Mass driver på Månen

En ide för gruvdrift på Månen är att skjuta upp mineraler med en elektromagnetisk kanon upp till Lagrange punkt 5 där en mottagare fånga upp mineralerna som konstruktionsmaterial. Accelerationen från en sådan massdriver är teknisk görbart men ingenstans står nånting om hur man ska hantera momentet i materialet i L5 punkten. Borde man inte vara tvungen att ha ett impulsmoment i L5 punkten för att ändra banan så att materialet stannar kvar i en ny bana, annars borde materialet fortsätta i en elliptisk bana för att till slut landa i ursprungspunkten på Månen.

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

ÄR det nån slag gravitationell effekt som gör att material inte behöver impulskorrigeras i L5 punkten?

Jo, som du säger så antingen måste man ju kompensera för momentumet i en riktning med lika mycket i motsatt riktning, eller så kan man ju skicka upp partiklarna med just det momentumet som krävs för att partiklarna ska nå just till den punkten, där jag antar att Lagrangepunkt 5 är någon form av stabil omloppsbana eller gravitationscentrum mellan himlakroppar.
Eller missförstår jag frågan?

Högst relevant kopplat till just "impuls" är att tidsderivatan av hastighet(impuls är ju integralen av en kraftverkan och tiden den verkar, eller derivatan av momentum per derivatan av tid, eller nått liknande...) ju är acceleration, och informellt så kallas tidsderivatan av acceleration för "snap", där tidsderivatan av "snap" kallas för "crackle", där tidsderivatan av "crackle" kallas för "pop". Mycket viktigt.

Problemet är att skickar man upp nåntig från månytan med en accelerator kommer den att beskriva en elliptisk bana. Man måste således välja en bana som skär i L5 punkten. Men när den skär i L5 så har den inte rätt hastighet eller moment. För att hamna i L5 måste momentet ändras annars kommer den bara fortsätta i sin egen bana. En kurskorrektion behövs som kräver massa och energi.

Men det kanske finns nån mystisk gavitationell effekt som gör att materien fastnar i L5? Jag har inte hittat nån bra beskrivning i detalj hur tanken är att använda acceleratorer på månytan för att få månmaterial i omloppsvana till Lagrange 5.

Det har funnits ideer om att skjuta upp materia från jordytan i gigantiska kanoner och problemet är liknande. Även om man skulle kunna bygga en jättekanon med projektiler som har omloppsastighet så måste projektilen göra en kurskorrektion annars kommer projektilen obönhörligen att krascha på jordytan efter ett varv då ellipen som projektilen beskriver går rakt igenom jordytan.

Ja, det som fångar upp massan i L5-punkten kommer ju få ett bidrag av massa från den uppfångade massan, så rymdskeppet låt säga, måste antingen bromsa in något så den möter och tar tillvara på lite av momentumet från den uppskjutna massan för att återkomma till den stabila punkten, eller då gasa på lite om rymdskeppet fångar massan något för sent, för att då återkomma till den stabila banan så.
I teorin så finns det en punkt som den uppskjutna massan precis skär i rymdskeppets omloppsbana, utan att dess tillförda massa rubbar rymdskeppets omloppsbana, men det är en teoretisk punkt som omöjligen skulle gå att träffa konsekvent i praktiken, så rymdskeppet måste kurskorrigera lite då och då ändå. Men i teorin skulle rymdskeppet exakt kunna fånga upp en massa med momentum lite i vinkel längst med rymdskeppets omloppsbana och lite upp mot, men i praktiken så måste man ju balansera allt lite hela tiden då ingenting är perfekt.
Man måste ju skicka iväg massan horisontellt från himlakroppsytan, så men skickar ju inte upp den, rakt ut från radien, utan i rotationsriktningen, bort över horisonten.

https://sv.m.wikipedia.org/wiki/Hohmannbana
Notera att den andra impulsen som en raket skulle kräva för att stanna stabilt i geostationär bana då skulle balanseras av massan från rymdskeppet istället.

Edit. Det ska tilläggas att det här är ett svårare problem än jag gör det. Å ena sidan så behöver man tänka på SR, å andra sidan så lägger man ihop momentum som om massorna är inom samma delade system, där man istället kör SR på massornas delade masscentrum, vilket måste göras både med rymdskeppet och himlakroppen om den kommer från denna, himlakroppen och massan man skickar upp och massan som skickas upp och rymdskeppet.

Det finns ju stora mängder syre. Kanske man kan använda en del av detta syre för att driva jonmotorer som får korrigera banan. Är verkligen irriterad på att det inte finns någon djupare förklaring hur de har tänkt transportera material från månytan med acceleratorer.

Är syre laddat? Annars går det driva jonmotorer med vilken joniserad gas som helst och är den inte joniserad innan så kan man jonisera den precis innan intaget till acceleratorn. Det kallas för "seeding", man skickar ut en liten mängd joniserat material innan intaget. Det krävs inte mycket, några procent av gasen behöver bara vara joniserad då friktionen inom gasen ger verkan på den ickejoniserade gasen också.
Men det går naturligtvis bra och är nog att föredra.
Acceleratorerna fungerar på olika vis, elektrisk potential och Lorentzkraft är det vanliga. Magnetohydrodynamiska acceleratorer, MHD-accelerator kan man söka på för att läsa mer om hur de fungerar. Mycket coola.

Normalt används Krypton eller Xenon till jonmotorer, Alla gaser inklusive ädelgaser kan joniseras som plasma, men man vill helst ha tunga atomer för att få störst verkningsgrad. Ädelgaserna är bättre då de inte korroderar jonmotorn så mycket. joniserat syre är är väldigt reaktivt och kommer att korrodera motordelarna fortare och ger sämre verkningsgrad då atomen är lättare en Xenon. Men då dyre finns i rikliga mängder så kanske man blir tvungen att utveckla motorer som kan hantera joniserat syre. Många satelliter använder numera jonmotorer med Xe, eller Kr men kraften är låg från varje motor.

L-punkterna är lösningar till det begränsade trekropparsproblemet där man har en lokalt metastabil lösning. Man har helt enkelt en punkt där gravitationspotentialen lokalt är platt. En testpartikel (den lätta parten i det reducerade trekropparsproblemet) som inte startar i vila exakt i L-punkten kommer att librera, oscillera på ett visst sätt, runt L-punkten och utan friktion eller någon annan dissipativ process kommer inget att stoppa librationen utan den kommer att fortgå. Det finns en övre gräns för hur stort moment som testpartikeln kan ha för att stanna i denna metastabila rörelse och om det överskrids så fortsätter bara testpartikeln i en bana precis som vilket celest objekt som helst. Testpartikelns massa måste också vara försumbar i förhållande till de övriga två kropparnas, men det torde inte vara något problem med jorden, månen och den lilla mängd material som vi skulle kunna skjuta upp.

Jag tyckte att den här länken gav en ganska kompakt men ändå lättförståelig genomgång av problemet.

Tack, jag tror du förstod vad det jag var ute efter, länken var rätt så tung matte ska försöka förstå, Kort fråga tror du det vore möjligt att skjuta ut material från månytan med en accelerator i en bana på ett sånt sätt att materialet skulle "fångas" in stabilt i L5 utan att det behövs bankorrekton?

Kort och förenklat svar: nej. För att komma från månen till L5 krävs det (såklart) en hastighet skild från noll och även om hastigheten kan vara nära noll vid L5 för någon knepig bana så är den inte precis noll utan bankorrektion. Det går att visa det med lite analytisk mekanik, men mycket förenklat så tillåter inte bevarandelagarna att vi bara stannar av oss själva i tomma rymden. Vi kommer alltså fara förbi L5 och om den kinetiska energin är låg nog i förhållande till potentialbrunnen (som har en rätt speciell form) kommer vi librera kring L5, annars dånar vi bara vidare. Vi kan alltså komma rätt nära men inte stå stilla där utan korrektion.

Ja, Xenon är ju en ädelgas. Anledningen till att den ofta anänds är inte på grund av högre verkningsgrad, den kan vara densamma med lättare och snabbare reaktionsmassa, utan som du säger korrision men även då den har låg joniseringsenergi(första) samt att man får längre impuls då man kan bära med sig mer reaktionsmassa per volym, med det trycket man nu har det lagrat i. Joner är inte plasma och när man använder jondrift med gas eller vätska så räcker det om en liten andel är joniserad, på grund av friktionen med icke joniserad gas eller vätska som sagt. Använder man plasma så är Lorentzkraftbaserad accelerator att föredra framför Qoulombkraftsdriven då man kan använda bägge laddningar direkt, utan att dela upp plasman i något tidigare steg som brukar energi till acceleration i tvärgående riktning.
Det finns elektrodlösa Lorentzkraftdrivna magnetohydrodynamiska acceleratorer, så korrision behöver inte vara något problem.
Stor kraft är inte dessa motorers fördel, utan den långa tiden kraften kan verka.

Jag skrev någonting likt att man i teorin kunde fånga upp massan i en stabil omloppsbana utan att rubba denna. Detta äro f-f-orätt. Det går att balansera med ett kontinuerligt flöde av massa(minst två, knuff och broms), inte en enskild massa. Osmiumkaka har i vanlig ordning naturligtvis rätt!

Ok Men om ett objekt har en hastighet som ligger innanför det området som avgränas av gravitationsbrunnen i L5 så antar jag att objektet kommer att sick-sacka sig runt lite random. Har man många objekt så kan jag tänka mig de kommer att bete sig som en bisvärm i L5 området.

här fanns en länk där man beskriver en massdriver på Månen just för att skjuta upp materia till L5 men dom undviker problemet att fånga in objektet. Teknologin känns ändå inte avlägsen då amerikanska marinen i dag skjuter projektiler elektromagnetisk i samma hastighetsområdet som skulle krävas på månen för att nå omloppsbana. En massdriver på Månen an göras flera 100meter lång så accelerationen behöver inte vara lika hög som Marinens experiment.

https://www.space.com/36442-could-moon-miners-use-railguns-to-launch-ore-into-space.html

Ett problem kan vara att varje projektil som skjuts ut måste föra med sig en egen jonmotor som korrigerar kursen nära L5.