El cometa Halley como "taxi gratis"

Ahora que la ESA ha aterrizado una sonda en un cometa, a saber, la sonda Philae de Rosetta, ¿podríamos posiblemente aterrizar una sonda en el cometa Halley? El combustible parece ser un factor limitante para las expediciones interestelares. ¿Podría el uso del cometa Halley como un taxi gratuito, apagar todo el equipo una vez aterrizado para ahorrar combustible y energía, ayudar en tales expediciones?

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¿Por qué el aterrizaje es relevante para obtener energía gratis?
Un taxi gratis a donde? Sigue volviendo.
Supongo que podrías tomar un ascensor más allá de la órbita de Neptuno, pero luego qué.

Respuestas (6)

Parece haber un malentendido fundamental en cuanto a cómo funciona el movimiento en el espacio. En el espacio no hay fricción de aire, es decir, una vez que te estás moviendo hacia tu destino, no necesitas una fuente continua de energía para seguir adelante. Aterrizar en un cometa no te compra nada, ya que para aterrizar primero debes coincidir con la órbita del cometa, momento en el que el cometa podría desaparecer y aún podrías apagar los motores y seguir exactamente el mismo camino que te habría llevado. .

Ya lo sabía, pero cuando lo dices de esa manera, hace que esta pregunta parezca bastante tonta.
¡Oye, usaron un arpón en 67P/Churyumov–Gerasimenko! No funcionó , pero la idea tiene el mérito de Kerbal. Si coloca una sonda de arpón de baja masa en la trayectoria orbital de Halley, podría lograr una transferencia significativa de impulso. No es que no tengamos tiempo para planificar una misión o no sepamos exactamente cuándo y dónde estar. En resumen, no alcanzas al cometa, dejas que te alcance.
@PatrickM Considere que energía = fuerza × distancia. El cable del arpón tendría que ser muy largo y fuerte (por lo tanto, masivo), y tendrías que atrapar el cometa desde un ángulo oblicuo, lo que provocaría un latigazo cervical. Una mejor estrategia podría ser colocar la sonda frente a ella e intentar amortiguar la colisión. (Lo cual todavía no es muy viable).
@PatrickM: El tipo de velocidad que le gustaría obtener de un cometa estaría en el rango de km/s. El arpón tendría que estar hecho de algo muy resistente. Imagínese tratando de arponear un avión de combate mientras pasa volando junto a usted.
El camino sería exactamente el mismo, si ignoras la pequeña atracción gravitacional del cometa. Si quieres aprovechar el cambio de trayectoria causado por la atracción gravitacional, es mejor que uses algo más pesado que un cometa. (Júpiter es una opción popular debido a que es mucho más pesado que un cometa).
@PatrickM - ¿Arpón en un avión de combate? No del todo, pero en el estadio correcto; en.wikipedia.org/wiki/Fulton_surface-to-air_recovery_system . Con un cable muy largo y muy elástico, creo que la aceleración podría manejarse, es solo un caso de cómo logras que el arpón se adhiera de manera segura con tal diferencia de velocidad.
Si no hay fricción en el espacio, ¿eso significa que si algo acelera, acelerará indefinidamente, o una vez que deja de acelerar, simplemente mantiene esa velocidad final?
@Kirkland Mantendrá su velocidad: la fricción es aceleración contra la velocidad actual.
No tienes que coincidir con la órbita del cometa para aterrizar en él. Es solo el método preferido si prefiere mantener la forma 3D general de su vehículo.
“malentendido fundamental sobre cómo funciona el movimiento en el espacio” — what-if.xkcd.com/58 .
@ericksonla: Creo que la palabra que buscas es "litofrenado".
¿No tendría que ser la misma masa de la sonda que la del cometa Halley para que la sonda se reanudara en la órbita del cometa Halley? La órbita del cometa es lo que sea debido a la forma en que está influenciada por la gravedad de los planetas que se interponen en su camino: la masa es una variable en la Ecuación de Gravitación Universal, por lo que una ligera diferencia en la masa de la sonda no afectaría su interacción gravitacional con los cuerpos en su camino y por lo tanto cambiar su órbita?
@GoodChessPlayer No, porque la misma masa exacta que desea tener en cuenta también aparece en la segunda ley de Newton. Así, la aceleración de la sonda, que es todo lo que necesitamos para determinar su movimiento subsiguiente, es independiente de su masa. Esta es la misma razón por la que una pluma y un martillo caen a la Tierra a la misma velocidad en el vacío.

Como @ChrisWhite ya ha dicho, ponerse al día con el cometa Halley no ofrece ningún beneficio apreciable, ya que ya debería estar viajando a la misma velocidad en un entorno sin fricción.

Donde podría obtener un gran impulso es si su sonda se colocara en el camino del cometa, ya sea atravesándolo en un ángulo oblicuo o simplemente estacionario, en relación con el cometa.

Suponiendo que tenga a su disposición metamateriales irrompibles, podría usar un arpón para agarrarlo, o simplemente permitir que golpee su sonda, transfiriendo una cantidad muy considerable de energía cinética a su dispositivo.

Me encanta el enfoque de "permitir que golpee la sonda". Tendremos que construir sondas más resistentes o, tal vez, de goma. :-)
Simplemente seleccione "Sin daños por choque" en la barra de herramientas de trucos. Oh, espera... eso solo funciona en Kerbal, no en la vida real.
No puedo encontrarlo ATM, pero creo que en los años 80 hubo algunos estudios sobre cómo se podría hacer esto, el intercambio de impulso con un cometa.
Presumiblemente, la transferencia de energía alteraría la órbita del cometa en mayor o menor grado.
@RobinElvin, suponiendo que el cometa tenga más masa que su sonda, el cambio en la velocidad orbital del cometa sería menos parecido a hacer rebotar una pelota de ping pong de 1/2 onza en una bola de boliche de 15 libras en movimiento.
@Richard Si uno planea hacer rebotar una sonda casi irrompible en un cometa, la naturaleza aleatoria de la superficie sería un gran problema.
@Richard Si arponea un cometa, las ataduras más largas ofrecen un intercambio de impulso más gradual, por lo que no necesitaría tanta resistencia a la tracción como una más corta. Un intercambio de momento gradual es menos riesgoso en términos de romper el cometa, y el arpón no necesitaría penetrar tan profundo.

El sentido en el que un cometa podría ser un "taxi gratis" es que es una gran fuente de compuestos volátiles. Una sonda que aterrice en un cometa podría, en principio, utilizarlos para repostar. Un cometa puede ser más fácil de usar para este propósito que una gran luna helada debido a su baja gravedad.

O puede traer su propio oxidante, que es pesado en relación con el combustible y, por lo tanto, ofrece muy pocos beneficios en comparación con el oxidante y el combustible, o puede usar energía fotovoltaica para la electrólisis mientras el cometa está relativamente cerca del sol. El asteroide/planta enana Ceres también podría ser de interés para la extracción de hidrógeno y oxígeno mientras aún está lo suficientemente cerca como para usar células solares para generar electricidad.
Sí, cuando dije "repostar" quise decir "obtener nuevo combustible y oxidante". Me imaginaba electrolizar el agua en el cometa. Probablemente habría otros volátiles de los que podría extraer algo de combustible y algo de oxidante, aunque no necesariamente hidrógeno y oxígeno.

La conservación de la energía significa que se necesitaría tanta energía para alcanzar al cometa y hacer un aterrizaje suave (en el caso ideal en el que ignora los costos adicionales de combustible para el aterrizaje) como para lanzar la nave espacial de manera similar. órbita como el cometa. Lo que podrías hacer es dejar que el cometa rebote en la nave espacial, pero no creo que esto sea técnicamente factible, terminarás haciendo pedazos la nave espacial.

los conets no se detienen para recoger pasajeros

Como las respuestas anteriores han indicado, este método no funciona para ahorrar combustible directamente, sin embargo, aún podría ser útil viajar en un cometa usándolo como asistencia gravitacional para que la sonda no sobreviva sin más protección de lo que es práctico. Presumiblemente, colocar el cuerpo del cometa entre el Sol y la sonda lo protegería de gran parte de la radiación solar y el calentamiento que experimentaría.

Por lo tanto, aunque no se ahorra combustible directamente, esto podría permitir el uso de rutas de vuelo más directas, por lo que, si no se usara el cometa, la sonda requeriría el uso de combustible adicional para alcanzar el mismo punto final de manera segura en la misma duración.

La asistencia gravitacional máxima que puede obtener de un cuerpo es la velocidad de escape / sqrt (2). La velocidad de escape de un cometa es tan baja que realmente no vale la pena. Mejor prueba con Júpiter. space.stackexchange.com/q/6582/6117
Lo siento, parece que no fui claro. No estoy proponiendo usar el cometa como una honda, sino usar el cometa para proteger la sonda mientras pasa algo peligroso que podría dañarla. Tanto el cometa como la sonda son tirachinas, y luego la sonda salta.
Oh ya veo. Desafortunadamente, una sonda lanzada desde la Tierra no puede obtener mucho impulso del sol de manera realista, ya que ya está orbitando alrededor del sol, y su prioridad es escapar de esa órbita. La mejor manera es establecer un rumbo hacia Júpiter, de modo que la nave se quede sin energía cinética (velocidad relativa al sol) justo cuando alcanza la órbita de Júpiter, y cronometrarlo de manera que esté justo cuando Júpiter se acerca. Luego gira alrededor de Júpiter y termina a casi el doble de la velocidad a la que orbita Júpiter. Funciona porque Júpiter orbita más lejos que la Tierra, por lo que Júpiter puede impartir energía orbital a la sonda.

Combustible, o mejor energía de hecho es el factor limitante. Puedes robar energía usando una asistencia de gravedad , pero los cometas simplemente no tienen suficiente gravedad. Júpiter es mucho más masivo y, de hecho, una asistencia gravitatoria alrededor de Júpiter tendría sentido para una sonda interestelar.

Aún así, es solo un impulso único mientras vuelas por Júpiter, y tienes que gastar el combustible para alcanzar la órbita de Júpiter.

Sí, pero esa sola asistencia de gravedad de Júpiter puede llevarte prácticamente a cualquier lugar, incluso fuera del sistema solar. Puedes llegar a Júpiter desde la Tierra con relativamente poco delta-v usando una o más ayudas de gravedad de Venus y la Tierra (así es como llegó allí la sonda Galileo). Marte es algo menos útil para la asistencia de la gravedad debido a su menor masa.
El cometa Halley como "taxi gratis"
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