¿Puedo unir dos satélites a diferentes altitudes?

Técnicamente, lo que estás describiendo se llama vuelo en formación atada . La dinámica de tales sistemas es bastante compleja, pero es simple decir que la forma en que lo propuso en su ejemplo no funcionaría sin una propulsión constante para tener en cuenta las diferentes tasas de decaimiento orbital y el control de actitud para mantener su tasa de rotación a lo largo del vector de velocidad constantemente alineado para que está orientado el uno hacia el otro a lo largo de la correa.

Esto tendría que hacerse en ambos extremos y constantemente, por lo que no se gana nada con el mantenimiento de un sistema de este tipo a menos que realmente necesite los dos satélites conectados físicamente. Digamos que eliminan la necesidad de que se comuniquen de forma inalámbrica entre sí, lo que podría ser aprovechado o la constelación no atada detectada a través de emanaciones electromagnéticas comprometedoras de sus miembros. O el extremo de menor altitud sirve como masa de anclaje para la atadura electrodinámica y genera suficiente corriente para que su actitud se pueda mantener a través de, por ejemplo, magnetorquers .

Sin embargo, el obstáculo más llamativo de su propio ejemplo es que la resistencia atmosférica en el satélite de menor altitud será significativamente mayor que la del satélite de mayor altitud. Para todo el sistema conectado, eso significa que su órbita decaería significativamente más rápido, con el satélite de menor altitud arrastrándolos a ambos a una órbita aún más baja, eliminando la energía orbital específica de todo el sistema .

En términos más simples, tirar del satélite de menor altitud sobre el de mayor altitud a través de la conexión y a lo largo del eje del vector de velocidad, o barra en V, y hacer que el de menor altitud se retrase si no estuvieran conectados, decaería la órbita del sistema más rápido. Un tirón constante en la cuerda empujaría inevitablemente el extremo de mayor altitud más abajo de lo que solía ser nuestro extremo inferior del sistema simplemente aumentando su excentricidad orbital hasta el punto de que su periápside esté por debajo de la superficie de la Tierra media órbita alrededor de la Tierra más tarde. En cierto sentido, encallaría, suponiendo que no se quemara primero en la atmósfera inferior.

Sin embargo, es posible volar en formación atada a menor escala, y si están lo suficientemente cerca uno del otro, la distancia entre los miembros de dicha formación también se puede mantener solo con la fuerza electromagnética. Véase, por ejemplo, el sistema de generación de campo cercano inductivo resonante ESFERAS del Departamento de Defensa (DoD), también conocido como experimento ESFERAS-ANILLOS, también demostrado durante una estación espacial en vivo (video de YouTube). El experimento está destinado a probar la transferencia de energía inalámbrica y el vuelo en formación utilizando campos electromagnéticos. Sin embargo, antes de que el enlace lo decepcione, estamos hablando de distancias del tramo de un brazo aquí, no casi dos mil kilómetros entre ellos.

Vea también otros tipos de ataduras de intercambio de momento . Tal vez lo más similar a lo que está buscando podría considerarse el concepto de skyhook , y lo que describo le sucedería si siguiera las altitudes orbitales de su ejemplo, al menos por un momento, sería similar al concepto de rotovator, con con la excepción de que su periápside final sería demasiado bajo y terminaría con 1.840 kilómetros de cable extremadamente fuerte y delgado estrellándose a su velocidad terminal hacia las regiones ecuatoriales densamente pobladas.

Sí tu puedes. Sería una atadura vertical estabilizada por gradiente de gravedad .

Hay dos fuerzas en juego: la fuerza de gravedad y lo que solíamos llamar fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga no es en realidad una fuerza, solo inercia en un marco giratorio.

La aceleración de la gravedad es$GM/r^2$y la aceleración centrífuga es$\omega^2r$dónde$\omega$es la velocidad angular dada en radianes/tiempo. r es la distancia desde el centro del cuerpo central.

Para el objeto inferior,$GM/r^2$abruma$\omega^2r$. Para la parte superior del cuerpo$\omega^2r$domina Esto mantiene la correa alineada verticalmente.

Puedes ver este tipo de estabilización en nuestro sistema solar. Hay muchas lunas bloqueadas por mareas .

Las dos masas que describiste no necesitarían materiales exóticos como tubos bucky. Mundane Kevlar sería suficiente.

Como mencionó Tilda Wave, el extremo inferior está lo suficientemente profundo en la atmósfera como para que la fricción atmosférica lo derribe. Los desechos orbitales son relativamente densos en la órbita terrestre baja. Incluso si la correa es delgada, la gran altura proporciona una gran área de sección transversal; existe la posibilidad de que la correa se corte.

Si asumimos órbitas circulares regulares alrededor de la Tierra para ambos satélites, comenzarán con velocidades bastante diferentes.

A una altitud de 6351 km, un satélite en una órbita circular se movería a unos 7,874 km/seg.
A una altitud de 8371 km, un satélite en una órbita circular se movería a unos 6,900 km/seg.

(Fórmula utilizada:$v = \sqrt{GM/r}$, y para la Tierra G por M es igual a 398600,5 km ³ /seg ² ).

Tendrían una diferencia de velocidad de casi un kilómetro por segundo. A estas velocidades, es seguro decir que una cuerda se rompería y que ambos satélites recibirían una sacudida.

Si no asume eso y coloca cuidadosamente a los dos en una órbita no circular o uno en el que uno confía, entonces se vuelve más complejo de lo que puede responder rápidamente (y dadas dos publicaciones que ya aparecieron mientras escribía que otros probablemente entiendan esas complejidades mejor).

La fuerza centrífuga no tiene nada que ver con el movimiento del satélite ya que es demasiado baja para contrarrestar la gravedad.

Para permanecer juntos, al menos uno de los satélites debe tener un cierto medio de propulsión, ya que de lo contrario su órbita decaería.

Puede calcular aquí http://www.csgnetwork.com/satorbdatacalc.html Para permanecer en órbita, el satélite de 160 km debe tener un tiempo de revolución en órbita de 87 min, y el de 2000 km, 127 min. Entonces no, no pueden permanecer a la misma distancia el uno del otro.

Para un ascensor espacial, los satélites deben ser geoestacionarios, y eso solo es posible (sin propulsión) a 35.786 km y una velocidad de 3,07 km/s.