¿Es realista un receptor helioestacionario?

Avanzar nuestra tecnología 200 años, desarrollar controles de navegación celeste muy precisos y reactores nucleares muy eficientes. Destile para garantizar que solo se utilicen los elementos más estables en la producción, el costo no es un problema.

Una vez que se cumplan esos parámetros, quiero que un receptor permanezca en una posición exacta dentro del sistema solar, fuera de las órbitas planetarias.

Mi receptor recoge señales de muy lejos y necesita mantener una velocidad constante exactamente igual a la del sol (según su trayectoria en la Vía Láctea). La señal debe poder saber de manera confiable dónde apuntar su antena y mantener una relación de fase constante. Por lo tanto, se debe mantener la distancia y la orientación del receptor con respecto al sol. Todo el sistema se mueve a través de la galaxia como una unidad. Eso significa que no puede orbitar nada (incluido el sol).

Así que pensé en una vela solar que se puede ventilar o sesgar para hacer ajustes menores:

Receptor solar guiado

Tres componentes:
1) Detector: conectado al receptor 5 microsegundos (1500 metros) más cerca del sol. Detecta cambios en el flujo solar 1,875 ms antes de que lleguen al receptor.

2) Receptor: proporciona energía y guía. La antena receptora está articulada para absorber cualquier vibración y hacer ajustes finos mientras el cuerpo hace las correcciones. También controla la vela mediante cabos de vela, para aumentar o disminuir la superficie, así como gobernarla. Para oleadas abruptas (ráfagas de viento solar) también puede "pagar" la línea para evitar una sacudida, reducir el área de la vela y luego retraer la vela. Tiene 1.875 mS para planificar esto.

3) Vela - Recoge vientos solares para propulsión y estabilización. Puede variar el área de la superficie y estar sesgado para la dirección.

El detector detecta y luego advierte al receptor con anticipación sobre los cambios entrantes en el flujo solar. Está atado al receptor, enviando señales de corrección por láser, que está bastante lejos (5 microsegundos). Estoy asumiendo vientos de 800 km/s

Esto está recibiendo una señal de un relé del espacio profundo, por lo que no se produce comunicación. Puede medir la desviación de la señal de entrada y, sin embargo, la corregirá automáticamente. Entonces, si la señal comienza a desvanecerse hacia la "izquierda", sabe ajustar la antena a la derecha. También debe mantener la relación de fase con el transmisor (sin cambios erráticos o abruptos). De lo contrario, debe quedarse. Dispone de generación de electricidad a base de energía nuclear y cargador solar.

¿Dentro de 200 años puede existir algo así para mantener una antena perfectamente estacionaria con el sol?

(En otras palabras, el receptor y el sol viajan exactamente a lo largo del mismo vector en la galaxia a una distancia constante entre sí).

"necesita mantener una velocidad constante exactamente igual a la del sol": ¿la velocidad del sol relativa a qué ? Esta es una parte muy importante de su pregunta.
¿Por qué? Es un parámetro. Si no se cumple, la trama falla. El "por qué" no es relevante para una pregunta de "se puede hacer". Es como intentar atacar una premisa que no existe.
Oh, veo tu pregunta... relativa a la dirección de viaje del sol . Nuestro sistema tiene lo que se llama una " heliopausa ", que es ligeramente diferente en la parte delantera del viaje. Tan relativo a la dirección de viaje en la galaxia.
Quizás te interese el sistema de coordenadas galácticas . Si entiendo la pregunta correctamente, puede afirmar que el receptor está en un punto fijo en el sistema de coordenadas galácticas según lo definido por IAU. Todavía no supera el desafío del marco de Morris the Cat (esta sigue siendo la forma más difícil de lograr sus objetivos, no la más fácil), pero usar un estándar IAU eliminaría toda ambigüedad.
Buena referencia, suponiendo que todavía exista entonces. El vector constante será el más fácil de sincronizar en cualquier caso. Algunas personas hacen suposiciones que podrían cambiar eso.
Un transceptor de matriz en fase en una órbita conocida es mucho más simple y no requiere todo el complicado galimatías. Me he dado cuenta de que tienes una tendencia a intentar encontrar soluciones drásticamente complicadas a las cosas que se tratan de maneras mucho más simples y fáciles.
@KeithMorrison: solo más simple si el objetivo fuera simple. La sincronización entre las fases de dos cuerpos en órbita diferentes no es nada sencilla. Intente mantener las fases alineadas entre un satélite que orbita Marte y uno que orbita la Tierra. Sería mucho más simple si ninguno de los satélites estuviera orbitando algo y su distancia cambiara linealmente, oa lo largo de una trayectoria sinusoidal lenta.

Respuestas (4)

Robert l Forward inventó esto en la década de 1980 como " Statite ". Forward se dio cuenta de que una vela lo suficientemente ligera podría equilibrar la aceleración de la luz del Sol contra la atracción gravitacional del Sol, y esencialmente hacer que el Statite permaneciera fijo en su lugar.

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Statite flotando sobre la Tierra

La última versión de esta idea sería crear un "caparazón de Dyson" de Statite que flotara alrededor del Sol recolectando energía solar y alimentando una vasta civilización solar. La masa estimada sería similar a la de un gran asteroide, convertida en velas solares delgadas como una molécula y una delicada red de ataduras que sostienen sus cargas contra la aceleración y la gravedad del Sol.

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Fantástica representación de una burbuja de Dyson

Una statita desplegada alrededor de nuestro propio sol tendría que tener una densidad total de 0,78 gramos por metro cuadrado de vela. La masa total de una burbuja de dicho material de 1 UA de radio sería de aproximadamente 2,17 × 10^20 kg, que es aproximadamente la misma masa que el asteroide Palas.

Mi receptor recoge señales de lejos y necesita mantener una velocidad constante exactamente igual a la del sol. La señal debe poder saber de manera confiable dónde apuntar su antena,

por lo tanto, se debe mantener la distancia y la orientación del receptor con respecto al sol. Eso significa que no puede orbitar nada.

Voy a hacer un desafío de marco aquí, porque este problema no requiere esta solución. Ajustar para cambiar la posición orbital para permitir que su receptor permanezca apuntando directamente a su objetivo es un ejercicio computacionalmente trivial, los observatorios en la Tierra lo hacen todo el tiempo y ciertamente sería MUCHO más fácil colocar su receptor en una posición orbital estable y tenerlo ajuste su enfoque para rastrear el objetivo de lo que lo haría para tratar de mantenerlo fijo en la estrella de la manera que sugiere. Como mínimo, se requeriría mucha más energía para que NO orbite alrededor del sol que para que orbite y se ajuste en consecuencia, y cuanto más lejos esté su objetivo, más fácil se vuelve.

Pero estás variando constantemente la distancia a la señal, haciendo cambios de fase drásticos. La señal no puede desviarse, o no de manera errática, no es un simple problema de alineación 2D. Es una solución de alineación 3D. Dije lo que dije porque era necesario decirlo. "La distancia y la orientación del receptor al sol deben mantenerse". Las órbitas no son una solución.
@VogonPoet Nuevamente, esto es REALMENTE fácil de resolver y ajustar computacionalmente. Cualquier variación que sea tan predecible es un problema matemático trivialmente fácil.
No para el escenario aquí, lo siento. Si el receptor estaba solo, bien. La distancia a la sonda del espacio profundo no puede oscilar, puede compensarse lentamente con el tiempo. Está sincronizado con otro receptor.
¿Por qué no puede oscilar? Va a cambiar lentamente con el tiempo DE TODOS MODOS porque las dos estrellas no están fijadas entre sí, por lo que su distancia cambiará con el tiempo sin importar qué. Si se está ajustando a eso, también puede ajustarse a la órbita.
Porque menos ajustes = menor riesgo de perder la sincronización. Ambos sistemas viajan casi en línea recta. Esta distancia debe controlarse exactamente, todas las variaciones introducen un riesgo innecesario y los ajustes constantes en ambos extremos cuestan energía.
@VogonPoet, su arreglo de vela solar implica una variación impredecible debido al flujo solar que debe rastrear y ajustar constantemente, donde el período orbital es predecible con decenas de decimales durante milenios. No hay matemáticas que hagan que la evaluación de riesgos tenga sentido.
Los arreglos en fase que tienen en cuenta el desplazamiento Doppler debido a las distancias cambiantes de transmisión y recepción son un problema resuelto.

Seguro.

Bien, entonces tienes al Sol sentado allí, y tiene una especie de vector de velocidad V, con respecto a... algo, como el centro de la galaxia de la Vía Láctea.

Y tienes tu receptor ahí afuera, y también tiene un vector de velocidad V, y además está a una distancia D del Sol.

¿Puede el receptor permanecer así? Seguro.

Está sujeto a varias fuerzas de aceleración, con respecto al Sol, que podemos sumar en un vector A. Está la fuerza gravitatoria del Sol y, en (mucho) menor grado, las fuerzas gravitatorias de los planetas, la presión del viento solar, etc.

El receptor solo necesita ejercer una fuerza igual en la dirección opuesta a A. Sin fuerza neta, sin aceleración, las cosas permanecen como están. Dado que puede saber si se está desviando del haz, puede averiguar qué debe hacer para corregirlo.

Para ejercer esta fuerza, necesitará algún método para generar empuje. Los propulsores de iones probablemente serían buenos. El costo no es un problema, así que envíe tanto propulsor como desee. Y/o enviar embarcaciones de reabastecimiento de combustible. O simplemente reemplace todo de manera regular; probablemente querrá una flota para la redundancia de todos modos.

¿Está utilizando propulsores de iones alimentados en lugar de la vela, o para ayudarla? Esta respuesta nunca mencionó si la vela hizo algo en absoluto. Mi investigación sugiere que los vientos solares pueden anular al menos la gravedad del sol con una vela lo suficientemente grande.
En mi opinión, la vela es una mala idea: engorrosa y delicada, y alrededor de la Nube de Oort simplemente no obtienes mucho impulso. Particularmente para el control de actitud sería un dolor en el trasero. Yo (o alguien) podría calcular los números para usted en cuanto a cuánto empuje por kilómetro cuadrado podría obtener, pero si su historia puede soportar la violencia, simplemente me desharía de ella.
TVviolencia? ¿Y por qué estaría yo en la Nube de Oort? Hay millones de millas de espacio después de Plutón antes del shock terminal, ¡mucho viento allí! Los vientos son probablemente incluso estables.

Un problema principal con la vela

El principal problema con una vela solar es el tamaño que debería tener. Ha declarado que el dinero y los recursos no son objeto, pero surgen los siguientes problemas:

  • ¿Puede la correa ser lo suficientemente fuerte para llevar el receptor?
  • ¿Hay suficiente área de superficie en el receptor para la correa?

Por ejemplo, si tiene algunas fibras de nanotubos de carbono que sujetan la vela al receptor, es probable que no sea lo suficientemente fuerte. Es posible que la cantidad de fibras que necesites sea tan grande que no tengas suficiente espacio para todas.

Esta fue mi respuesta anterior:

Esto no es posible (no en la forma en que estás preguntando)

Desafortunadamente, el período de rotación de las estrellas es diferencial. Eso significa que la rotación en el ecuador de una estrella suele ser más rápida que la rotación en los polos.

Si solo busca permanecer estacionario en relación con la rotación en el ecuador, puede hacerlo colocando el receptor en una órbita helioestacionaria . Esto requeriría mucha menos energía y recursos que tratar de mantener un punto de referencia no orbital alrededor del sol.

El receptor puede calcular exactamente qué fuerzas son necesarias para mantenerse en la posición deseada y luego ejecutar las maniobras apropiadas.

Esto suena como dos respuestas contradictorias. ¿"Requiere mucho poder y recursos" o es "imposible"? ¿Tienes ambos aquí? Nuevamente, esto es 200 años por delante, tenemos una fuente de energía, sin embargo, una vela solar hace la mayor parte del trabajo de estabilización. P: "¿Qué tan grande?" R: "Lo suficientemente grande".
¿Y por qué un vehículo propulsado por una vela solar se preocupa por el período de rotación del sol? Me imagino que las tasas de flujo variarán, pero lo he compensado.
@VogonPoet Creo que no entiendes lo que significa "___estacionario". Palabras como "geoestacionario" y "solo/helioestacionario" se refieren de hecho a una situación en la que un objeto tiene un período orbital igual al período de rotación del objeto más masivo. Si esto no es lo que deseas, no usaste la palabra correcta.
Creo que te refieres a una órbita geoestacionaria. Eso tiene la palabra "órbita" como parte necesaria de la descripción. Esto no está en una órbita, es una ráfaga "helioestacionaria" (sin "órbita"). ¡Pero gracias por encontrar la palabra correcta! Estoy corrigiendo mi pregunta. (si todavía hay una palabra diferente para "permanecer en un vector paralelo con el sol", eso también sería bueno)
@VogonPoet ¿Está diciendo que no quiere que el receptor se mueva alrededor del sol? ¿Simplemente quiere que tenga exactamente la misma velocidad y dirección que el sol, mientras evita caer en una órbita?
Sí, si puedo expresarlo más claramente, ayudaría. Para mí, pensé que esa era la única forma de interpretar "no puede orbitar nada". Sin embargo, después de más investigaciones sobre las velas solares, los vientos solares son triviales en comparación con la presión de la radiación solar. De hecho, esto necesitaría una vela muy grande, por lo que incluí "el costo no es un problema" para evitar cambios logísticos. Debería haber una fórmula de masa/área de superficie relativamente simple para negar el vector de gravedad cerca del choque terminal.
@VogonPoet Actualicé mi respuesta, pero dejé mi respuesta anterior para que la gente no se confunda con los comentarios.
¿Es realista un receptor helioestacionario?
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