Mineração de asteróides e 3ª lei de Newton
Imagine que a humanidade tenha estabelecido instalações de mineração em NEO s.
Algumas delas enviam minério bruto diretamente para outras estações de processamento no espaço, outras refinam no local.
Todos eles usam um sistema baseado em 'lesmas' de carga que são arremessadas ao seu destino por meio de canhões ferroviários. Os 'vetores' de destino próximos se conectam com a carga, diminua a velocidade e traga-a para dentro.
Isso é econômico, pois apenas alguns vetores seriam necessários no destino, embora possa haver centenas de cargas viajando ao longo de trajetórias diferentes, em ritmo para que a recepção seja possível.
O problema é que há lançamentos regulares do NEO durante a mineração do asteróide. Isso significa que o asteróide recebe um impulso igual na direção oposta. Sua massa pode ser bilhões de vezes maior do que a carga, mas está reduzindo à medida que é extraída e ao longo dos anos de exploração e lançamento, a órbita será alterada.
Agora, para alguns asteróides que podem não ser um problema, a órbita final pode ser calculada e segura.
Para alguns outros, pode não ser o caso. Por exemplo, eles podem estar no final de recebimento de remessas de carga também. Ou a órbita alterada final pode se tornar um perigo.
Existe outra maneira de estabilizar a órbita enquanto continua enviando as cargas sem ter que disparar uma massa igual (talvez resíduos? Mas haveria resíduos suficientes? Em asteróides metálicos que pode não ser o caso, parece) na direção oposta?
Contexto:
- Nosso próprio sistema solar.
- A geração de energia está disponível a um preço baixo. Disparar o canhão ferroviário mais de uma vez para estabilizar o asteróide não seria um problema.
- Motores de íon / empuxo químico, como os empregados por vetores, estão disponíveis, mas são muito mais caros do que canhões ferroviários.
- Uma ligeira variação na órbita não é um problema. Os vetores se ajustarão a ele se a carga precisar ser trazida. Um grande problema pode acontecer em anos de trabalho.
Respostas
Você poderia, em princípio, anexar uma vela solar ao asteróide para ajudar a estabilizar a órbita, mas não acho que seria necessário.
No longo prazo, você não vai atirar todas as suas cargas úteis na mesma direção - mesmo se todas estiverem indo para o mesmo destino, esse destino provavelmente estará em uma órbita solar diferente da sua e de suas posições relativas irá variar conforme você se move em torno do sol. As mudanças em sua órbita a partir dos lançamentos, portanto, tenderão a se cancelar com o tempo, e as mudanças orbitais provavelmente não serão um problema; as chances de acertar qualquer coisa são muito pequenas, e você será capaz de prever as mudanças orbitais com antecedência e levá-las em consideração ao planejar as cargas úteis de entrada.
Além do mais, sempre há mais de uma rota orbital que levará suas cargas úteis de qualquer ponto do sistema solar a qualquer outro; porque as órbitas são elipses em vez de linhas retas, você pode escolher uma órbita direta que o leve até lá o mais rápido possível, ou uma menos direta que levará mais tempo (potencialmente até mesmo escolhendo fazer a carga orbitar o sol várias vezes antes de atingir o alvo ) e isso dá a você uma grande flexibilidade em relação à direção em que qualquer carga específica é disparada. Portanto, mesmo no caso improvável de sua órbita ameaçar se tornar um perigo, você sempre terá a opção de empurrá-la para uma direção mais segura , embora ao custo de algumas de suas cargas chegarem ao destino em um momento potencialmente menos conveniente.
O planejamento de tudo isso pode não ser simples, mas deve ser factível. O pior cenário é que você ocasionalmente precisa sacrificar uma carga útil para fazer uma correção orbital que não pode ser acomodada de outra forma, mas isso não deveria acontecer com frequência, e provavelmente não aconteceria.
Momentum é a massa vezes a velocidade. Você sempre pode usar uma massa de reação arbitrariamente pequena, desde que você atire em uma velocidade suficientemente alta. Basta usar armas mais lentas para cargas úteis e armas de alta velocidade para correções.
Existe outra maneira de estabilizar a órbita e continuar enviando as cargas sem ter que atirar uma massa igual na direção oposta?
Você não precisa atirar em uma massa igual. Momentum é dado por$m\Delta v$.
Digamos que você esteja atirando em uma massa 1 com $\Delta v$ 100, você pode neutralizar o momento transmitido disparando na direção oposta uma massa de lastro 100 com $\Delta v$ 1. Isso significa que o lastro não sairá do asteróide, pois não atingirá a velocidade de escape, e também exigirá menos energia: lembre-se que a energia cinética vai como $1/2mv^2$, então, para disparar sua carga, você precisaria $0.5\cdot 1 \cdot 100^2 = 5000$ enquanto para atirar seu lastro você precisaria $0.5 \cdot 100 \cdot 1^2 = 50$.
mover o local de lançamento
Você pode realmente usar os lançamentos para corrigir a trajetória dos asteróides tanto quanto possível. No entanto, você precisa ser capaz de mover o local de lançamento. Se você puder, isso pode ajudá-lo em vez de desestabilizar.
Sim, use uma frota de grandes embarcações de velas solares para transferir o material de e para qualquer órbita que desejar. Vai demorar muito, mas seria possível. Prático talvez não, mas possível, sim.
As cargas poderiam ser lançadas em diferentes momentos da rotação para que o desvio geral somasse zero. Você ainda estará perdendo impulso do asteróide por causa da perda de massa, mas acho que seria possível, em princípio, calcular a direção dos pousos e voos para colocar o asteróide em qualquer órbita permitida. Só para dar um exemplo. Suponha que duas espaçonaves partam no mesmo momento e com a mesma quantidade de movimento, mas em lados opostos dos asteróides e com direções opostas. Neles, o desvio geral será zero.
Você também não precisa de uma massa igual indo na direção oposta porque tudo que você precisa é ter certeza de que o asteróide permanece em uma órbita 'segura', ao invés da 'mesma' órbita. Na verdade, não me surpreenderia se, na maioria dos casos, isso pudesse ser feito mesmo durante a entrega do minério ao seu destino normal, cronometrando o tiro. Ou seja, enviá-lo em uma velocidade diferente ao longo de alguma trajetória diferente da ideal. O minério ainda chega onde é necessário e o desastre é evitado.
Você pensa em momentum, mas acho que a questão mais importante é a gravidade neste caso.
Quero dizer, se atirarmos na mesma massa para o NEO, essa ação de "tiro" produzirá um momento, mas há gravidade do NEO e da Terra.
Acho que a gravidade da Terra será quase a mesma no processo, mas a gravidade do NEO mudará e quando a gravidade do NEO estiver baixa, se atirarmos com qualquer coisa, a órbita do NEO mudará sem dúvida
Então, eu não acho que haja alguma maneira de estabilizar 100%