Wie nah könnte man mit einem planetengroßen Objekt/Schiff in eine Umlaufbahn an die Erde herankommen, ohne die Erdumlaufbahn ernsthaft zu stören?

Meine Idee beinhaltet ein außerirdisches Raumschiff in einem Planeten von ungefähr der Größe der Erde bis zum Mars, aber der gesamte Planet wird verschoben, wenn der Antrieb aktiviert wird. Wenn Sie zurück in unser Sonnensystem reisen wollten, aber die Erde nicht zerstören oder aus der Umlaufbahn schicken wollten, gibt es eine temporäre Umlaufbahn, die die Umlaufmechanik unseres Sonnensystems nicht aus dem Gleichgewicht bringen würde? Eine allgemeine Vorstellung würde genügen. Im Idealfall wäre es:

  1. Seien Sie nahe genug, dass Schiffe des 23. Jahrhunderts (Spezifikationen noch festzulegen, aber keine Supertechnologie) in einem Zeitrahmen von wenigen Monaten hin und her fliegen könnten.
  2. Ermöglichen Sie die Kommunikation hin und her, die (zumindest anfangs) in Stunden oder weniger dauerte.
  3. Je näher und besser abgestimmt die Umlaufbahn, desto kürzer müsste die Dauer der Umlaufbahn sein. (wenn wir komisch und exotisch werden müssen, könnten wir wahrscheinlich ein Rendezvous zwischen den Planeten am vorderen Ende machen, dann wieder nach einem Jahr bis 6 Monaten.
  4. Wir können die Startposition des Planeten sowie Richtung und Geschwindigkeit nahezu perfekt kontrollieren. Es wäre jedoch sehr schwierig, die Flugbahn des Planeten zu ändern, sobald er angekommen ist.
  5. Sobald das Ziel der Geschichte erreicht ist, würde der Planet an einen anderen Ort verschoben werden und die Sonnenmechanik müsste in der Lage sein, etwas nahe an normalen Umlaufbahnen wieder aufzunehmen.
Ich denke, das hängt stark vom Zeitraum ab. Innerhalb astronomischer Zeiträume können selbst kleine Störungen erhebliche Auswirkungen haben.

Antworten (3)

Nicht so weit, ehrlich.

Newtons Gravitationsgesetz ist dein Freund

F = G ∗ M 1 ∗ M 2 D 2

Der Mond hat also eine ziemlich beträchtliche Wirkung auf die Erde und schubst uns herum, während er um uns herum peitscht. Seine Masse ist 7.4 ∗ 10 22 k G , während die Masse der Erde ist 6.0 ∗ 10 24 k G . Wir sind ungefähr (im Durchschnitt) 3.8 ∗ 10 8 M vom Mond, also das Einstecken der Gravitationskonstante 6.67408 × 10 − 11 M 3 k G − 1 S − 2 , erhalten wir eine Kraft von ungefähr 2 ∗ 10 20 N .

Nehmen wir an, wir wollen ein Tausendstel davon, oder 2 ∗ 10 17 N . Es scheint viel Kraft zu sein, aber angesichts der Masse der Erde ist es das wirklich nicht. Wir erhöhen den Zähler um das Verhältnis der Masse der Erde zur Masse des Mondes (bei gegebenem Erdmasse-Raumschiff), also um einen Faktor von ~81,2. Wir müssen den Abstand nur um die Quadratwurzel davon oder einen Faktor von ~9 erhöhen. Also lassen wir das Raumschiff in eine überholende Umlaufbahn innerhalb der Erde fallen, die eine enge Annäherung hat 3.4 ∗ 10 9 M .

Das sind 3,4 Millionen km, verglichen mit dem Umlaufradius der Erde von 149,6 Mkm. Dieses Planetenschiff hätte dann eine Umlaufzeit, die dem Erdjahr multipliziert mit der dritten Potenz des Verhältnisses zwischen ihren Nebenumlaufachsen entspricht, oder etwa 93 % der unseren.

Wenn dann das Planetenschiff in seinem Jahr "hinter" der Erde abgesetzt wird, wird die Zeit, die es braucht, um uns erheblich zu überholen (und das Reisen weniger bequem zu machen), mehr als lang genug sein, damit Schiffe hin und her fahren können eine Weile.

Die Auswirkung auf die Erdumlaufbahn wird minimal sein und auf den Rest des Sonnensystems wahrscheinlich sogar unmöglich zu erkennen sein. Wenn es für geologische Zeit dort bleibt, möchten Sie vielleicht einen sichereren Ort dafür finden, aber wenn es nur für eine Weile dort ist, können Sie es genauso gut in der Nähe parken.

Die letzte Periode berücksichtigt nicht das chaotische Verhalten von N-Körper-Systemen.
Ich weiß nicht mehr als die Grundlagen der Himmelsmechanik, trotz zwei Semestern rechnerbasierter Physik. Wenn das stimmt, ist es ungefähr das, was ich mir erhofft hatte. Ich verstehe chaotische N-Körper-Systeme nicht (sorry).
Das Sonnensystem ist chaotisch. Das bedeutet, dass wir nicht wissen, wo sich die Erde in einer Milliarde Jahren auf ihrer Umlaufbahn befinden wird. Aber es ist ziemlich stabil, was die Umlaufbahnradien angeht (es gibt eine kleine Sorge wegen einer möglichen Jupiter/Merkur-Resonanz). Das Planetenschiff wird die langfristige Anomalie der Erde verändern, aber nicht die große Halbachse.
Alien tippt...: Danke! Das klärte meine Zweifel.
ist das ein Tippfehler? Sie haben am Ende des zweiten Absatzes 3 x 10 ^ 9 Meter erwähnt, dann sagen Sie 3 Millionen (sollten 3 Milliarden sein), was ~ 20 AU entspricht
@Costrom. Nein, kein Tippfehler. 3x10^9m, 3 Millionen Kilometer .
@jdunlop ja, das würde reichen. Danke!

Sie sagten, es sei so groß wie ein Planet ... aber ist es so dicht wie ein Planet? Wenn das Schiff eine ausgehöhlte Kugel ist (Motoren müssen irgendwo passen, Wohnraum ist nützlich und kein Schiff wird nutzlose Masse herumschleppen, wenn es nicht nötig ist), kann seine Masse weit geringer sein als ein Planet und daher in der Lage, sehr nahe zu kommen. Nehmen Sie die Gravitationsgleichungen in der anderen Antwort, aber führen Sie sie erneut mit einem Körper aus, der 1/10 der Masse der Erde beträgt.

Gute Idee, aber ich hätte genauer sein und Größe und Masse eines kleinen Planeten sagen sollen.
Nicht so nah. Ausgehöhlt und sehr groß würde bedeuten, dass die Erdgravitation mit unterschiedlicher Kraft an den nächsten und am weitesten entfernten Teilen des Schiffes ziehen würde. So werden große Objekte im Weltraum auseinandergerissen, wenn sie sich größeren nähern.
@FluidCode Stimmt, aber es ist immer noch näher als es sonst der Fall wäre, und ein gewisser Motorschub kann verwendet werden, um den Zug der Erde zu kompensieren, um das Schiff kohärent zu halten. Aber leider hat DWKraus diesen Plan zunichte gemacht.

Die beste Option wäre, den Planeten in eine Umlaufbahn um die Sonnenpole bei 1 astronomischer Einheit von der Sonne zu bringen, so dass er nur zweimal im Jahr die Ebene der Ekliptik passiert, der Planet hätte eine Umlaufzeit von 1 Jahr wie die Erde.

Bei sorgfältiger zeitlicher Abstimmung und Positionierung jedes Mal, wenn die Ebene der Ekliptik überquert wurde, könnte sich die Erde auf der anderen Seite der Sonne befinden und so weit entfernt von jeglichem signifikanten Einfluss sein.

Natürlich würde jedes Objekt von der Größe der Erde einen Einfluss auf die Umlaufbahn der Planeten haben, aber in der obigen Konfiguration glaube ich, dass der Effekt vorübergehend (Jahre) minimal und nicht störend wäre, obwohl es schließlich Probleme geben würde.

Ich würde es vielleicht etwas weiter oder etwas näher als 1 AE platzieren, damit seine Umlaufbahn niemals die der Erde schneidet. Weißt du, nur sicherheitshalber.
Während die Annäherungsentfernung dieselbe sein kann wie die Überholbahn in der @jdunlop-Antwort, wird die relative Geschwindigkeit zwischen der Erde und dem Planeten-Raumschiff dadurch viel größer, was mehr Delta-V für Shuttle-Läufe erfordert. Die Divergenz wird auch schneller sein.
Das wird viel Delta -V für die Reise brauchen.
@jdunlop: Eigentlich möchten Sie die Umlaufzeit genau gleich der der Erde machen, damit der Abstand der nächsten Annäherung von Umlaufbahn zu Umlaufbahn konstant bleibt - zumindest über einen Zeitraum von einigen Jahren. (Sie erhalten Abweichungen über geologische Zeitskalen.)
Wie nah könnte man mit einem planetengroßen Objekt/Schiff in eine Umlaufbahn an die Erde herankommen, ohne die Erdumlaufbahn ernsthaft zu stören?
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