小惑星の採掘とニュートンの第3法則
人類がNEOに採掘施設を設立したと想像してみてください。
それらの中には、生の鉱石を宇宙の他の処理ステーションに直接送るものもあれば、現場で精製するものもあります。
それらはすべて、レールガンを使用して目的地に飛ばされる貨物の「ナメクジ」に基づくシステムを使用しています。目的地の近くの「ベクトル」は貨物とリンクし、速度を落とし、貨物を持ち込みます。
これは経済的です。目的地で必要なベクトルはわずかですが、受信が可能になるようにペースを調整して、さまざまな軌道に沿って何百もの貨物が移動する場合があります。
問題は、小惑星の採掘中にNEOから定期的に打ち上げられることです。これは、小惑星が反対方向に等しいインパルスを取得することを意味します。質量は貨物の数十億倍にもなる可能性がありますが、採掘されて何年にもわたって開発され、軌道が変更されるため、減少しています。
さて、問題ではないかもしれないいくつかの小惑星については、最終的な軌道を計算して安全にすることができます。
そうでないかもしれない他のいくつかのために。たとえば、貨物輸送の受け取り側にある場合もあります。または、最終的に変更された軌道が危険になる可能性があります。
反対方向に同じ質量を発射せずに貨物を送り続けながら軌道を安定させる別の方法はありますか（おそらく無駄ですか？しかし、金属小惑星では十分な無駄がありますか？そうではないかもしれません）？
設定：
- 私たち自身の太陽系。
- 発電は低価格でご利用いただけます。小惑星を安定させるためにレールガンを複数回発射することは問題ではありません。
- ベクターで採用されているようなイオン/ケミカルスラストエンジンは入手可能ですが、レールガンよりもはるかに高価です。
- 軌道のわずかな変動は問題ではありません。貨物を持ち込む必要がある場合、ベクターはそれに適応します。何年もの作業で大きな問題が発生する可能性があります。
回答
原則として、小惑星にソーラーセイルを取り付けて軌道を安定させることもできますが、それは必要ないと思います。
長期的には、すべてのペイロードを同じ方向に発射することはありません-たとえそれらがすべて同じ目的地に向かっているとしても、その目的地はおそらくあなたとあなたの相対的な位置とは異なる太陽軌道にあるでしょう太陽の周りを移動すると変化します。したがって、打ち上げによる軌道の変更は時間の経過とともにキャンセルされる傾向があり、軌道の変更が問題になる可能性はほとんどありません。何かにぶつかる確率は非常に低く、軌道の変化を事前に予測して、着信ペイロードを計画するときにそれらを考慮に入れることができます。
さらに、太陽系の任意の場所から他の場所にペイロードを運ぶ軌道ルートは常に複数あります。軌道は直線ではなく楕円であるため、できるだけ早くそこに到達する直接軌道を選択することも、より時間がかかる直接軌道を選択することもできます（ペイロードがターゲットに到達する前に太陽を複数回周回することを選択する可能性もあります） ）そしてそれはあなたに特定のペイロードが発射される方向に関してあなたに大きな柔軟性を与えます。それであなたの軌道が危険になる恐れがあるという万が一の場合でさえあなたはそれをより安全な方向に押すオプションを常に持っています、ただし、ペイロードの一部が、都合の悪い時間に目的地に到着するという犠牲を払っています。
これらすべての計画は簡単ではないかもしれませんが、実行可能である必要があります。最悪のシナリオは、他の方法では対応できない軌道修正を行うためにペイロードを犠牲にする必要がある場合がありますが、それは頻繁に発生することはなく、おそらくまったく発生しないはずです。
運動量は質量と速度の積です。十分に高速でシュートをオフにすれば、いつでも任意の小さな反応質量を使用できます。有用な貨物には低速の銃を使用し、修正には高速の銃を使用してください。
反対方向に同じ質量を発射することなく、貨物を送り続けながら軌道を安定させる別の方法はありますか？
同じ質量を撃つ必要はありません。勢いはによって与えられます$m\Delta v$。
あなたがマス1を撃っているとしましょう $\Delta v$ 100の場合、バラストマス100を反対方向に発射することで、与えられた運動量を中和できます。 $\Delta v$ 1.これは、バラストが脱出速度に到達しないため、小惑星を離れることがなく、必要なエネルギーも少なくなることを意味します。運動エネルギーは次のようになることを忘れないでください。 $1/2mv^2$、だからあなたが必要とするあなたの負荷を撃つために $0.5\cdot 1 \cdot 100^2 = 5000$ バラストを撃つ間、あなたは必要になるでしょう $0.5 \cdot 100 \cdot 1^2 = 50$。
打ち上げサイトを移動する
実際に打ち上げを使用して、小惑星の軌道を可能な限り修正することができます。ただし、ローンチサイトを移動できる必要があります。可能であれば、それは不安定化する代わりにあなたを助けることができます。
はい、大型のソーラーセイルクラフトの艦隊を使用して、必要な軌道との間で材料を転送します。時間がかかりますが、可能です。実用的ではないかもしれませんが、可能です。
全体的な偏差の合計がゼロになるように、ローテーションのさまざまな瞬間に貨物を発射することができます。質量が減少するため、小惑星からの勢いは失われますが、原則として、小惑星を許可された軌道に配置するために、着陸と飛行の方向を計算できると思います。例を示すためだけに。 2つの宇宙船が同じ瞬間に同じ運動量で出発するが、小惑星の反対側で反対方向に出発するとします。それらの全体的な偏差はゼロになります。
また、必要なのは小惑星が「同じ」軌道ではなく「安全な」軌道にとどまるようにすることだけなので、反対方向に進む同じ質量は必要ありません。ほとんどの場合、ショットのタイミングを調整することで鉱石を通常の目的地に配達している間でも達成できたとしても、実際には私は驚かないでしょう。つまり、最適ではない軌道に沿って異なる速度で送信します。鉱石は依然として必要な場所に到達し、災害は回避されます。
あなたは勢いについて考えますが、この場合、最も重要な問題は重力だと思います。
つまり、同じ質量をNEOに向けて発射すると、この「射撃」アクションによって勢いが生まれますが、NEOと地球には重力があります。
その過程で地球の重力はほぼ同じになると思いますが、NEOの重力は変化し、NEOの重力が低いときは、何かで撃つと、間違いなくNEOの軌道が変化します。
だから私は100％安定させる方法はないと思います