¿Qué se necesitaría para alterar efectivamente la trayectoria de un meteorito usando electromagnetismo?

Este es un problema divertido. Revela el asombroso poder de la física simple. Supongamos que un meteorito se dirige hacia la tierra y amenaza con destruirlo.

Algún día esto puede suceder y algún día el electromagnetismo (EM) literalmente puede salvar al planeta si respondemos lo suficientemente rápido (¡la imagen de arriba muestra lo que sucede si llegamos demasiado tarde!).

Escenario :
Es 2020. Investigadores chinos detectan un asteroide amenazante en el telescopio “rápido” chino de 500 m, el telescopio de detección de radio asteroides más potente del mundo, https://en.m.wikipedia.org/wiki/…, que se completó en 2017 El asteroide de 100 m de diámetro está a cuatro mil millones de kilómetros de distancia en dirección a nuestro sistema solar. La comunidad global de astrodinámica se apresura a evaluar el riesgo. La respuesta es sombría: en 4 años el asteroide, que viaja a ~ 25 km / s, golpeará la tierra. (En 1904, un asteroide de tamaño similar destruyó un bosque a cientos de millas cuadradas, tal devastación sobre un importante centro de población sería devastadora para la población local con un posible alcance global).

Se lanza un proyecto internacional de salvar el planeta. Los objetivos son ambiciosos y riesgosos: construir un sistema de energía dirigida EM de 100 m de diámetro con una potencia efectiva continua de 1MW. El objetivo es desviar el curso del asteroide sin romperlo en pedazos. La nube y las supercomputadoras del mundo están dedicadas día y noche a ejecutar cálculos de astrodinámica para tener en cuenta todas las variables. Incluso ISIS ayuda al reducir los asesinatos aleatorios y las decapitaciones de infieles occidentales en un 20% para liberar recursos científicos que salvan la tierra de las naciones víctimas, su amable contribución al bien común.

Los científicos deciden colocar el dispositivo EM en el espacio en el quinto punto Lagrange, Puntos Lagrange: Estacionamientos en el espacio, es la mejor solución. El análisis Los puntos lagrangianos L4 y L5 muestran que la distancia desde la Tierra ahora es de aproximadamente 150M km, y el punto elegido es estable. (Asumimos que el asteroide viene 90 rumbos diferentes del vector de velocidad de la Tierra).

En 2022, con el asteroide ahora a 2B km de distancia, el sistema DE EM se activa. En este rango, el asteroide se lanzará directamente en dos años. ¿Sobrevivirá la tierra?

Las matemáticas:

La tierra tiene aproximadamente 10,000 km de ancho, necesitamos desviar el asteroide en> 5,000 km. Esto requiere un cambio de rumbo de 5 micro radianes. Suponemos una ineficiencia del 50% de la difusión del momento de rotación y térmica. Denote la distancia a L5 como unidad en algún sistema de coordenadas, y use una longitud de onda de 1 micra para el dispositivo EM para que el asteroide esté completamente iluminado incluso en el rango máximo. Entonces, la energía depositada en el asteriodo para la transferencia de impulso en un año es:

[matemáticas] E_ {DE} \ aprox. 2T \ int_0 ^ {12} 1 / \ sqrt {1 + x ^ 2} dx \ aprox. 2T sinh ^ {- 1} (12) \ aprox. 6.4T. [/matemáticas]

¡Ahora la energía de desvío requerida es de 3 T Joules, por lo que salvamos el planeta con un margen del 50%! Wew!

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Algunas matemáticas adicionales. A una longitud de onda de 1 mm, el telescopio rápido tiene un haz de 1 / 500k radianes. Entonces, a 4B km = 4Tm, la marca de luz es ~ 6400 más grande que el asteroide. Si transmitimos 200kW = .2MW y perdemos la mitad de los lóbulos laterales, la energía recibida para un pulso de 1 segundo es .1mW. ¡Por lo tanto, la señal de retorno SNR es ~ -260db + 205dB + 54 + rcs-40, que es fácilmente detectable ya que un asteroide de 100m debería tener un RCS de ~ 40dB!

Bueno, alguien ya ha propuesto algo similar, usando infrarrojos. Después de todo, toda la luz es radiación electromagnética. De todos modos, Philip Lubin (de la UC Santa Bárbara) habla sobre esto aquí.

Entrevista con él aquí,

Por lo tanto, su idea es construir una matriz láser de fase infrarroja modular, alimentada completamente por energía solar y enfocar la salida en su NEO. Puede usar la fase para enfocar el infrarrojo en el objetivo.

Los objetivos más fáciles serían los cometas, ya que se evaporan entre 20 C y alrededor de 200 C. Para evaporar meteoritos pedregosos o metálicos necesitarías miles de grados. Los apuntaría durante un sobrevuelo cercano de la Tierra, lo que normalmente harán antes de que golpeen. Con un meteorito más pequeño, puede evaporarlo por completo (por eso lo incluyo aquí en esta sección sobre la destrucción del meteorito). Como la matriz es modular, a medida que la construyes más grande, puedes evaporar meteoritos más grandes.

También puede usarlo para enfocar la energía en parte del meteorito, creando un chorro de evaporados que puede impulsar el meteorito.

Esta imagen de su charla ilustra la idea.

Propone sistemas de varios tamaños, desde computadoras de escritorio hasta kilómetros de diámetro. El de diez kilómetros podría depositar 1.5 megatones de energía por día en el objetivo y simplemente destruir el asteroide desde una gran distancia, los científicos de California proponen un sistema para vaporizar los asteroides que amenazan la Tierra

Pero para desviar un asteroide, calcula que un dispositivo de 20 kW podría hacerlo, si viaja junto al objetivo desviándolo de cerca

“Como ejemplo, considere un asteroide típico de 325 m: comenzando con 15 años de anticipación, solo 2 N de empuje de un sistema DE-STARLITE de ~ 20 kW es suficiente para desviar el asteroide en 2 Re [radio de la Tierra]. Se discuten numerosos escenarios, así como una implementación práctica de dicho sistema consistente con las capacidades actuales del vehículo de lanzamiento ”.

[1601.03690] Simulaciones orbitales para desviar objetos cercanos a la Tierra por energía dirigida

Lista de algunas de sus publicaciones aquí: DE-STAR

Hay muchas otras formas de desviar un asteroide. El impacto cinético directo podría funcionar para muchos, incluso sin armas nucleares. Además, con tantos asteroides por ahí, a menudo puedes encontrar otro asteroide en una órbita lo suficientemente similar como para golpear al más pequeño y desviarlo para golpear al más grande creando un efecto multiplicador.

Todo depende de con cuánto tiempo de anticipación sepa sobre el impacto.

Si lo sabe con más de 10 años de anticipación, solo necesita cambiar la velocidad un poco más que la velocidad de un caracol que se mueve rápidamente. Y si primero hace un sobrevuelo de la Tierra, como a menudo sería el caso si lo ha detectado con mucha anticipación, digamos un par de décadas de anticipación, entonces primero tiene que atravesar un estrecho “ojo de cerradura” de unos 200 metros de diámetro golpear la Tierra la próxima vez. En ese caso, solo necesita desviarlo con un delta v de orden 0.1 cms por hora para perder el ojo de la cerradura una década después, e incluso con solo un año antes del sobrevuelo, solo necesita desviarlo por orden de 1 cm por hora de perder el ojo de la cerradura.

¿Ver también mi asteroide gigante dirigido hacia ti? – Cómo podemos detectarlos y desviarlos, lo que explica algunas de las otras formas de desviar los asteroides.

Toda la materia es electromagnética (EM). Vivimos en un poderoso entorno electromagnético. Somos seres electricos. La electricidad se produce cuando usamos nuestros músculos. Enormes corrientes eléctricas fluyen constantemente en nuestra atmósfera. Se puede medir un potencial de 50 a 200 V por metro en cualquier lugar sobre el suelo. La ionosfera se recarga continuamente con iones de corrientes filamentosas gigantes como líneas eléctricas que fluyen desde el Sol. Los rayos pueden descargarse a lo largo de caminos de 150 km entre la ionosfera y el suelo, especialmente durante tormentas eléctricas.

El Sol está en el centro de su propio entorno eléctrico y las expulsiones de masa coronal se disparan hacia el sistema solar, acelerando los iones y los protones de alta velocidad. El universo es 99% de plasma, partículas cargadas que impregnan el espacio. La nave espacial Voyager midió millones de amperios de corriente que fluyen entre Júpiter y su luna Io. Los astrónomos dicen que la torsión gravitacional distorsiona constantemente la superficie de Io. Es más probable que fuerzas eléctricas poderosas estén remodelando Io. Se puede ver un “volcán” en Io, pero se ha movido decenas de kilómetros desde la primera vez que se vio en los años 70. De nuevo, ¿podría la interacción eléctrica de Júpiter e Io estar levantando material de la superficie al espacio por las fuerzas EM?

Los cometas y los asteroides acumulan un enorme potencial eléctrico a medida que viajan a través del plasma cargado. En la mañana del 15 de febrero de 2013, muchas cámaras captaron la fuerza de un meteorito en explosión, en lo alto de la atmósfera sobre Rusia. La explosión sónica derribó ventanas y muros de edificios. El destello fue más brillante que el sol.

Los teóricos eléctricos sugieren que la tensión eléctrica entre el meteorito y nuestra atmósfera era tan grande que el proyectil rocoso se desintegró en una liberación explosiva de energía. La energía no puede explicarse solo por el calor de la fricción del aire. Puede observar dos colas paralelas después de que explota el meteorito, lo que sugiere que el meteorito inicialmente se dividió en al menos dos piezas.

Hace poco más de 100 años, el 20 de junio de 1908, muchas decenas de kilómetros cuadrados de bosque siberiano se aplastaron después de una luz abrasadora. Está grabado que se escuchó un sonido 1000 veces más fuerte que la explosión atómica de Hiroshima (cómo se puede medir, no lo sé). ¿Fue el mismo fenómeno? La evidencia apunta a un evento similar.

Se ha observado que los cometas se desintegran en los confines de su órbita, lejos de la influencia del calentamiento del Sol. Los cometas tienen dos colas, una es electromagnética, de miles de kilómetros de longitud, limitada en un filamento. El otro es el polvo “expulsado” de la superficie del cometa.

Por lo tanto, no es necesario utilizar dispositivos o esquemas EM para desviar cometas o meteoritos. Probablemente el potencial EM entre estos objetos y la tierra sea lo suficientemente grande como para causar la destrucción eléctrica del cuerpo entrante.

Escenas de películas y documentales de cuerpos planetarios y lunares chocando entre sí son historias.

No creo que pueda ser un buen enfoque. Para dar un empuje al neteor EM no es la opción, el empuje de iones requerirá que una sonda desperdicie mucha energía por un resultado casi insignificante, eventualmente es mejor enviar un misil para tratar de dividirlo lejos, el empuje de acción-reacción se desviará piezas de nuestro camino. Independientemente de lo que intentemos, mejor tenemos la certeza de la colisión o podemos empeorarla.

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