Requisitos de energía para eliminar desechos con láseres de la ISS

Según tengo entendido, la ISS proporciona entre 75 y 90 kW de potencia, por lo que es suficiente potencia para un pulso de megavatio de 1 segundo para eliminar los escombros en unos 15 segundos.

La pregunta es: ¿es así, he pasado por alto algo? Y si es así, ¿qué les impide implementar dicho sistema?

¿Qué hay en el camino? Que esencialmente estás armando una instalación de investigación orbital. Nunca sucederá mientras esté yo en la ISS.
La ISS sería una plataforma de armas terrible, ya que es casi completamente incapaz de maniobrar y, por lo tanto, vulnerable a cualquier nación que viaje por el espacio. Creo que un láser en la ISS realmente no sería una gran amenaza. Aunque es un buen punto.
Si puede eliminar satélites obsoletos o escombros más grandes fuera de órbita, eso califica como un arma antisatélite. No es tan fácil como probablemente te imaginas, incluso en términos legales. Incluso los desechos orbitales tienen derechos de propiedad, obligaciones y responsabilidades. Véase el Tratado del Espacio Exterior y la Convención de Responsabilidad en UNOOSA . Por cierto, otro punto con respecto a tus matemáticas es la eficiencia. Tendría suerte de llegar a un lugar cercano al 50% de eficiencia energética del sistema. Y luego está la reflectividad del objetivo... es posible que los másers o el microondas de matriz en fase sean una mejor opción que los láseres.
¿Por qué un megavatio? ¿Solo un buen número redondo? ¿Sería capaz de hacer un trabajo útil con un láser más pequeño, es decir, de 40 KW? ¿Están disponibles los láseres de megavatios?
Sí, porque era un número fácil de escribir y decir, supongo. Pero la Marina de los EE. UU. está trabajando en un "láser de elección libre" en la clase de megavatios para derribar los enjambres de vehículos aéreos no tripulados que cree que podría tener que enfrentar algún día. popsci.com/technology/article/2011-01/… - Pensé que era un punto de partida razonable ya que no sé nada sobre cuánto daño hace un láser dada su energía...
Randall Munroe ha mencionado esto al menos dos veces en XKCD What-If, en Enforced by Radar y Laser Umbrella .

Respuestas (3)

Obviamente, la razón por la que tienen esa cantidad de energía en la estación es para usarla para hacer funcionar la estación. Entonces, la primera hora matemática obvia es que no puedes tener todo el poder durante 15 segundos.

Por el contrario, la noción de usar energía adicional que no se consume es válida. Los muchachos de Ad Astra con VASIMR planean buscar energía adicional para cargar las baterías de su motor para que puedan ejecutar pruebas razonables de 15 minutos de su motor de 200kW. Así que no está fuera de discusión en principio.

Por supuesto, una vez que VASIMR está en la estación, si sucede, entonces se habla de esa energía adicional.

Mejor pregunta, ¿es suficiente un láser de 1 megavatio para importar a los escombros? Dos enfoques:

  1. Las cosas pequeñas lo vaporizan.
  2. Cosas más grandes, deje que la explosión de gases emitida actúe para reducir la velocidad, caiga en órbita, con la esperanza de que sea suficiente para que vuelva a entrar.
¿Dónde tiraste el calor extra?
@DeerHunter Radiadores a la sombra de la estación
@ Rikki-Tikki-Tavi El punto que Deer Hunter está diciendo es que si bien puede haber un exceso de energía disponible, es posible que no haya un exceso de enfriamiento disponible cuando sea necesario. Un láser o VASIMR almacenará energía durante un largo período de tiempo y luego la descargará mucho más rápido. Lo que implicaría una carga de calor más larga, que esa Estación podría no tener la capacidad de manejar.
@geoffc Bueno, la respuesta sigue siendo la misma, ¿no?
@Rikki-Tikki-Tavi No, la respuesta no es la misma. No tuve en cuenta el exceso de calor. Solo se centró en la fuente de energía en lugar de lidiar con los efectos secundarios. Plantea un punto excelente del que no sé la respuesta.
@geoffc La estación tiene una masa de aproximadamente 450 toneladas. No veo cómo un impulso de megavatios de tal vez 10 segundos podría calentarlo significativamente. Si tomó toda esa energía y calentó la estación con ella (suponiendo que la capacidad de calor sea completamente de aluminio), obtendría alrededor de 0.025K. Claro, necesita drenar el calor de la fuente de calor de alguna manera, pero esa es una cuestión de ingeniería de detalle y hay muchas soluciones.
@ Rikki-Tikki-Tavi Intente eso como una pregunta. ¿Por qué es difícil enfriar una estación espacial... O cosas por el estilo? Creo que la respuesta es más compleja de lo que piensas y será una buena pregunta.
Abundan las ideas: dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.03.004 propone un telescopio para detectar escombros y un láser CAN de fibra para hacer el zapping.
Usar VASIMR no descarta agregar un láser. El VASIMR podría apagarse durante unas horas para cargar las baterías del láser.

Varias cosas, en realidad

1: poder

  • Como han dicho otros, necesitas alimentar a este monstruo. Los láseres son armas muy hambrientas de energía e ineficientes. Por cada vatio de calor que pongas para vaporizar tu objetivo, necesitarás veinte para alimentarlo Y hacer funcionar el sistema de enfriamiento para evitar que se derrita.

2: calor

  • No solo son energéticamente ineficientes, sino que los láseres también generan enormes cantidades de calor residual. En la Tierra, esto los hace poco prácticos, pero dado que el espacio es un aislante casi perfecto, son francamente peligrosos. Nuevamente, espere usar la mayor parte de su masa y potencia para un sistema de enfriamiento en lugar del láser real.

3: Orientación

  • Lo crea o no, rastrear un objeto diminuto a grandes distancias y velocidades increíbles con lecturas doppler erráticas por radar es una tarea bastante difícil. Además del enfriamiento y la potencia de las armas, ahora necesitamos un conjunto de sensores grande, complicado y delicado para rastrear los escombros. Va a ser extremadamente difícil obtener datos de orientación que sean lo suficientemente precisos para que su láser de precisión milimétrica golpee un objetivo del tamaño de una milimétrica.

4: Orientación II: Actuación de torreta Boogaloo

  • Una vez que haya resuelto todos los demás problemas, todavía tiene que apuntar su láser en la dirección correcta. Incluso con datos de orientación perfectos, aún puede fallar porque sus giroscopios de momento de control/torreta tienen errores en su fabricación o programación. Las tolerancias solo se pueden hacer tan ajustadas.

Así que sí, estás tratando de golpear un mosquito con un bisturí, de noche, desde una distancia de mil millas, mientras dicho mosquito viaja más rápido que un SR-71. No es imposible, pero la ingeniería va a ser profundamente impresionante.

buenos comentarios De hecho, creo que deshacerse del calor en el espacio también es mucho más difícil, ya que no tienes convección o conducción disponible, el calor tiene que ser irradiado.
Algunos láseres tienen una eficiencia superior al 70 % (ciertamente, no son los que tienen la potencia suficiente para hacer el trabajo), por lo que creo que su afirmación de que ~5 % de la potencia va hacia el haz real debe respaldarse; no está claro por qué sería tan bajo.

Lo único que no querrías hacer es destruir algo y crear más desechos espaciales. Por lo tanto, creo que debería tener una forma de determinar si el objetivo era lo suficientemente pequeño como para vaporizarse por completo y restringir su uso a esos objetos.

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