Satélites LAGEOS

En cierto modo, esto ya se ha hecho con los satélites Laser Geodynamics Satellite (LAGEOS) . Los satélites LAGEOS (el segundo de los cuales fue lanzado desde el transbordador en la misión STS-52), tienen una vida orbital proyectada de más de 8 millones de años. Están en una órbita terrestre media muy estable .

Son completamente pasivos, pero están iluminados por láseres terrestres.

Y parecen bolas de discoteca.

Buena información en el artículo de Wikipedia .

Serían muchos los problemas para transmitir una señal de radio durante 10.000 años. Sin embargo, no hay nada sobre una vida útil de 10.000 años que viole la física. Simplemente sería una ingeniería extremadamente difícil.

Usaría un motor Stirling impulsado térmicamente para la potencia, un par magnético para el control de actitud y tubos de vacío para la electrónica (que son mucho más resistentes a la radiación que los semiconductores). Este último sería todo analógico para la detección y el control de la actitud con un tubo fotoeléctrico y computación analógica, y un sistema RF analógico de tubo de vacío. El sistema no tendría batería y solo funcionaría bajo la luz del sol. (Es posible que pueda encontrar un almacenamiento de energía térmica de larga duración para hacer una batería efectiva también).

Una órbita de 10.000 años no sería un problema. Lo dejarías flotar un poco. Algo así como una órbita de 2000 km debería ser lo suficientemente alta.

Para complementar, no intentar reemplazar, las otras respuestas, me gustaría proponer una dificultad que veo que nadie ha mencionado hasta ahora, pero que podría ser muy problemática en escalas de tiempo tan largas.

Bombardeo de micrometeoritos.

Incluso después de solo 15 años en órbita terrestre baja (550 km), sabemos que la cámara planetaria de campo ancho II (WFPC2) en el Hubble ha visto un bombardeo significativo de micrometeoritos .

Sí, puede construir su nave espacial con escudos antilátigo y otras medidas de protección, pero particularmente contra bombardeos a velocidades relativas de múltiplos de km/s , que no duran para siempre. Y aumentan la complejidad de la nave espacial, especialmente si desea algo como la copia de seguridad sugerida de "hacerse más grande una vez al año" en la transmisión de radio principal para que la gente sepa que todavía está allí y con vida.

Los mayores desafíos serán los que la gente ya ha mencionado: la financiación (no pase por alto ese comentario, usted pidió los desafíos), una fuente de energía para 10,000 años y cómo hacer un pulso de radio o flash basado en piezas que pueden durar tanto tiempo.

La electrónica, por cierto, es un problema particular. He escuchado a personas alardear de que las computadoras de bajo consumo pueden durar siglos, cuando sabemos que los condensadores electrolíticos fallarán después de algunas décadas. Es increíble lo fácil que algunas personas asumen que es este tipo de cosas, cuando en realidad es muy difícil. Esa es probablemente una pregunta para el intercambio de pilas de Electrónica.

Ponerlo en una órbita segura durante 10.000 años es probablemente la parte más fácil. (Especialmente una órbita baja alrededor de Júpiter, por ejemplo. No muchas cosas tendrían la energía para perturbarlo allí. Sin embargo, admito que Júpiter está fuera del alcance, ya que la órbita de la Tierra era el requisito).

Editar: las pruebas significativas son un experimento mental interesante. ¿Cómo probaríamos algo para estar seguros de que duraría 10.000 años? (Sin hacer que el período de prueba sea tan largo). Ni siquiera estoy seguro de que los transistores duren tanto, debido a la difusión sólida en las uniones. (Probablemente por qué Mark Adler optó por usar tubos de vacío).

Creo que debería ser posible poner una esfera grande y tonta en una órbita alrededor de la Tierra que eclipse (parcialmente) al Sol (visto desde la superficie de la Tierra) exactamente una vez al año.

Esta idea explota el hecho de que el sistema Tierra-Sol ya es (por definición) el mejor dispositivo de cronometraje para medir exactamente un año. ¿Eso cuenta como respuesta? La órbita estaría en la eclíptica y su periodo sería de un año, lo que la situaría en torno a los 2'151'500km...

Editar: ... que en realidad está fuera de la esfera de influencia de la Tierra (gracias por señalarlo @hiergiltdiestfu). Supongo que la idea aún podría funcionar al ponerlo en una órbita síncrona alrededor del sol, pero eso no es lo que hacía la pregunta.

Edición 2: lo que buscaba es un diseño que no requiera ningún tipo de electrónica o mecánica, por lo que no hay nada que pueda romperse. Para detectar el objeto relativamente pequeño que pasa frente al Sol (o la Luna), necesitaría instrumentos especializados (como un telescopio), pero eso también es cierto para recibir señales de radio del satélite.

El mayor problema que sospecho no es la mecánica orbital, sino la potencia. No tenemos ningún método para generar energía que dure tanto tiempo, los paneles solares perderán energía eventualmente. Presumiblemente, uno podría idear un sistema de este tipo, pero no sería fácil.

La radiación es otro problema importante. Sospecho que cualquier cosa relacionada con la electrónica se desgastaría con el tiempo dadas tales condiciones.

En cuanto a la órbita, yo la pondría en una órbita síncrona con el sol con 7 órbitas por día, a 5172 km de altura. O incluso más bajo estaría bien, creo que cualquier cosa por encima, digamos, 1300 km más o menos funcionaría durante 10,000 años.

Supongamos que construyéramos el satélite en gran parte a partir de un isótopo radiactivo con una vida media adecuada. Por ejemplo, el molibdeno 93, que se descompone en el isótopo estable niobio 93, con una vida media de 4000 años. Aparte de la fácil detección con telescopios de rayos X y tal vez de rayos gamma, permanecería relativamente caliente y, por lo tanto, debería ser fácilmente detectable en el IR. Hacer que la mitad de la superficie sea brillante y la otra mitad negra también agregaría alguna variación de tiempo a la firma IR.

También podríamos usar el decaimiento como fuente de tiempo. A medida que el molibdeno se descomponga, la energía producida disminuirá y el satélite se enfriará. Ese enfriamiento podría doblar una tira bimetálica y abrir un obturador que permitiría que la luz del sol (tal vez concentrada por una lente) detonara una bengala o un explosivo impulsado químicamente.

Con una vela solar plana firme se puede aumentar disminuir la superficie de cara al sol para ganar velocidad. Ángulo y geometría correcta en forma para mantener la órbita y la posición. Las piezas móviles también serían un problema. Todavía estoy trabajando en la forma donde gira con el sol sin partes móviles.

¿Puede un satélite funcionar como un radiómetro?