Pregunta sobre mecánica orbital y trayectorias para un proyecto de infraestructura espacial/idea de adaptación climática

Estoy trabajando en un enfoque alternativo al concepto de usar un escudo solar para proteger la tierra del sol (para ayudar con la adaptación al cambio climático). Utilizaría corrientes de suelo lunar de múltiples ubicaciones lunares diferentes para superponer los efectos de sombreado en un área objetivo específica durante un período de tiempo designado.

El suelo estaría dirigido para interceptar la órbita de la luna para ser recogido (previniendo la pérdida de material). Cada línea de sombra sería imperceptible para alguien en el suelo (bloqueando <0,5% de la radiación solar), pero la superposición de líneas durante largos períodos de tiempo crearía un efecto notable en las temperaturas de la superficie del suelo.

Sé que las velocidades más lentas posibles proporcionarían el mayor efecto de sombreado y aumentar la velocidad de los proyectiles disminuye la efectividad. También sé que la tecnología será una limitación basada en los costos. Mi pregunta es, ¿la mecánica orbital también limita la ventana durante el período de tiempo en que el suelo podría proyectarse y aún así aterrizar en la luna? Supongo que la ventana de destino es de al menos unos días porque el objetivo se acerca al mismo ritmo que la plataforma de lanzamiento se aleja, pero ese no es el tipo de suposición en la que quiero confiar.ingrese la descripción de la imagen aquí

ACLARACIÓNEl uso de TEP con 6 puntos de origen para el suelo crearía 6 líneas de intersección que crearían 6 sombras rectangulares largas que bloquearían ~0.5%-1% de la luz. Pero las sombras se superpondrían en un área, creando una sombra más fuerte alrededor de ~3%-6% de luz. Si puede combinar el fuego de 2 días diferentes para duplicar ese efecto de superposición, podría bloquear ~ 6% -12% de la luz (antes de tener en cuenta la pérdida de eficiencia). Si pudiera hacer esto durante 10 días, no solo aumentaría la eficiencia, sino que reduciría drásticamente los costos de las pruebas iniciales y el retorno de la inversión. Por lo tanto, las increíbles distancias en el espacio se convierten en un activo que actúa tanto como un trampolín como un multiplicador de fuerza con rendimientos decrecientes. El objetivo de esta pregunta es determinar cuán teóricamente factible es extender ese rango de multiplicación de fuerza y ​​cuán lejos podría ser.

Además, la imagen no es de ninguna manera precisa. Piense en ello como un dibujo de servilleta realmente malo.

Un desafío con esto es que la inclinación de la órbita de la luna significa que gran parte del año el polvo no hace sombra a la tierra, como lo demuestra la relativa poca frecuencia de los eclipses. Puede ser posible lanzar en una órbita inclinada que aún se cruza con la luna nuevamente, pero modelar eso es... interesante.
¿Cuál es la motivación para tratar de recuperar el material? Si lanzaras 20000 toneladas de suelo cada segundo durante un siglo, perderías una millonésima parte de la masa de la luna.
Para GremlingWranger, no estoy en el punto en el que pueda modelar nada. Estoy buscando grupos para trabajar con eso. Específicamente no sé si los arcos pueden existir fuera de ciertas alineaciones. Sin embargo, incluso si ese es el caso, todavía habría períodos de tiempo en los que podría ser útil. Este método para proyectar la materia también se puede usar de otras maneras, como para ayudar a desviar asteroides o para ayudar a mantener los ganchos del cielo alimentados agregando energía a bajo costo.
Para Russell, este proyecto está diseñado tanto para ser un proyecto de infraestructura solar como un proyecto de adaptación al cambio climático. Es más fácil palear la tierra que moler la piedra y es más fácil usar este proceso para mover la tierra a una fábrica que tener este proceso TEP y que una fábrica extraiga todo por separado. De esta manera se hace una vez. También es más fácil políticamente al ser un punto menos de discordia.
¿Resultaría esto en un aumento masivo de desechos espaciales en el espacio cislunar?
Mármol orgánico: técnicamente sí, pero en un grado tan pequeño que efectivamente no lo es. Específicamente, la luna orbita a ~ 238 000 millas de la Tierra. Las nubes del suelo no se acercarían a la mitad de esa distancia, mucho más lejos de la tierra que otros objetos hechos por el hombre, por lo que no debería haber interferencia directa. Es como operar en una calle lateral al lado de la autopista. Al recolectar el suelo en la luna, evita la creación de desechos espaciales. Sin embargo, como la roca que viaja a través del espacio interactúa inevitablemente con las nubes, quedarían algunos escombros. Esto es algo que debe estudiarse antes de continuar.
@TAMcKay ¿Cómo va a hacer arreglos para que la tierra que regresa aterrice en su sitio de recolección?
@Russell, la recolección de suelo y el método elegido para proyectar el material se reducirán principalmente al método más económico/eficiente de proyectar el material. Como todavía estoy en las primeras etapas de planificación, no tengo números y revisar las opciones que se me ocurrieron llevaría mucho tiempo para una publicación :(
No creo que quieras que se superpongan. Si cada flujo bloqueara el 0,5% de la radiación solar, sería más eficiente distribuirlos que apilarlos. Si estuvieran apilados, el 2 bloquearía el 0,5% del 99,5%, el tercero bloquearía el 0,5% del 99,0%, etc., para rendimientos decrecientes.
Pregunte por Mónica, tiene razón en que hay rendimientos decrecientes. Y si el objetivo fuera bajar la temperatura general de la tierra, eso sería mucho más seguro. Al mismo tiempo, el 98% o más del área total cubierta por cada nube no se superpondría. Sería solo por un corto tramo que las nubes se superpusieran, creando dos herramientas, una un efecto de enfriamiento difuso del que efectivamente todos se beneficiarían y un efecto concentrado que nos permitiría mitigar algunas de las peores consecuencias locales del cambio climático. (Editar, olvidé preguntar por Mónica, lo siento :(

Respuestas (1)

Respuesta parcial hasta ahora...

Para las trayectorias en tu dibujo, los objetos perderán la Luna. Pasan mucho más cerca de la Tierra, por lo que su movimiento orbital será sustancialmente más rápido que el de la Luna, por lo que pasarán por los puntos de intercepción días antes que la Luna y definitivamente los perderán.

Sin embargo, si se trata de órbitas elípticas con el mismo semieje mayor que la Luna, luego de un período completo de 27 días volverán a su punto de lanzamiento al mismo tiempo que la Luna y, por lo tanto, se volverán a depositar en el lado opuesto de la Luna.

Si desea aumentar el tiempo que pasan siguiendo la Tierra, utilice órbitas elípticas de la misma forma, pero coloque la Tierra en el otro punto focal (las elipses tienen dos) y lance hacia su apogeo en lugar de hacia su perigeo, como se muestra.

Esto es todo lo que he trazado hasta ahora, agregaré más esta respuesta si me da alguna retroalimentación sobre lo que necesita para explicar más sobre la mecánica orbital.

Ambas órbitas tienen el mismo semieje mayor y periodos. Las líneas gruesas ilustran la distancia que cada uno se mueve durante la misma cantidad de tiempo. La segunda ley de movimiento orbital de Kepler ( 1 , 2 ) nos instruye aquí.

Python aquí: https://pastebin.com/UmUSTb7k (el script es frágil, no de propósito general)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Muchas gracias por la información y los recursos. Para resumir mi comprensión de los temas que mencionó, un proyector podría disparar durante bastante tiempo y aún así las sombras convergen sobre una ubicación de destino, solo podría incluir algunos cálculos bastante robustos. Eso reduciría drásticamente el costo inicial del proyecto y haría que las pruebas fueran una empresa mucho más asequible, suponiendo que el proyecto llegue tan lejos. (Editar: revisaré lo que me diste con otros para asegurarme de que lo entiendo. Realmente aprecio la ayuda y si mi resumen fue esencialmente correcto, ¿responde a mi?)
@TAMcKay Hasta ahora solo he abordado lo difícil de interceptar la Luna después de una fracción de órbita. Todavía no entiendo la parte "superpuesta" de su pregunta. Veo seis largos arcos rojos pero solo un punto amarillo en la Tierra. ¿Es posible aclarar (editar y luego cuestionar la publicación en sí misma para que todos la vean) exactamente qué se superpone a qué y cuándo? Me pregunto si puedes agregar algo al diagrama. ¡Gracias!
Agregué una aclaración. Espero que eso ayude.