¿Cuánta energía se necesitaría para desacelerar la órbita de la luna lo suficiente como para que pueda entrar en espiral en la Tierra durante diez años?

¿Cuánta energía se necesitaría para desacelerar la órbita de la luna lo suficiente como para que pueda entrar en espiral en la Tierra durante diez años?

Desafortunadamente, la pregunta adolece de una falla fundamental en la comprensión de la forma en que funciona la gravedad. Nada , excepto una expansión radical de la atmósfera de la Tierra o una fuente continua de energía que impacta la Luna, puede hacer que la Luna gire en espiral hacia la Tierra.

Un solo evento energético, como el enorme impacto del cometa propuesto, simplemente le dará a la Luna una nueva energía cinética y la dejará en una nueva órbita (posiblemente excéntrica). Una pequeña gama de órbitas cercanas a la Luna que se “detiene” por el impacto dará como resultado una colisión con la Tierra, pero esta colisión ocurrirá mucho antes de diez años, ya que la Luna simplemente “caerá” a la Tierra en algo así como una semana. .

Nuestra intuición de que las cosas “vuelven en espiral” a la Tierra, incluidos los satélites en la órbita terrestre baja, es una ilusión creada por la fricción en la atmósfera de la Tierra. Esa fricción provoca una pérdida de energía orbital y el efecto de espiral.

En el espacio prácticamente no hay pérdida de energía orbital en ninguna órbita que no se acerque a una estrella. Por lo tanto, los planetas continúan orbitando literalmente durante miles de millones de años. Un cambio de energía orbital simplemente cambiará la órbita de la Luna a una nueva Elipse que todavía contiene el punto de impacto en la órbita. Si el impacto reduce significativamente la energía orbital, esta elipse tendrá una excentricidad significativa a medida que la Luna gane energía cinética mientras se lanza hacia la Tierra. Pero esa energía cinética volverá a la energía potencial gravitacional a medida que se aleja nuevamente para completar la órbita: eso es simplemente lo que hace la gravedad 🙂

La velocidad orbital de la luna es de alrededor de 1 km / s. Tendríamos que reducir la velocidad de la luna a 465 m / s. La luna tiene una masa de 7.35 x 10 ^ 22kg.

La fórmula para la energía cinética es:

[matemáticas] \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ matemáticas]

La energía cinética actual de la luna es:

[matemáticas] \ frac {1} {2} (7.35E22) (1000) ^ 2 [/ matemáticas]

3.675E28 J

La nueva energía cinética de la luna será:

[matemáticas] \ frac {1} {2} (7.35E22) (465) ^ 2 [/ matemáticas]

7.95E27 J

Esa es una diferencia de:

2.88E28 J

Esa es la cantidad de energía que necesitarías.


Material extra: ¿se puede hacer esto realmente?

Quieres que la Luna llegue a la Tierra en 10 años. Para hacer eso, vamos a tener que empujar la luna en la dirección opuesta a su revolución. Eso normalmente sería complicado, pero la luna nos hace un favor al estar bloqueada por las mareas. Dado que su revolución y rotación están sincronizadas, (al menos hasta que empecemos a jugar con ella) todo lo que necesitamos es instalar algunos cohetes en la cara “frontal” de la luna para reducir la velocidad. Tenemos 10 años (315,360,000 segundos más o menos), por lo que es posible calcular la potencia requerida:

[matemáticas] P = \ frac {E} {t} [/ matemáticas]

9.13E19 W

Para poner este número en perspectiva, la primera etapa de Saturno V produjo aproximadamente 1.66E11 W durante casi 3 minutos. Por lo tanto, necesitaríamos 550,000,000 millones de cohetes Saturno V, al revés, disparando continuamente durante 10 años. Y tendremos que repostarlos cada tres minutos …

No hay suficiente queroseno en la Tierra para alimentar estos cohetes en ningún lugar cercano a ese tiempo.

Además, esto romperá lentamente el bloqueo de las mareas de la luna, que pronto girará demasiado lento para su nueva y más rápida revolución. Esto significará mover los cohetes alrededor de la superficie de la luna, o solo dispararlos de vez en cuando, o tal vez cubrir toda la superficie en cohetes y disparar el hemisferio apropiado.

Sí, esto es completamente loco.

Así que hablemos de tu idea de impacto. Alinear el número correcto de cometas para impactar exactamente en el lugar correcto de vez en cuando durante los próximos diez años es igualmente imposible. Necesitaríamos encontrar muchos cometas y moverlos exactamente al lugar correcto. Y necesitaremos mucho más que el 2.88E28J para lograr esto.

Pero podría haber una manera de hacer esto.

En esta respuesta: la respuesta de Dave Consiglio a ¿Cómo podemos destruir la luna? Discutí cómo podríamos destruir la luna. Esto implicaba construir un cañón de riel gigante en la superficie y usarlo para sacar trozos de luna del sistema solar. ¿Qué pasa si usamos este cañón de riel para disparar trozos de la luna “hacia adelante” a muy alta velocidad? Esto retrocedería la luna hacia atrás (muy ligeramente) y disminuiría la energía cinética de la luna.

En mi respuesta, sugerí que podríamos obtener estos trozos de hasta 15 km / s usando nuestra pistola de riel con energía solar. De acuerdo con eso, un trozo de luna de 1 kg tendría 1.125E8 J de energía. Para eliminar los 2.88E28J necesarios, tendríamos que disparar 2.56E20 pedazos de roca lunar de 1 kg en la dirección correcta. Eso es aproximadamente el 0.3% de la masa de la luna, pero esto está comenzando a sonar un poco más realista (bueno, al menos un poco menos completamente loco).

Desafortunadamente, la superficie de la luna no recibe suficiente energía solar para que esto suceda en diez años. Incluso si cubriéramos toda la superficie con paneles 100% eficientes, necesitaríamos alrededor de 3.000 años para hacerlo.

¿Qué pasa con un reactor de fusión …

El regolito lunar contiene aproximadamente 3 partes por mil millones de helio-3. 3 Él es un combustible fantástico para la fusión … solo 6 gramos del material liberarán alrededor de 1.2E12J de energía cuando se fusionen. Necesitaremos 1.44E17 gramos de 3He.

Pero tampoco hay tanto en la luna entera.

Entonces, a pesar de todos mis mejores esfuerzos, no puedo ver ninguna forma de desacelerar la luna lo suficiente como para estrellarla contra la Tierra en el límite de tiempo de 10 años. Lamentablemente, solo tendrá que aceptar el hecho de que la vida en la Tierra no será destruida en 2026.

Lamento decepcionar. 😉