¿Cómo establecería una red de comunicaciones en una luna cuya órbita geosíncrona está fuera de su esfera de influencia?

Hay dos posibilidades para un sistema de comunicación que me gustaría señalar:
(Por simplicidad tomaré la luna de la tierra como ejemplo para esto)

Constelación de satélites en órbita lunar baja

Esta sería una constelación compuesta por muchos satélites ubicados en una órbita baja alrededor de la luna. Esto es básicamente lo que hace Iridium por la tierra.
La constelación de Iridium consiste en aproximadamente 60-70 satélites en una órbita casi polar. Todos tienen la misma inclinación pero están en diferentes planos orbitales. Por eso es posible proporcionar cobertura a todo un planeta en cualquier lugar y hora (siempre y cuando no se encuentre en un cañón profundo y estrecho).

La conexión desde la luna se realiza a uno o múltiples satélites (múltiples satélites permiten una conexión más estable ya que se puede evitar el cambio entre los satélites que llegan a su plano orbital). Los datos se transfieren a través de enlaces entre satélites entre satélites adyacentes y, por lo tanto, se pueden enviar alrededor de la luna al receptor de los datos.

Como la luna es mucho más pequeña que la Tierra, necesitaría muchos menos satélites para proporcionar cobertura para toda la luna, pero aún sería un gran esfuerzo llevar todos esos satélites a las órbitas correctas. Sin embargo, esta sería su solución si desea cubrir toda la luna.

Satélites de comunicación estacionarios ubicados en los puntos 1 o 2 de Lagrangia (L1 y L2)

Los cuerpos celestes tienen una esfera de incluencia. En esta esfera, la influencia principal en otro cuerpo son las fuerzas gravitacionales de dicho cuerpo celeste. Si hay dos cuerpos celestes con esferas de influencia interceptoras, hay 5 puntos en los cuales las fuerzas gravitacionales totales sumarán cero. Esos se llaman puntos lagrangianos. En esos puntos es posible “estacionar” una nave espacial sin demasiada interferencia de control.

Para una red de comunicación, los dos primeros puntos lagrangianos son de interés.

L1 está directamente en la línea tierra-luna entre esos dos.

L2 también está en la línea tierra-luna, pero en lugar de estar entre los dos cuerpos celestes, está al otro lado de la luna.

Esos dos puntos son ideales para un satélite de comunicaciones, ya que proporcionan las mismas funciones que un satélite geoestacionario en la Tierra al no estar en una órbita geoestacionaria.
Sin embargo, parecen geoestacionarios. Debido al desequilibrio masivo dentro de la luna, está bloqueado por la marea con la tierra. Por eso, la luna siempre se enfrenta a la tierra (y por lo tanto L1) con el mismo lado.

Esta solución proporcionaría una buena cobertura en una buena proporción de la superficie lunar. Para el comienzo de una colonia lunar, debería ser suficiente.

Fuentes: Wikipedia

Me imagino que sería relativamente fácil arrastrar líneas de fibra óptica a través de la superficie. Tendrían que endurecerse contra el calor y el frío, pero no tendrían que soportar el clima. Y menos idiotas con retroexcavadoras. Eso no cubriría todo el mundo, pero los enlaces punto a punto entre estaciones deberían ser un problema solucionable.

Para una cobertura global, necesitaría una red de malla inalámbrica. Pones un montón de satélites de baja altitud, para garantizar que uno esté siempre en el cielo en cualquier punto del globo, y uno siempre estará por encima de una estación receptora. Los satélites pueden transmitir señales entre sí, en lugar de ir directamente hacia arriba y hacia abajo desde un solo satélite geosíncrono.

Eso ya se ha hecho en la Tierra, con la constelación de satélites Iridium. Requiere 66 satélites para cubrir el planeta (seis anillos superpuestos de 11 satélites espaciados a 30 grados). No he hecho los cálculos para saber si eso sería estable en la luna; Puede requerir más satélites a menor altitud. Pero el concepto básico funciona.

¿Te gusta nuestra luna?

Usaría sus puntos de Lagrange con la Tierra para satélites. Eso cubriría la mayor parte de la superficie al menos.

Por lo demás, use las pocas órbitas más estables que ofrece. Utilice la configuración de Iridium mencionada.

Órbita congelada – Wikipedia

Para rangos más cortos, podría configurar torres de comunicación (como torres de teléfonos celulares); en esa gravedad, podría construir estas realmente altas. Póngalos en las crestas del cráter para cubrir áreas más grandes.