dilakukan. Skenario terburuknya adalah Anda kadang-kadang perlu mengorbankan muatan untuk membuat koreksi orbital yang tidak dapat diakomodasi, tetapi itu seharusnya tidak sering terjadi, dan mungkin tidak sama sekali.
Momentum adalah kecepatan kali massa. Anda selalu dapat menggunakan massa reaksi kecil yang sewenang-wenang asalkan Anda menembak mati pada kecepatan yang cukup tinggi. Cukup gunakan senjata yang lebih lambat untuk kargo yang berguna dan senjata kecepatan tinggi untuk koreksi.
Adakah cara lain untuk menstabilkan orbit sambil tetap mengirim kargo tanpa harus menembakkan massa yang sama ke arah yang berlawanan?
Anda tidak perlu menembak dengan massa yang sama. Momentum diberikan oleh$m\Delta v$.
Katakanlah Anda memotret massa 1 dengan $\Delta v$ 100, Anda dapat menetralkan momentum yang diberikan dengan menembak ke arah berlawanan dengan massa pemberat 100 $\Delta v$ 1. Ini berarti pemberat tidak akan meninggalkan asteroid, karena tidak akan mencapai kecepatan lepas, dan juga membutuhkan lebih sedikit energi: ingat bahwa energi kinetik bergerak seperti $1/2mv^2$, jadi untuk menembak beban Anda, Anda perlu $0.5\cdot 1 \cdot 100^2 = 5000$ sementara untuk menembak pemberat, Anda akan membutuhkannya $0.5 \cdot 100 \cdot 1^2 = 50$.
pindahkan situs peluncuran
Anda sebenarnya dapat menggunakan peluncuran untuk mengoreksi lintasan asteroid sebanyak mungkin. Anda memang harus bisa memindahkan situs peluncuran. Jika Anda bisa, itu bisa membantu Anda alih-alih membuat tidak stabil.
Ya, gunakan armada kapal layar surya besar untuk mentransfer material ke dan dari orbit mana pun yang Anda inginkan. Ini akan memakan waktu lama tetapi mungkin saja. Praktis mungkin tidak tapi mungkin ya.
Kargo dapat diluncurkan pada momen rotasi yang berbeda sehingga simpangan keseluruhan berjumlah nol. Anda masih akan kehilangan momentum dari asteroid karena kehilangan massa, tetapi menurut saya seseorang pada prinsipnya dapat menghitung arah pendaratan dan penerbangan untuk menempatkan asteroid di orbit yang diizinkan. Sekadar memberi contoh. Misalkan 2 pesawat ruang angkasa berangkat pada saat yang sama dan dengan jumlah momentum yang sama, tetapi pada sisi asteroid yang berlawanan dan dengan arah yang berlawanan. Mereka penyimpangan keseluruhan akan menjadi nol.
Anda juga tidak memerlukan massa yang sama untuk pergi ke arah yang berlawanan karena yang Anda butuhkan hanyalah memastikan asteroid tetap berada di orbit yang 'aman', bukan di orbit yang 'sama'. Sebenarnya tidak akan mengejutkan saya jika dalam banyak kasus hal itu dapat dilakukan bahkan saat mengirimkan bijih ke tujuan regulernya dengan mengatur waktu pengambilan gambar. Artinya, mengirimkannya dengan kecepatan yang berbeda di sepanjang lintasan yang tidak optimal. Bijih masih berada di tempat yang dibutuhkan dan bencana dapat dicegah.
Anda berpikir tentang momentum tetapi saya pikir masalah yang paling penting adalah gravitasi dalam kasus ini.
Maksud saya, jika kita menembakkan massa yang sama ke NEO, tindakan "menembak" ini akan menghasilkan momentum tetapi ada gravitasi NEO dan Bumi.
Saya pikir gravitasi Bumi akan hampir sama dalam prosesnya tetapi gravitasi NEO akan berubah dan ketika gravitasi NEO rendah, jika kita menembaknya dengan apa pun, orbit NEO akan berubah tanpa keraguan.
Jadi saya tidak berpikir ada cara untuk menstabilkan 100%