フィラエ彗星着陸船はレーザーで充電できますか？

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フィラエ彗星着陸船は地球からのレーザー（またはおそらく多くのレーザー）で充電できますか？私の考えは、フィラエランダーに地球からの1つまたは複数の強力なレーザーを向けて、ソーラーパネルを通して再充電することです。

もう1つの考えは、1つ以上のレーザーで彗星の小さな部分を加熱し、おそらく彗星をゆっくりと回転させて、太陽光が着陸船に当たる位置にすることです。

これらのアイデアはどちらも実現可能でしょうか？

earth comets space-probe

— ジョナサン
ソース

1

やや読みに関連し、楽しいwhat-if.xkcd.com/13

— toniedzwiedz

4

フィラエ彗星着陸船は地球からのレーザー（またはおそらく多くのレーザー）で充電できますか？

番号。

発散がかなり少ないレーザービームを作成できます。つまり、非常に長い距離にわたってビームがタイトで平行に保たれます。しかし、「非常に長い距離」は宇宙規模では何もありません。

月面レーザー測距実験では、望遠鏡で焦点を合わせた高出力レーザーを使用して、ビームを月に向けて発射します。光はアポロ計画によってそこに置かれた鏡によって地球に反射されます。

http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_Laser_Ranging_experiment

問題は、原点でのすべてのタイトなフォーカシングにもかかわらず、パルス内の最初の10 ^ 17フォトンの1つだけが検出器に戻ることです。何かがそれを元に戻すと言うのは非常に難しく、それをソーラーパネルに充電することは言うまでもありません。

彗星とフィラエは月よりはるかに遠くにあります。その距離では、有用なエネルギー密度を投影することはできませんでした。現在のテクノロジーではありません。

— フローリン・アンドレイ
ソース

完璧です。これは私の答えが欠けていたものです。

— HDE 226868

地球から月面鏡まで、そして戻って、あなたは基本的にフラックスが地球から月面鏡までに比べて減少する係数を二乗しています。ビームはここから月に発散し、ミラーはフラックスの一部を捉えます（ミラー領域を月のビーム領域で割ったもの）。その後、反射ビームは再び発散し、地球に戻って望遠鏡は小さな部分を受け取りますミラーが反射したもの（望遠鏡の開口をビーム径で割ったもの）。

— 2014

@CountIblis-そうです。おそらくこの例は最も適切ではなかったでしょう。いずれにせよ、地球から見える月の暗い側に「レーザードットを置く」ことさえできない場合、太陽系の深部にプローブを再充電することを期待することはできません。その距離ではそれほど多くのエネルギー密度を生み出すことはできません。そして、それは基本的に私たちの裏庭にある月だけです。

— Florin Andrei 14

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私は部分的な答えの時間しかないので、彗星の回転について少し説明します。

放射圧、つまり光からオブジェクトにかかる力を使用していくつかの計算を行う必要があります。このpdfには、ソースが球形であると仮定されていますが、いくつかの良い開始計算があります-太陽。私たちのレーザーは明らかにそうではありません。ただし、ビームはこのように長い距離にわたって発散するため、代わりに（CountIblisから提供）を使用する必要があります。 $^1$

放射圧による力はここで、は強度、は光の遍在速度、は力が加えられる領域です。ただし、なので、

F_{rad} = \frac{2 I}{c} A

$F_{\text{rad}}=\frac{2I}{c}A$

I

$I$

c

$c$

A

$A$

I = \frac{power}{4 π r^{2}}

$I=\frac{\text{power}}{4 \pi r^2}$

F_{rad} = \frac{power \times A}{2 π r^{2} c}

$F_{\text{rad}}=\frac{\text{power}\times A}{2 \pi r^2c}$

と（CountIblis'置換によって）置換されなければならない理想的なレーザは、ここで、は波長、は初期ビーム径です。Randall Munroeのアイデアに従って、私たちのレーザーの出力が1メガワット- ボーイングYAL-1のCOILレーザーであるとしましょう。である多くのレーザーから。また、停電がないと仮定しましょう。 $4 \pi$

Ω = π {(\frac{α}{2})}^{2}

$\Omega=\pi \left(\frac{\alpha}{2}\right)^2$

α = 2.44 \frac{λ}{d}

$\alpha=2.44\frac{\lambda}{d}$

λ

$\lambda$

d

$d$

1, 000, 000 watts

$1,000,000 \text{ watts}$

COILの場合、および。これにより、はになり、はます。 $\lambda=1.315 \times 10^{-6}$ $d=0.1016 \text{ meters}$ $\alpha$ $3.158070866 \times 10^{-5}$ $\Omega$ $7.83309915 \times 10^{-10}$

フィラエは現在、彗星67P / Churyumov-Gerasimenkoにあり、その最長側には、約表面積（結合ローブ）があり。ただし、地球から約、です。彗星を回転させるには、片側の半分の領域に力を加えるだけでよいことがわかっているため、このレーザーは力を加えることがわかりました $19,370,000 \text{ meters}$ $310,000,000 \text{ miles}$ $4.9879 \times 10^{11} \text{ meters}$

F_{rad} = \frac{1, 000, 000 watts \times 9, 685, 000 {meters}^{2}}{7.83309915 \times 10^{- 10} \times 2.487914641 \times 10^{23} meters \times 299, 792, 458 meters/second}

$F_{\text{rad}}=\frac{1,000,000 \text{ watts}\times 9,685,000\text{ meters}^2}{7.83309915 \times 10^{-10} \times 2.487914641 \times 10^{23} \text{ meters} \times 299,792,458 \text{ meters/second}}$

= 1.65771483 \times 10^{- 10} Newtons

$=1.65771483 \times 10^{-10} \text{ Newtons}$

ええ、私たちはすぐに彗星を回転させることはしません。後でフィラエをレーザーで充電することについて少し追加してみます。私はそれがはるかにもっともらしいと思います。

$^1$ 残念ながら、レーザー推進に関する計算は見つかりません。

— HDE 226868
ソース

2

レーザーはすべての方向に均一に放射するわけではありません。強度の式の分子の4 piの立体角を、ビーム発散角alphaからおよそOmega = pi（alpha / 2 ）^ 2、そしてビームの発散が回折限界である理想的なレーザーの場合、alpha = 2.44ラムダ/ dです。ラムダは波長、dはレーザーが存在するときのビーム径です。

— Iblisを2014

@CountIblisありがとうございます。私は発散の方程式を見つけようとしましたが、見つけることができませんでした。

— HDE 226868

@CountIblisありがとうございます。編集を行いました。

— HDE 226868