Vela de fusión: llevar la Tierra a Júpiter

En Un mundo fuera del tiempo , según Schlock Mercenary , la Tierra se traslada a un nuevo hogar encendiendo una vela de fusión. La idea de la vela de fusión se analiza en la cita de Schlock:

Construir una nave colonia gigante gaseosa no es tan difícil como parece.

  1. Construye una vela de fusión. Se llama "vela" porque la vas a quemar por los dos extremos. La sección central alberga un conjunto de tomas que absorben la atmósfera del gigante gaseoso y la canalizan hacia los reactores de fusión en cada extremo.
  2. Introduce un extremo en el interior del gigante gaseoso y enciéndelo. Mantiene la vela en lo alto, flotando sobre una columna de llamas.
  3. Ilumina el otro extremo, que ahora escupe fuego al cielo. Dirigir con pequeños propulsores laterales que mueven la vela de un lugar a otro en el gigante gaseoso. Maneje con mucho cuidado y señale sus giros con mucha anticipación. Este es un vehículo grande.
  4. Equilibre sus puntas de empuje con exactitud. No querrás estrellar tu vela contra el núcleo del gigante, o enviarlo a toda velocidad en una órbita elíptica ardiente.
  5. Cuando el gigante abandone tu sistema, se llevará sus lunas consigo. Esto es la gravedad trabajando para ti. Pon a tus colonos en las lunas.
  6. Por razones de seguridad, las lunas deben orbitar perpendicularmente a la dirección de viaje. De lo contrario, su vela los quemará.
  7. También deben girar en el mismo plano, con un polo siempre iluminado por su vela (piense en "luz solar portátil")
  8. El otro polo absorbe el impacto de cualquier escombro interestelar que debas golpear (piensa "no construyas casas en este lado")

Pero la logística es alucinante. Parece que las cosas se complicarían pilotando a Júpiter para atrapar la Tierra (pero no imposible): las maniobras para entrar en órbita parecen básicas, pero la vela debe girarse bastante rápido para no quemar la Tierra (saliendo de la eclíptica , yo imaginar).

Entonces, mi pregunta gira en torno a la posibilidad de llevar la Tierra a Júpiter. Cohetes, explosiones, lanzar la luna como una pelota de béisbol hacia el sol, lo que sea necesario para llegar allí. Dada la sed de masa de la ecuación del cohete , ¿cuánto de la Tierra queda para el momento en que nos ponemos en órbita alrededor de Júpiter? ¿Es habitable? Pregunta principal: ¿Es plausible esta idea o nos veremos obligados a pilotar Júpiter para recoger a la Tierra como un vagabundo saltando en un tren en movimiento?

Asumiré una órbita de transferencia de Hohmann , con combustión de metano-oxígeno para comenzar, pero ¿a quién engaño? Esto es salvar la Tierra. Si quieres que Rich Purnell realice un par de sobrevuelos de Venus para salvar el planeta, hazlo. Si quieres encender una vela de fusión en la tierra que absorba el océano, hazlo. Si quieres encender todas las bombas nucleares del mundo en un lado de una placa de metal realmente grande, hazlo. ¿Lanzar la luna al sol y ser propulsado hacia atrás? A por ello. La Tierra estará agradecida de que lo hayas hecho. Solo estoy buscando soluciones plausibles. Por supuesto, la otra logística de tener la Tierra en órbita alrededor de Júpiter (fuerzas de marea, radiación) es mala, pero esa es otra cuestión.

sin mencionar que la tierra se convertiría en una bola de hielo orbitando tan lejos
what-if.xkcd.com/146 explica cómo se puede mover un planeta. Requiere mucho tiempo, energía y masa, así que ten paciencia.........

Respuestas (2)

Sobrevuelos de asteroides

Descripción

  1. Use un asteroide conveniente de masa pequeña, elija uno que ya esté cerca (en Δ V términos) a uno de los puntos de Lagrange de Júpiter. El asteroide Hektor es un buen candidato. Ya está en el punto L4 de Júpiter y masas sobre 1 ⋅ 10 19 k gramo
  2. Coloque estaciones de energía solar en varios puntos del cuerpo.
  3. Coloca un impulsor de masa/cañón de riel/cañón de bobina en su superficie para que el retroceso de al menos uno de ellos apunte a través del centro de masa del cuerpo y conéctalos a tus granjas de paneles solares.Disposición del controlador masivo
  4. Incluso distribuya los otros cañones de riel/bobinas alrededor del cuerpo para facilitar la maniobra.

  5. Comience a lanzar materiales de tal manera que comience a mover su asteroide (y también puede lanzar esos materiales a donde se necesitan, por lo que obtiene un doble).

  6. Ahora dirige ese cuerpo a través del punto de Lagrange más cercano para que puedas comenzar a usar la Red de Transporte Interplanetario. (ver referencias).
    Red de Transporte Interplanetario

La Red de Transporte Interplanetario (ITN) 1 es una colección de rutas determinadas gravitacionalmente a través del Sistema Solar que requieren muy poca energía para que un objeto las siga. El ITN hace un uso particular de los puntos de Lagrange como lugares donde las trayectorias a través del espacio se redirigen con poca o ninguna energía. Estos puntos tienen la peculiar propiedad de permitir que los objetos orbiten alrededor de ellos, a pesar de carecer de un objeto para orbitar. Si bien utilizan poca energía, el transporte puede llevar mucho tiempo.

  1. Hará los arreglos para que el asteroide pequeño comience una serie muy larga de sobrevuelos alternos entre Júpiter y un asteroide grande.
  2. En un extremo de la órbita, el sobrevuelo del asteroide transferirá cierto impulso entre el asteroide pequeño y el grande.
  3. En el otro extremo de la órbita, el sobrevuelo del asteroide transferirá algo de impulso entre el pequeño asteroide y Júpiter.
  4. Cada uno de estos sobrevuelos imitará una transferencia de momento puramente elástica ( metro a s t mi r o i d ⋅ Δ v a s t mi r o i d = metro j ⋅ Δ v j colisión, pero el resultado neto es que estás transfiriendo impulso entre el objetivo y Júpiter a través de tu pequeño asteroide.

El objetivo es acercar el gran asteroide a su punto más cercano (en términos de Δ V ) Punto de Lagrange por lo que también entra en la Red de Transporte Interplanetario. Repetirá los pasos anteriores, solo la Tierra será el objetivo del movimiento.

En lugar de mover la Tierra a la Red de Transporte Interplanetario, aumentará gradualmente el radio orbital de la Tierra hasta que llegue a la ubicación deseada.

Advertencia, aunque podríamos comenzar a hacer este tipo de Ingeniería del Sistema Solar ahora, probablemente tomará miles de años completar la operación.

Cálculos

Básicamente, estamos realizando interacciones de transferencia de impulso (modeladas como colisiones). Obtenemos un intercambio completo de transferencia de impulso de ida y vuelta por cada viaje de ida y vuelta entre Júpiter, el objetivo, y de regreso a Júpiter. Porque la fase de la órbita (donde el objeto está en su órbita alrededor del sol) cambiará constantemente y para la mayoría de los intercambios, el asteroide tendrá que completar una órbita completa del Sol antes de tener otra oportunidad de interactuar.

Suposiciones:

  • Calcule el tiempo que se tarda en completar un solo intercambio de impulso como el tiempo que se tarda en completar una órbita elíptica con perihelio en la órbita de la Tierra y afelio en la de Júpiter (5,2 años) .
  • El asteroide que usamos para transferir impulso es Vesta
  • METRO V mi s t a = 2.6 ⋅ 10 20
  • METRO mi a r t h = 5.9 ⋅ 10 24
  • METRO j tu pag i t mi r = 1.9 ⋅ 10 27
  • máx. Δ V del encuentro con Júpiter es 35 k metro s mi C pero siendo realistas tendremos suerte de conseguir 10 k metro s
  • máx. Δ V desde el encuentro con la Tierra se trata de 10 k metro s mi C

Entonces, la transferencia de impulso de cada encuentro será aproximadamente la misma y es igual a:

metro j tu pag i t mi r ⋅ Δ V j tu pag i t mi r = metro mi a r t h ⋅ Δ V mi a r t h = metro V mi s t a ⋅ Δ V V mi s t a

Así que cada interacción dará lo siguiente Δ V :

  • Δ V V mi s t a = 10 k metro s mi C
  • Δ V mi a r t h = 4.4 ⋅ 10 − 4 k metro s mi C
  • Δ V j tu pag i t mi r = 1.37 ⋅ 10 − 6 k metro s mi C

Δ V necesarios para elevar la Tierra a la órbita de Júpiter = 3.4 k metro s mi C .

dividir el Δ V requerimiento por la cantidad de Δ V proporcionada por una sola interacción:

norte i norte t mi r a C t i o norte s = Δ V r mi q tu i r mi d Δ V I norte t mi r a C t i o norte = 3.4 4.4 ⋅ 10 − 4 = 7 , 624 i norte t mi r a C t i o norte s

Vesta sobrevuelos de la Tierra. Con un promedio de 5,2 años por sobrevuelo, esto le llevará

7 , 624 × 5.2 = 39 , 648 y mi a r s

Pero puede acelerar significativamente el proceso utilizando más de un asteroide para transferir impulso.

Discusión relacionada sobre cómo mover planetas usando sobrevuelos de asteroides.

Es por eso que mencioné en la respuesta que tengo la intención de hacer los cálculos más adelante. Por ahora, digamos que la solución se desarrolló en el grupo USENet de sci.physics hace décadas, con cálculos y todo.
Su factoide del Delta V requerido para elevar la Tierra me ayudó con mi hipótesis original: usar eso y las suposiciones que tenía para la órbita de transferencia dejarían a la Tierra con apenas un 47% de masa restante después de completar una serie de quemaduras. Esto es más de lo que pensaba, pero menos de lo que necesita para ser habitable. Además, estoy seguro de que el metano y el oxígeno se habrían ido hace mucho tiempo. Sin embargo, en general me gusta la respuesta: ayudaría si la Tierra tuviera algo de ayuda para mantenerse caliente durante este viaje.

Como es habitual en mí, estoy sustituyendo la sabiduría antigua por la ciencia pura...

¿Cómo te comes un elefante? Un bocado a la vez.

Comienza construyendo un planetoide en la órbita de Júpiter usando materiales del cinturón de asteroides y las lunas existentes. Eso debería darle un núcleo razonable para su "tierra capturada".

Ahora comience a enviar sus partes favoritas de la Tierra a Júpiter, en las cantidades que su tecnología le permita. A medida que llega cada parte nueva, agrégala a tu planetoide, construyéndola como un pastel de capas. Sigue así hasta que no quede nada en la Tierra que valga la pena salvar.

Depende de usted si sus exportaciones extraplanetarias incluyen a todos los humanos, pero querrá tomar al menos una pareja de apareamiento de cada especie animal principal. Más probablemente sería mejor.

El paso final es editar los libros de historia, de modo que en unas pocas generaciones, todos piensen que su planetoide del tamaño actual de la Tierra ES la Tierra original.

¡Problema resuelto! La Tierra ahora orbita alrededor de Júpiter.

Esa fue básicamente mi solución también :(
Hagamos algunas matemáticas. La tierra tiene una masa de 6x10^24kg. El cinturón de asteroides solo tiene el 4% de la masa de la Luna o 3x10 ^ 21 kg, no vale la pena molestarse. Las 4 lunas más grandes de Júpiter contienen la mayor parte de la masa de ese sistema, pero suma solo 4x10^23 kg, menos del 10 % de lo que se necesita, o alrededor de 2/3 de Marte. Si de alguna manera pudieras encontrar la masa en el sistema de Júpiter y ponerlo todo junto, tendría una tremenda energía gravitacional al colapsar en una esfera y tardaría decenas de millones de años en enfriarse y formar una superficie.
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