Может ли искусственный спутник оставаться на орбите вечно?

Если искусственный спутник находится на орбите вокруг Земли, он сталкивается с пылью и газом и теряет очень небольшое количество кинетической энергии в результате этих столкновений и в конечном итоге спускается по спирали к Земле.

Можно ли использовать солнечную энергию, чтобы спутник оставался на орбите вечно*?

*пока горит солнце, значит "навсегда"="около 5 миллиардов лет"

Как бы вы использовали солнечную энергию?
Простой ответ - нет. Всякое бывает в космосе. Плохие вещи. У транспортных средств заканчивается топливо, их солнечные батареи выходят из строя, их компьютеры выходят из строя. Даже спутник с солнечными парусами: они тоже выйдут из строя (вместе с компьютерной системой управления космическим кораблем). Как только спутник мертв, он становится забавной игрушкой, с которой Луна и Солнце могут немного повеселиться, по крайней мере, на некоторое время.
В конце концов, даже Звезда сгорает...
Подождите, даже орбита нашей Луны затухает, верно? (Я думаю, что его ТАКЖЕ «выталкивают» приливные силы — верно?)
@JoeBlow: На самом деле, орбита Луны растет, Луна ускоряется и движется к побегу. За это отвечает очень интересный приливный эффект.
Потенциально интеллектуальный (подумайте об искусственном интеллекте, намного превосходящий то, что мы имеем сегодня) спутник мог бы оставаться на орбите в течение такого долгого времени — при условии, что его механизмы самокоррекции были в состоянии предотвратить повреждение в течение этого периода времени, и при условии, что он был в состоянии продолжать самообслуживание. -ремонт. Но как только вы принимаете вопрос в этом направлении, он становится слишком спекулятивным. Ответ HDE — лучшее, что вы можете получить с нашими текущими знаниями. Я должен подчеркнуть: это полностью выходит за рамки того, что мы умеем делать сегодня. Если это и возможно, то мы и близко не знаем, как это сделать. Мы даже не знаем, как сделать 100-летний зонд.
Кстати, полностью пассивный спутник (например, спутники-мишени для радиолокационной калибровки) может легко оставаться на околоземной орбите в течение тысяч лет. Миллионы становятся сложными как из-за возмущений от пролетающих астероидов, так и из-за повреждений из-за метеоритов - вещи, которые все еще маловероятны в масштабе тысячи лет, становятся почти неизбежными в масштабе миллионов лет.

Ответы (6)

Ответ – твердое «нет». Спутник не может оставаться на орбите бесконечно долго. Я до сих пор не уверен, что вы подразумеваете под «солнечной энергией», но это не будет работать вечно. Все терпит неудачу, в свое время. Любые механизмы на борту рано или поздно сломаются, и со временем спутник рухнет на Землю. Единственным способом обойти это было бы дать спутнику орбитальный импульс и/или отремонтировать его, но это (на мой взгляд) дешевая лазейка. Спутник не будет самодостаточным.

Добавлю к тому, чему меня учили Дэвид Хаммен и TildalWave: спутник может быть сброшен с орбиты возмущениями другого тела и отправлен куда-то совершенно в другое место, а затем, возможно, снова захвачен другим небесным телом. Тогда силы орбитального распада снова ударят по нему (и, как сказал бы TildalWave) до тошноты.

Спутники не обязательно будут падать на Землю. Я подозреваю, что некоторые космические аппараты на геостационарной орбите в конечном итоге будут выброшены из системы Земля-Луна.
@DavidHammen Я мог бы попытаться добавить это. Какие процессы могут вызвать такой выброс?
Есть множество вещей, которые изменяют орбиты спутников. Возмущения от Луны, Солнца и несферического гравитационного поля Земли. Приливные возмущения. Радиационное давление и его родственник эффект Ярковского. Механизм Козаи. Они могут изменить форму орбиты, ориентацию орбиты и даже размер орбиты. Как я сказал в другом комментарии, как только спутник теряет способность контролировать свое состояние, он становится забавной игрушкой. То есть до тех пор, пока он не врежется в Землю, Луну или не будет выброшен.
И если он будет выброшен, он будет находиться на гелиоцентрической орбите, аналогичной орбите системы Земля-Луна, и может быть позже пойман, снова выброшен до тошноты. Из такой динамики могут получиться некоторые забавные орбиты, например, подковообразные орбиты между точками Лагранжа L3 и L5, орбиты головастика между любой из этих точек и Землей-Луной, вокруг точек Лагранжа... или любые другие, еще более причудливые, хаотичные, не- резонансные орбиты. И при необычайно удачном стечении обстоятельств, в версии орбитальной механики теоремы о бесконечных обезьянах, он может даже быть выброшен за пределы Солнечной системы и догнать «Вояджер-1». :)
@TildalWave "до тошноты"? Любить это. Но обогнать «Вояджер-1»? Это должно было включать чертову гравитационную рогатку.
@DavidHammen Я добавил кое-что из того, что ты сказал.
@ HDE226868 Да, один чертовски последний выстрел из рогатки после многих других до него в восходящем пинг-понге в афелии, возможно, с участием более двух массивных небесных тел, одно из которых, вероятно, само Солнце и спутник на близкой траектории мимо него. Вероятность того, что это когда-либо произойдет, бесконечно мала, отсюда и ссылка на теорему о бесконечных обезьянах, но не совсем невозможна. Но приборы спутника этого не переживут. Вояджеры не могли позволить себе такую ​​роскошь во время своей миссии Гранд Тур.
@TildalWave Я бы хотел смоделировать это однажды.
Последующий вопрос: может ли космический лифт оставаться в воздухе вечно?
Ваш первый абзац говорит, что со временем спутник рухнет на землю. Тем самым укрепляя неверное представление вопрошающего о неизбежной нисходящей спирали. Ваш более точный 2-й абзац противоречит вашему неверному первому абзацу.
@HopDavid отредактирует позже. Мне действительно нужно очистить этот ответ.
@ HDE226868 Например, вот GIF-анимация объекта J002E3 , который изначально ошибочно принимали за астероид, пока они не провели спектральный анализ и не поняли, что он покрыт белой краской из оксида титана, которую использовали этапы Сатурна V. Это третья ступень S-IVB Аполлона-12. Но обратите внимание, как она была повторно захвачена Землей-Луной в 2002 году, когда она прошла точку Лагранжа Солнце-Земля 1, а затем выброшена обратно в гелиоцентрический режим лунным качанием в середине 2003 года. Забавно. вещи могут произойти в орбитальной / небесной механике. ;)
Я просто не думаю, что кто-то в состоянии сказать "твердое нет". Ответ, как вы его написали, 1-й абзац, связывает его орбитальное время жизни с его функциональным состоянием без учета его орбитальных параметров. Я думаю, что это довольно вводящее в заблуждение. Было бы намного лучше, если бы вы его удалили. Второй абзац (текущее состояние редактирования) лучше, не в последнюю очередь потому, что он намекает на неопределенность, и его лучше будет отразить в вашем ответе.
@PrivateName Прошло много времени с тех пор, как я опубликовал это, но, если я правильно помню, я действительно не был полностью уверен в контексте - я предположил, что Тлеман имел в виду получение энергии от солнечной энергии, но это не поможет спутнику напрямую. оставаться на орбите не дольше любого другого источника энергии; вам понадобятся двигатели, чтобы изменить орбиту (за исключением чего-то вроде ионного двигателя). Вот почему я был немного смущен. Я извиняюсь, если это произошло не так; Я, конечно, не пытался быть грубым или педантичным.

Ответ на актуальный вопрос: «Может ли искусственный спутник вечно оставаться на орбите?» (где «навсегда» предполагается через пару миллиардов лет) возможно .

Есть очевидные ограничения: спутник не может находиться на низкой околоземной орбите (она же НОО) из-за распада от трения и гравитационных вариаций Земли или даже на более высоких орбитах до и, возможно, за геостационарную орбиту по той же причине.

Кроме того, спутник должен быть настолько массивным, чтобы удары микрометеоритов не могли существенно изменить его орбиту. Что является доказательством этого? Наша Луна находится на околоземной орбите уже несколько миллиардов лет, и хотя она дрейфует (очень-очень медленно) прочь, она все еще там. Теоретически возможно построить массивный искусственный спутник, который находился бы на аналогичной орбите (хотя и не слишком похожей, иначе Луна могла бы его потревожить) . Я думаю о чем-то вроде Звезды Смерти.

И даже тогда, с массивной Звездой Смерти, всегда есть крошечный шанс, что что-то еще (близкая комета или удар астероида) потревожит ее. Но возможно ли это ? Я думаю, что это так.

Вы, кажется, думаете, что атмосферное сопротивление - единственное влияние. Выше определенной высоты действуют факторы более сильные, чем атмосферное сопротивление. Как говорит Дэвид Хаммен: «Возмущения от Луны, Солнца и несферического гравитационного поля Земли. Приливные возмущения. Радиационное давление и его двоюродный брат, эффект Ярковского. Механизм Козаи».

Кроме того, как говорит Хаммен, это может привести к ряду последствий: столкновение с Землей или Луной или выброс из системы Земля-Луна. Неопределенная околоземная орбита маловероятна.

Обслуживание станции за счет солнечной энергии возможно, если спутник имеет электродинамический трос. Но привязь, которая может длиться бесконечно долго, кажется маловероятной. Большинство искусственных устройств со временем выходят из строя.

Из вопроса:

Можно ли использовать солнечную энергию, чтобы спутник оставался на орбите вечно*?

Вслед за комментарием:

Как бы вы использовали солнечную энергию?

Навсегда (или даже 5 миллиардов лет) — это долго. Как указывали другие плакаты, маловероятно, что какой-либо искусственный спутник сможет так долго просуществовать в космосе.

Однако возможно использование бестопливных средств, с помощью которых вы можете удерживать спутник на орбите в течение неопределенного времени*, используя солнечную энергию. Это можно сделать, пропуская электрический ток через проводящий трос , чтобы создать электромагнитное поле, которое противодействует электромагнитному полю Земли, чтобы перезапустить спутник.

*Проблема здесь связана с материаловедением: трос будет относительно длинным и незащищенным и восприимчивым к повреждению микрометеоритом (как и остальная часть спутника, если уж на то пошло). Один из способов обойти это — использовать сеть кабелей с множественным резервированием, дизайн которой зарегистрирован как « Hoytether ». К сожалению, это по-прежнему продлевает ожидаемый срок службы менее чем до 200 лет, что далеко не навсегда.

TUI, похоже, больше не рекламирует свой Hoytether, хотя у них все еще есть тросовые двигательные установки ED.

100 лет, возможно, да. 200, возможно, с высокотехнологичным плазменным генератором (в настоящее время находится в стадии исследования). 5 миллиардов лет.. скорее всего нет. Солнечная энергия дает вам энергию, да, но тогда вы не можете просто направить батарею сзади и получить толчок. Вам нужно что-то «бросить», чтобы получить тягу. Ракетный двигатель выпускает газ на очень высокой скорости, что дает вам тягу. Микродвигатели также обычно толкают газ, хотя в наши дни можно использовать ионные двигатели. Ионные двигатели по-прежнему должны нести свой собственный газ для ионизации и выброса. Таким образом, вам нужен какой-то материал для метания или завершения (думайте об этом как о топливе для сжигания), и поэтому через некоторое время у вас закончится материал для метания, даже если ваша батарея полностью заряжена. "Вояджер" использует гравитацию. Пребывание на орбите вокруг Земли не дает вам этого.

Итак, искусственный спутник не останется на орбите без некоторого программирования, корректировки траектории и использования солнечного топлива.

Удивительный дизайн естественных спутников, возможно, если мы изучим его дизайн, мы сможем узнать больше о спутниках и Конструкторе.

Естественные спутники тоже не остаются на орбите. Мы не можем запускать спутники весом в миллионы тонн (это урок, который нужно «учить» у «конструкторов» естественных спутников), поэтому нам приходится довольствоваться активным управлением, что сокращает их жизнь.
Может ли искусственный спутник оставаться на орбите вечно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v