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Physical limits of solar collectors in deflecting Earth-threatening asteroids

机译：太阳能收集器偏转威胁地球的小行星的物理极限

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This paper investigates the physical limits of a solar collector for orbit deflection of near-Earth asteroids (NEAs) on a collision course with Earth. For decades of warning time a small change of NEA orbital velocity Δv by a few mm/s might suffice to alter the collision path into an Earth fly-by and consequently avert a local or even global catastrophe. In principle this can be achieved by a spacecraft that carries a large solar collector. The latter focuses sunlight onto the NEA surface in order to vaporize surface material, hence transferring a continuous momentum to the NEA. We model evaporation process and vapour expansion to show that the functionality exists. From the analysis of focussing misalignments and collector degradation we find that a considerable operational effort is required to maintain operating conditions. The most important result is that the collector lifetime is limited to only a few minutes. Therefore a solar collector might only be applicable to NEAs with size < 250 m if Δ_v < 0.1 mm/s is required. We also discuss capabilities for the prolongation of collector lifetime and hence an increase of NEA application size range.%Diese Arbeit untersucht die physikalischen Grenzen eines Sonnenspiegels bei der Bahnablenkung erdnaher Asteroiden (NEAs), die sich auf Kollisionskurs mit der Erde befinden. Für eine Vorwarnzeit von Jahrzehnten genügt eine geringe Änderung der NEA-Bahngeschwindigkeit Δ_v um wenige mm/s, um die Kollisionsbahn in einen Erdvorbeiflug zu ändern, und somit eine lokale oder sogar globale Katastrophe abzuwenden. Prinzipiell kann dies durch ein Raumfahrzeug erreicht werden, dass einen großen Sonnenspiegel trägt. Mit diesem wird Sonnenlicht auf die NEA-Oberfläche fokussiert, um Oberflächenmaterial zu verdampfen und dadurch einen kontinuierlichen Impuls auf den NEA zu übertragen. Wir modellieren den Verdampfungsprozess und die Gasausbreitung, um zu zeigen, dass die Funktionalität gegeben ist. Die Analyse von Fokusausrichtungsfehlern und Spiegeldegradation zeigt, dass ein erheblicher Betriebsaufwand erforderlich ist, um die Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Das wichtigste Ergebnis ist die geringe Spiegellebensdauer von nur wenigen Minuten. Deshalb kann ein Sonnenspiegel nur auf NEAs mit einer Größe < 250 m angewandt werden falls Δv < 0.1 mm/s beträgt. Wir diskutieren außerdem Möglichkeiten der Lebensdauerverlängerung des Spiegels, um das Einsatzgebiet auf einen größeren Bereich von NEAs zu erweitern.
机译：本文研究了太阳能收集器在与地球碰撞过程中近地小行星（NEA）的轨道偏转的物理极限。在数十年的预警时间内，NEA轨道速度Δv的微小变化（几毫米/秒）可能足以将碰撞路径改变为绕过地球的轨道，从而避免了局部甚至全球性的灾难。原则上，这可以通过携带大型太阳能收集器的航天器来实现。后者将阳光聚焦在NEA表面上，以蒸发表面材料，从而将连续的动量传递给NEA。我们对蒸发过程和蒸气膨胀进行建模，以表明该功能存在。通过对聚焦失准和集电极退化的分析，我们发现要维持运行条件需要付出相当大的努力。最重要的结果是收集器的寿命仅限于几分钟。因此，如果要求Δ_v<0.1 mm / s，则太阳能收集器可能仅适用于尺寸小于250 m的NEA。我们还讨论了延长收集器寿命的能力，并因此增加了NEA应用程序的范围。 Väwarnzeitvon Jahrzehntengenügteine geringeÄNE-BahngeschwindigkeitΔ_vum wenige mm / s，um die Kollisionsbahn in einen Erdvorbeiflug zuäändern，and somit eine lokalee gar。 Prinzipiell kann死于Raumfahrzeug erreicht werden，死于Sonnenspiegelträgt。与NEA-Oberflächefokussiert，Uberflächenmaterialzu verdampfen和dadurch einen kontinuierlichen的二等奖。NEA zuübertragen的二等奖。模范专家和国防部长，民政党议员。请分析von Fokusausrichtungsfehlern和Spiegeldegradation zeigt，作者是erfordblicher的erfordblich ist，又是bergeebsbedingungen zugewährleisten。达斯·威蒂格斯特·厄尔格布尼斯纪念日纪念日Deshalb kann ein Sonnenspiegel nur auf NEAS mit einerGröße<250 m Angewandt werden下降Δv<0.1 mm / s。您可以在明镜博物馆（MüglichkeitenderLebensdauerverlängerungdes Spiegels）上找到自己的作品。

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