Будет ли лазерное реле лучше работать на поверхности безвоздушного тела или на орбите?
Задний план:
В начале 22-го века на луне Урана Корделия была установлена лазерная станция, чтобы стрелять кусками замороженного дейтерия во внутреннюю часть Солнечной системы для получения термоядерного топлива. Однако одиночному лазеру также необходимо реле на случай, если Земля находится за Солнцем или по другим причинам недоступна. Этой ретрансляционной станции необходимо генерировать лазерный луч для перенаправления и замедления небольших кусков дейтериевой полезной нагрузки либо для прибытия на станцию, либо для перенаправления на Землю. Для максимального углового отделения от Солнца и Земли, если смотреть с Урана, он будет расположен где-то в системе Сатурна.
Теперь, чтобы перейти к сути вопроса. Куда именно его поставить? Варианты на поверхности и на орбите на безвоздушных спутниках Сатурна имеют свои преимущества и недостатки, но мне интересно, какой из них на самом деле лучше с точки зрения проектирования максимально эффективной и легкой станции.
TL; DR: Необходимо учитывать следующие факторы: 1) масса станции с охлаждающим оборудованием, подруливающими устройствами и т. Д. И 2) оптимальное положение для реле энергии.
Спасибо за ваш вклад!
Ответы
Поставь на это английский.
Достаточно одного лазера. Его можно точно нацелить. Конечно, это Лазер Чехова, и позже по сюжету он будет нацелен на то, чтобы устроить беспредел ...
А пока стручки дейтерия. Да. Вы стреляете стручками по Земле. Вы должны рассчитать траекторию капсулы с учетом вашего движения относительно земли, а также гравитационного притяжения других объектов на пути или рядом с ним. Это могут быть внутренние планеты. Конечно, важна сила тяжести от солнца.
Когда у вас нет прямого выстрела в Землю, вы можете использовать гравитационный колодец, чтобы направить выстрел, направив его по изогнутой траектории, чтобы избежать солнца и по-прежнему перехватить Землю. В конечном итоге это похоже на помощь гравитации, но не на ускорение или замедление, а на то, чтобы снаряд двигался по кривой траектории. Для этого пригодятся различные планеты. Юпитер весомый и очевидный выбор, но вы могли бы использовать Марс или сам Сатурн.
Использование подобной гравитации для ваших обычных снимков также может сэкономить энергию.
https://space.stackexchange.com/questions/10021/how-are-gravity-assists-conceived
Ой, вопрос. Поместите его на поверхность как можно ближе к операции очистки. Прикрепите его к поверхности, чтобы прицелиться и гасить вибрации. Нет атмосферы, которая могла бы помешать.
Если предположить, что дейтерий добывается и перерабатывается на самой Луне, лазерная пусковая установка также должна быть на Луне. Это дает несколько преимуществ:
- Лазер может использовать термоядерные электростанции на самой Луне, работающие на том же дейтериевом льду, который добывается на экспорт.
- Отработанное тепло лазерной пусковой установки легче утилизировать, используя Луну в качестве радиатора. Некоторое количество тепла действительно можно использовать в обрабатывающем оборудовании, но отвод тепла путем конвекции или теплопроводности во лед намного лучше, чем пытаться отвести его в вакууме.
- Модулируя запускающий лазер, вы можете отправлять свои пакеты с замороженным дейтерием в любую точку Солнечной системы. Все, что нужно, - это рассчитать соответствующую траекторию минимальной энергии, прикрепить подходящий кусок обычного льда к капсуле и нагреть его с помощью лазера для создания тяги. Заказчики несут ответственность за то, чтобы поймать его на другом конце, либо с помощью собственного лазера, либо с помощью других средств, таких как массовый драйвер.
- Когда лазер установлен на Луне, его намного проще обслуживать, модернизировать и так далее. Вам не нужно проектировать лазер для работы в условиях невесомости, стыковки бензовозов или других сложных задач.
Добыча и транспортировка сыпучих грузов всегда направлены на минимизацию затрат. Один лазер на Луне намного дешевле, чем на орбите, и намного дешевле, чем несколько лазеров или зеркал в Солнечной системе. Использование уже доступного термоядерного топлива на Луне и рециркуляция отработанного тепла от лазера обратно в обрабатывающую установку повышает общую эффективность установки и приводит к снижению общих затрат. Проблема транспортировки уже решена путем простого построения траектории минимальной энергии к той цели, к которой у вас есть покупатель - очевидно, что в синодические периоды между планетами требуется наименьшее количество энергии, но всегда существует минимальный путь энергии по всей орбите. период.
Учитывая время, в течение которого Уран вращается вокруг Солнца, синодические периоды немногочисленны и редки, поэтому простая отправка постоянного потока стручков на минимальные энергетические орбиты создает своего рода «конвейер» для клиента - если вы правильно выполнили свои расчеты. отдельная капсула прибудет в намеченные годы или даже десятилетия позже, но она прибудет в заранее установленную дату и время. Настоящая проблема заключается в том, как вы манипулируете «фьючерсным» рынком, чтобы обеспечить покрытие ваших затрат и временной стоимости денег за период транспортировки - надеюсь, с прибылью!
Первое: наиболее эффективным способом было бы использовать гравитацию, а не лазер. Земля будет нуждаться в дейтерии в течение следующих 100 лет. Так что никого не волнует, отправите ли вы дейтерий по орбите. В основном стреляйте на околоземную орбиту или прямо в океан.
Но в вашем сценарии они решают пойти быстрым путем. Какой ТБХ не является нереальным. Нам нравится, когда все работает быстро. Итак лазеры FTW.
Для максимального контроля вам нужно, как минимум, 3 лазера, которые находятся на противоположных сторонах солнечной системы. Поскольку солнечная система более или менее представляет собой двумерную плоскость, 3 лазера со смещением 120 градусов каждый дадут вам неограниченный контроль.
Я бы предположил, что там, где они должны быть, вокруг орбиты Урана или, может быть, самого Сатурна. Вы же не хотите, чтобы гигаваттный лазер снимал солнечную систему неделями. Поэтому они должны быть как можно ближе друг к другу.
Я также считаю, что лучше всего иметь их на орбите. Почему ? Потому что, наверное, дешевле. Но это зависит от того, какой у вас лазер. И сколько энергии им нужно.
Существующие станции и т. Д. Также могут быть фактором.
Что касается самой орбиты, ну, вы хотите, чтобы эти станции всегда указывали на Солнце. Таким образом, они будут очень далеко от Сатурна или любого другого тела, которое находится близко. Я имею в виду, вы, вероятно, могли бы считать их станциями дальнего космоса.