Wie würde man einen kleinen Mond zum Drehen bringen?

Realitätscheck: Das wird den Mond auseinander reißen.

Sie haben ein großes Problem - wenn sich Ihr Mond so schnell dreht, dass die Zentrifugalkraft die Schwerkraft überwindet, gibt es keine Nettokraft, die Ihren Mond zusammenhält. Wenn sich der Mond so schnell dreht, spüren alle Objekte auf der Mondoberfläche am Äquator einen Netto-Aufwärtszug von 1 g, und das schließt die Oberfläche selbst ein .

Ein Mond/Planet ist im Grunde ein großer Kieshaufen, der nur durch seine eigene Schwerkraft zusammengehalten wird. Wenn die Zentrifugalkraft so stark ist, dass sie die natürliche Schwerkraft überwindet und ihre Richtung umkehrt, werden auch Teile des Mondes weggeschleudert. Wenn eine Person auf der Mondoberfläche stürzt, stürzt auch der Boden, auf dem sie steht!

Objekte, die durch Drehen künstliche Schwerkraft erzeugen, müssen sehr stark zusammengehalten werden, sonst reißt das Drehen das Objekt selbst auseinander. Die intermolekularen Kräfte einer Raumstation aus Metall binden die Hülle fest genug zusammen, dass sie unter 1 g Belastung nicht auseinanderfällt. Aber wenn Sie einen Mond haben, der nur durch die Schwerkraft zusammengehalten wird, kann er nicht mehr Kraft aushalten, als die Schwerkraft des Mondes selbst bereitstellt. Wenn der Körper nicht nur durch die Schwerkraft zusammengehalten wird (wenn es sich beispielsweise um einen einzelnen geschmolzenen Stein handelt), ist der Körper widerstandsfähiger gegen Auflösung, aber das gilt normalerweise nicht für große Himmelsobjekte.

Damit dies funktioniert, müssen Sie den größten Teil des Mondes mit einer starken Hülle bedecken, die nach oben fliegende Mondbrocken auffängt. Die scheinbare Schwerkraft variiert von 1 Erd-g nach oben am Äquator bis zu 1 Pan-g nach unten an den Polen, sodass überall dort, wo eine Netto-Aufwärtskraft vorhanden ist, eine Rücklaufsperre erforderlich ist, oder dieser Mondbrocken fliegt einfach in den Weltraum. Aber wenn Sie etwas in dieser Größenordnung bauen können, brauchen Sie den Mond überhaupt nicht im Inneren. Tatsächlich wären Sie ohne sie besser dran, da die Schwerkraft des Mondes nicht gegen Ihre Zentrifugalkraft arbeitet, und Sie können auch eine zylindrische Schale mit konstanter Schwerkraft (einen O'Neill-Zylinder) anstelle einer kugelförmigen Schale herstellen mit Schwerkraft, die je nach Breitengrad variiert.

TL;DR: Wenn Sie einen Mond schnell genug drehen, um die scheinbare Schwerkraft "steigen" zu lassen, zerstören Sie den Mond.

Siehe auch: Wie schnell müsste sich ein Planet drehen, damit die Zentrifugal-/Zentripetalkraft die Schwerkraft in Äquatornähe aufhebt?

Wie man es zum Drehen bringt: Ice Jets

Die innersten Saturnmonde bestehen aus einem felsigen Inneren, das ( wahrscheinlich ) von einer Eishülle umgeben ist. Es besteht eine gute Chance, dass Pan einfach zu viel Eis enthält, um es richtig zu verwenden, aber wir werden das ignorieren. Es sieht auch aus wie eine Ravioli, aber das wirkt sich tatsächlich etwas aus. Wie auch immer, um es zum Drehen zu bringen, ist es am einfachsten, eine Art Oberflächenantrieb zu haben, und glücklicherweise ist der Treibstoff, der benötigt wird, um den Antrieb zu bewirken, direkt an der Oberfläche - die Eisschale.

Was Sie im Wesentlichen tun möchten, ist, ein Paar Wärmestrahlen zu nehmen – das heißt, Geräte, die einen Strahl erhitzter Partikel abschießen können – und sie auf beiden Seiten des vorgewölbten Äquatorkamms des Planeten zu platzieren und an den gegenüberliegenden Enden zu feuern. Etwas wie das:

Das große graue Ding ist der Planet (ja, es sieht aus wie eine Ravioli), die hellgrauen Dinge sind deine Wärmestrahlen und das rote wäre der Wärmestrahl selbst. Die Hitze, die an beiden Enden angewendet wird, sollte eine starke Dampfmenge freisetzen, die bei ausreichender Wärmemenge den Planeten zu drehen beginnen würde.

Es wäre ein großes Projekt, einen ganzen Mond von der Größe von Pan schnell drehen zu lassen.

Pan hat Abmessungen von 34,4 × 31,4 × 20,8 Kilometern. Das ist enorm für eine Raumstation oder eine Weltraumbasis, wenn auch vielleicht nicht so gewaltig für eine Weltraumkolonie.

Es würde also wahrscheinlich millionen- oder milliardenmal so viel Energie benötigen, um Pan zu drehen, wie es erforderlich wäre, um eine Raumstation normaler Größe zu drehen, die für einen gewöhnlichen, typischen Zweck ausgelegt ist. Wenn eine Geschichte keine riesige Weltraumkolonie auf Pan erfordert, besteht keine Notwendigkeit, Pan zu drehen, um die normale Schwerkraft der Erde bereitzustellen.

Auch astronomische Körper werden nur durch ihre Schwerkraft zusammengehalten. Wenn ein astronomischer Körper wie Pan gedreht wird, um eine Zentrifugalkraft von 1 g zu erzeugen, ein Vielfaches seiner Oberflächengravitation und Fluchtgeschwindigkeit, fliegt er auseinander.

Daher ist es sinnvoller, auf Pan eine Weltraumbasis zu bauen, die weitgehend Pans natürliche, sehr geringe Oberflächengravitation aufweist. Und einige Teile einiger Gebäude oder einige ganze Gebäude könnten wie riesige Zentrifugen geschleudert werden, um 1 g an den Rändern der sich drehenden Abschnitte oder Gebäude bereitzustellen.

Aber wenn eine bewohnte Basis in der Umlaufbahn von Pan gewünscht wird, muss sich diese Basis nicht wirklich auf Pan befinden, sondern lediglich in Pans Umlaufbahn.

Eine Raumstation, die sich dreht, um am Rand 1 g bereitzustellen, könnte in der Umlaufbahn um Pan oder in Pans L4- oder L5-Lagrange-Position gebaut werden.

Halftawed hat bereits den ersten Teil der Frage beantwortet , also füge ich ein bisschen mehr Informationen hinzu:

Gehe ich richtig an, wenn ich annehme, dass verschiedene Breiten unterschiedliche "Schwerkraft" haben würden? Die beobachtete Zentrifugalkraft hängt vom Radius ab, und wenn Sie sich den Polen nähern, würde ich davon ausgehen, dass Sie näher an der Achse sind und daher weniger Schwerkraft haben?

Ja. Das passiert auch auf der Erde :

Die Erdoberfläche dreht sich, ist also kein Trägheitsbezugssystem. In Breiten näher am Äquator ist die nach außen gerichtete Zentrifugalkraft, die durch die Erdrotation erzeugt wird, größer als in polaren Breiten. Dies wirkt der Erdanziehungskraft in geringem Maße entgegen – bis zu maximal 0,3 % am Äquator – und verringert die scheinbare Abwärtsbeschleunigung fallender Objekte.

Der zweite Hauptgrund für die unterschiedliche Schwerkraft in verschiedenen Breiten ist, dass die äquatoriale Wölbung der Erde (die selbst auch durch die Zentrifugalkraft der Rotation verursacht wird) dazu führt, dass Objekte am Äquator weiter vom Mittelpunkt des Planeten entfernt sind als Objekte an den Polen. Da die Kraft aufgrund der Gravitationsanziehung zwischen zwei Körpern (der Erde und dem zu wiegenden Objekt) umgekehrt zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen variiert, erfährt ein Objekt am Äquator eine schwächere Anziehungskraft als ein Objekt an den Polen.

In Kombination bedeuten die äquatoriale Wölbung und die Auswirkungen der Oberflächenzentrifugalkraft aufgrund der Rotation, dass die Schwerkraft auf Meereshöhe von etwa 9,780 m/s2 am Äquator auf etwa 9,832 m/s2 an den Polen ansteigt, sodass ein Objekt etwa 0,5 wiegt % mehr an den Polen als am Äquator.

Für Menschen und eine Basis wäre das kaum wahrnehmbar. Nicht nur, weil der Unterschied gering ist, sondern auch, weil er bei Pans geringer Schwerkraft für alltägliche Dinge vernachlässigbar sein könnte. Aber für das Starten und Landen von Raumfahrzeugen könnte es einen Unterschied in den Treibstoffkosten machen.

Wie würden sich Gezeitenkräfte auf die Basis auswirken? Pan ist ein gezeitenfester Mond, und ich nehme an, er würde sich im Laufe der Zeit langsam zu diesem Gleichgewicht zurückarbeiten. Die Gleichungen waren viel zu kompliziert für mich; Vermute ich richtig, dass dies in einem so langsamen Zeitraum erfolgen würde, dass es vernachlässigbar wäre?

Die Basis würde kaum von Gezeitenkräften beeinflusst werden, genau wie Gebäude auf der Erde kaum von der Schwerkraft des Mondes beeinflusst werden (zumindest jedoch direkt ... Bauen Sie an der Küste und die Flut kann Ihnen den Spaß verderben). Was das Gleichgewicht betrifft, brauchen Planeten und Monde Millionen bis Milliarden von Jahren, um in die Gezeitensperre zu verlangsamen. Wenn Sie innerhalb eines Lebens einen Mond zum Drehen bringen können, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass er in diesem Leben anhält.

Montieren Sie einen Motor auf der vorgeschlagenen Drehachse und erzeugen Sie ein Drehmoment

Stellen Sie sich einen Motor vor, der eine schwere Stange dreht. Der Stab dreht sich schnell. Der Motor wird nach Belieben angetrieben. Der Motor ist in der Mitte von Pan verankert.

Der sich drehende Motor übt ein Drehmoment auf Pan aus, da es für jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion gibt. Zusätzlich zum Drehen des Balkens gegen den Mond wird auch der Mond gegen den Balken gedreht.

Deshalb benötigen Helikopter neben dem großen Zentralrotor noch einen Heckrotor.

https://en.wikipedia.org/wiki/Tail_rotor

Der Heckrotor ist ein kleinerer Rotor, der so montiert ist, dass er sich vertikal oder nahezu vertikal am Ende des Hecks eines herkömmlichen Einrotor-Hubschraubers dreht. Die Position und der Abstand des Heckrotors vom Schwerpunkt ermöglichen es ihm, Schub in die gleiche Richtung wie die Rotation des Hauptrotors zu entwickeln, um dem vom Hauptrotor erzeugten Drehmomenteffekt entgegenzuwirken

Ohne den Heckrotor würde sich der Körper des Hubschraubers in eine dem Hauptrotor entgegengesetzte Richtung drehen und schließlich den vom Hauptrotor erzeugten Auftrieb zunichte machen.

Dein sich drehender Torque-Motor dreht sich viel schneller als Pan es jemals tun wird, und so kannst du den Planeten im Laufe der Zeit so schnell drehen, wie du möchtest. Sie müssen keine Reaktionsmasse vom Mond werfen, um ihn zum Drehen zu bringen. Ich überlasse dem Leser als Übung die mathematische Beschreibung, wie lange dies für verschiedene Schleudergeschwindigkeiten / Stangengewichte dauern wird.