Wie groß müsste eine Ansammlung von Asteroiden in der Nähe des L4-Punktes des Mondes sein, um sich auf natürliche Weise zu einem „Sprungbrett“ für die Weltraumforschung zusammenzuschließen?

Wäre es nicht nützlich, erdnahe Asteroiden von wenigen Metern Größe zu fangen , wann immer sich die Gelegenheit dazu bietet , und sie am L4-Langrangian-Punkt unseres Mondes "einzusperren"?

Obwohl an den Lagrange-Punkten L4 und L5 ein stabiles Gleichgewicht besteht, wird die Stabilität an den Erde-Mond-Punkten durch den Einfluss der Sonnengravitation stark erschwert.
Trotzdem existieren sowohl an den Punkten L4 als auch L5 sogenannte Kordylewski-Wolken .

Wenn nach und nach immer mehr Asteroiden am L4-Punkt gesammelt werden könnten, und angenommen, sie würden nahe beieinander platziert werden, bei welcher Gesamtmasse würden sie sich aufgrund der gegenseitigen Gravitation auf natürliche Weise ansammeln?

Sie können nur dann wirklich aggregieren, wenn sie durch Reibung und Erwärmung bei vielen vielen Stößen irgendwie kinetische Energie verlieren können. Allein die Schwerkraft wird ihre Umlaufbahnen verändern, aber wenn sie beginnen, sich gegenseitig zu beeinflussen, werden sie relativ zu ihrem Zentrum schneller, anstatt langsamer zu werden. Sie müssen irgendwie "abkühlen", bevor sie langsamer werden und sich ansammeln können.
@uhoh Wenn Sie sie sehr nahe beieinander platzieren, müssen sie nicht kollidieren. Ich könnte mir vorstellen, dass die Schwerkraft der Sonne die Asteroiden etwas auseinander reißen könnte.
Relevanz für die Weltraumforschung?
@OrganicMarble Ein neuer, hellerer Mond an einem stabilen Punkt in der Nähe der Erde könnte ein wichtiges "Sprungbrett" für die Weltraumforschung sein!
Hervorragender Punkt, falls in Frage gestellt.
@Cornelisinspace oh, ich verstehe, hier geht es um "manuelle" Sammlung und sorgfältige Platzierung, nicht um natürliche Aggregation. Habe es! Sie brauchen nur genug Masse, um zum Beispiel Gezeiten- und andere Mehrkörperkräfte und den Sonnendruck zu überwinden.

Antworten (1)

Ich gehe nicht darauf ein, wie "nützlich" dies als Sprungbrett sein könnte, da dies schwer zu beantworten ist, aber die enger gefasste Frage "Wird ein Steinhaufen bei EML4 zusammenhalten oder aufgrund von Gezeitenkräften auseinanderdriften?" ist durchaus beantwortbar.

Auf ein Objekt in der Nähe von EML4 wirken mehrere Kräfte ein, hauptsächlich die Schwerkraft der Erde, die die Trägheit im rotierenden Referenzrahmen ausgleicht, wobei ein leichter Zug vom Mond die Stabilität vervollständigt. Zusätzlich gibt es einige Komplikationen aufgrund der Störungen der Sonne.

Als Näherung erster Ordnung kann der Gezeitengradient nicht größer sein als das Gravitationsfeld der Erde. Und es stellt sich heraus, dass das ausreicht, um eine direkte Antwort zu geben.

Der Gravitationsgradient der Erde in dieser Entfernung ist 1.4 ⋅ 10 − 11 S − 2

Als Referenz-Asteroiden verwenden wir ein Objekt wie Deimos . Deimos hat eine Oberflächengravitation von 3 ⋅ 10 − 3 M / S 2 . Bei einem Radius von 6 km würde der Gezeitengradient der Erde zu einer Beschleunigung von 8.4 ⋅ 10 − 8 M / S 2 , weit weniger als die vom Objekt bereitgestellte Oberflächenbeschleunigung.

Die Oberflächengravitation von Objekten skaliert mit dem Radius, sofern sie die gleiche Form und Dichte haben. In ähnlicher Weise skaliert auch die Gezeitenbeschleunigung mit der Entfernung, sodass die Frage einfach auf die Dichte hinausläuft. Die Deimos-Dichte (1,5 kg/l) bietet bereits etwa 4 Größenordnungen Sicherheit, also:

Objekte jeder vernünftigen Dichte, die direkt nebeneinander in der Nähe von ELM4 platziert werden, haften allein durch Gravitationskräfte zusammen, vorausgesetzt, sie sind groß genug, um nicht durch Strahlungsdruck auseinander gesprengt zu werden

Können Sie den Ausdruck und die Berechnung für die Gezeitenbeschleunigung angeben?
@Cornelisinspace es ist der Feldgradient, die erste Ableitung des Gravitationsfeldes der Erde. Sie wird lokal nahezu linear sein.
Aber was wäre die Mindestmasse , damit die Ansammlung von Asteroiden zusammenbleibt? Bei einer Nutzlast von 100 Tonnen pro Rakete wäre der eingefangene Asteroid 4 x 4 x 4 m groß ³ , also für 100 x 100 x 100 m ³ Sprungbrett schon 15.000 Raketen wären nötig !
@Cornelisinspace Es ist unabhängig von der Masse und hängt nur von der Dichte ab, was die Gravitationskräfte betrifft.
@Cornelisinspace Die maximale Nutzlast, die Sie in die Umlaufbahn heben können, korreliert nicht direkt mit der Masse des Asteroiden, den Sie zu Ihrem Lagrange-Punkt bewegen können. Es gibt keine Mindestmasse, um zusammen zu bleiben, solange Ihr Objekt dicht genug ist. Asteroiden vom Typ C mit all diesen flüchtigen Stoffen würden gut funktionieren. Das ganze Wasser...
@uhoh, ja, wie geschrieben "Der Gravitationsgradient der Erde in dieser Entfernung beträgt 1,4 * 10 ^ -11 s ^ -2". Im nächsten Absatz ist es nicht mehr wirklich ein Farbverlauf, da er wieder integriert ist. Ich werde das klären.
Wie groß müsste eine Ansammlung von Asteroiden in der Nähe des L4-Punktes des Mondes sein, um sich auf natürliche Weise zu einem „Sprungbrett“ für die Weltraumforschung zusammenzuschließen?
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