¿Qué tan cerca de la órbita podría llegar a la Tierra con un objeto/nave del tamaño de un planeta sin interrumpir severamente la órbita de la Tierra?

Mi idea implica una nave espacial extraterrestre dentro de un planeta del tamaño/masa de aproximadamente la Tierra a Marte, pero todo el planeta se desplaza cuando se activa la unidad. Si quisiera viajar de regreso a nuestro sistema solar pero no quisiera destruir la Tierra o enviarla fuera de órbita, ¿existe una ruta orbital temporal que no desequilibraría la mecánica orbital de nuestro sistema solar? Una idea general sería suficiente. Idealmente, sería:

  1. Esté lo suficientemente cerca como para que los barcos del siglo 23 (las especificaciones se decidirán pero no la supertecnología) puedan volar de un lado a otro en un período de tiempo de unos pocos meses.
  2. Permitir la comunicación de ida y vuelta que fue en horas o menos (al menos inicialmente).
  3. Cuanto más cerca y mejor adaptada esté la órbita, más corta tendrá que ser la duración de la órbita. (Si tenemos que volvernos extraños y exóticos, probablemente podríamos hacer una cita entre planetas en la parte delantera, y luego nuevamente después de un año a 6 meses.
  4. Podemos tener un control casi perfecto de la posición inicial del planeta, así como de la dirección y la velocidad. Sin embargo, sería muy difícil alterar la trayectoria del planeta una vez que llegara.
  5. Una vez que se logre el objetivo de la historia, el planeta se desplazaría a otro lugar y la mecánica solar tendría que poder reanudar algo cercano a las órbitas normales.
Supongo que eso depende mucho del marco de tiempo. Dentro de marcos de tiempo astronómicos, incluso pequeñas perturbaciones pueden tener un impacto significativo.
Aquí estaba esperando que alguien mencionara las órbitas de herradura . Suspiro.

Respuestas (3)

No tan lejos, sinceramente.

La ley de gravitación de Newton es tu amiga

F = GRAMO metro 1 metro 2 d 2

Entonces, la luna tiene un efecto bastante sustancial en la Tierra, empujándonos mientras gira a nuestro alrededor. su masa es 7.4 10 22 k gramo , mientras que la masa de la Tierra es 6.0 10 24 k gramo . Estamos sobre (en promedio) 3.8 10 8 metro de la luna, por lo que conectando la constante gravitatoria 6.67408 × 10 11 metro 3 k gramo 1 s 2 , obtenemos una fuerza de aproximadamente 2 10 20 norte .

Digamos que queremos una milésima parte de eso, o 2 10 17 norte . Parece mucha fuerza, pero dada la masa de la Tierra, en realidad no lo es. Estamos aumentando el numerador por la relación entre la masa de la Tierra y la masa de la Luna (dada su nave espacial con masa terrestre), por lo que es un factor de ~81,2. Solo necesitamos aumentar la distancia por la raíz cuadrada de eso, o un factor de ~9. Así que dejamos caer la nave espacial en una órbita de adelantamiento dentro de la Tierra que tiene un acercamiento cercano de 3.4 10 9 metro .

Eso es 3,4 millones de km, en comparación con el radio orbital de la Tierra de 149,6 Mkm. Esta nave planetaria tendría entonces un período orbital igual al año terrestre multiplicado por el cubo de la relación entre sus ejes orbitales menores, o aproximadamente el 93% del nuestro.

Entonces, si la nave planetaria se deja caer "detrás" de la Tierra en su año, el tiempo que tardará en alcanzarnos sustancialmente (y hacer que viajar sea menos conveniente) será más que suficiente para que las naves vayan y regresen durante Un rato.

El efecto en la órbita de la Tierra será mínimo, y en el resto del sistema solar, probablemente imposible incluso de detectar. Si se queda por un tiempo geológico, es posible que desee encontrar un lugar más seguro para él, pero si solo está allí por un tiempo, también puede estacionarlo cerca.

El último período no tiene en cuenta el comportamiento caótico de los sistemas de N-cuerpos.
No sé más que los conceptos básicos de la mecánica celeste, a pesar de dos semestres de física basada en cálculo. Si esto es correcto, se trata de lo que esperaba. No entiendo los sistemas caóticos de N-cuerpos (lo siento).
El sistema solar es caótico. Eso significa que no sabemos en qué parte de su órbita estará la Tierra dentro de mil millones de años. Pero es bastante estable en lo que respecta a los radios de las órbitas (hay una preocupación menor sobre la posible resonancia de Júpiter/Mercurio). La nave-planeta cambiará la anomalía a largo plazo de la tierra, pero no mucho el eje semi-mayor.
Alien escribiendo...: ¡Gracias! Eso aclaró mi duda.
¿Es eso un error tipográfico? mencionaste 3x10 ^ 9 metros al final del segundo párrafo, luego di 3 millones (deberían ser 3 mil millones), que es ~ 20 AU
@costrom. No, no hay error tipográfico. 3x10^9m, 3 millones de kilómetros .
@jdunlop sí, eso sería suficiente. ¡gracias!

Dijiste que era del tamaño de un planeta... pero ¿es tan denso como un planeta? Si la nave es una esfera hueca (los motores tienen que caber en alguna parte, el espacio habitable es útil y ninguna nave va a transportar masa inútil si no es necesario), su masa puede ser mucho menor que la de un planeta y por lo tanto, capaz de acercarse mucho. Tome las ecuaciones de gravitación en la otra respuesta, pero ejecútelas nuevamente con un cuerpo de 1/10 de la masa de la Tierra.

Buena idea, pero debería haber sido más preciso y haber dicho el tamaño y la masa de un planeta pequeño.
No tan cerca. Ahuecado y muy grande significaría que la gravedad de la Tierra tiraría con una fuerza diferente en las partes más cercanas y más alejadas de la nave. Así es como los objetos grandes en el espacio se destrozan cuando se acercan a otros más grandes.
@FluidCode Cierto, pero aún está más cerca de lo que estaría, y se puede usar algo de empuje del motor para compensar el tirón de la Tierra para mantener la nave coherente. Pero, por desgracia, DWKraus ha puesto fin a este plan.

La mejor opción sería poner el planeta en una órbita alrededor de los polos del sol a 1 unidad astronómica del sol para que solo pasara por el plano de la eclíptica dos veces al año, el planeta tendría un período orbital de 1 año como el Tierra.

Con una sincronización y un posicionamiento cuidadosos cada vez que se cruza el plano de la eclíptica, la Tierra podría estar al otro lado del sol y tan lejos de cualquier influencia significativa.

Por supuesto, cualquier objeto del tamaño de la Tierra tendría un efecto sobre la órbita de los planetas, pero en la configuración anterior creo que el efecto sería mínimo y no disruptivo de forma temporal (años), aunque eventualmente habría problemas.

Lo pondría tal vez un poco más lejos o un poco más cerca de 1 AU, para que su órbita nunca se cruce con la de la Tierra. Ya sabes, sólo por el bien de la seguridad.
Si bien la distancia de aproximación cercana puede ser la misma que la órbita de adelantamiento en la respuesta de @jdunlop, esto hará que la velocidad relativa entre la Tierra y el Planeta Nave espacial sea mucho mayor, lo que requerirá más delta-v para las carreras del transbordador. La divergencia también será más rápida.
Eso va a necesitar mucho delta -v para el viaje.
@jdunlop: En realidad, desea que su período orbital sea exactamente el mismo que el de la Tierra para que la distancia de aproximación más cercana permanezca constante de órbita a órbita, al menos, durante un período de unos pocos años. (Obtendrá desviaciones sobre escalas de tiempo geológico).