Vraag:
Kan een gedeeltelijke ruimtelift praktisch en nuttig zijn?
Paul A. Clayton
2013-07-17 19:14:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zou het technologisch en economisch praktisch zijn om een ​​ruimtelift te bouwen en te bedienen die alleen transport verzorgde tussen lagere en hogere orbitale paden?

Zo'n mechanisme zou slechts enige van de problemen met een vaste baanlift en zouden andere problemen introduceren, zoals het moeten aanmeren met een platform dat met een andere snelheid beweegt dan de lokale orbitale snelheid.

Enigszins gerelateerd

Welke technologische barrières moeten we overwinnen om een ​​ruimtelift te bouwen?

Andere methoden voor voortstuwing dan raketten om de atmosfeer van de aarde te verlaten? ( SF 's antwoord noemt een "gedeeltelijke ruimtelift" die een voor jet toegankelijk platform koppelt aan LEO.)

Een ander voorgesteld model is om een ​​ronddraaiende ketting in een baan om de aarde te gebruiken om een ​​lading in een lagere baan te vergrendelen en deze naar een hogere baan te draaien, waarbij ook het momentum bij het loslaten wordt overgedragen.
Drie antwoorden:
#1
+18
PearsonArtPhoto
2013-07-17 19:40:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kortom, nee. De reden is dat verreweg het moeilijkste deel van het bereiken van de ruimte het bereiken van een lage baan om de aarde is. Zoals het gezegde luidt: als je dat eenmaal hebt gedaan, ben je halverwege ergens.

Het zou moeilijk zijn om de lift op niet-verankerde locaties te laten staan. Bovendien zou het knoeien met de snelheid die nodig is om op elk van deze locaties te komen, en uiteindelijk zou het niet erg praktisch zijn.

Gezien dit is het meest praktische dat op deze manier kan worden gedaan zou zijn om een ​​heel groot platform bovenop een berg te bouwen en het object naar de top van het platform te tillen om te lanceren. Dat geeft heel weinig theoretisch voordeel, hoewel het wel de windweerstand en dergelijke vermindert.

Er is echter een systeem dat zou kunnen helpen als je eenmaal een baan hebt bereikt, met behulp van magnetische kabels. Ik zal niet de moeite nemen om alle fysica uit te leggen, maar ik zal je verwijzen naar Space Tethers, waar het verder wordt besproken, en ook een afbeelding van hun website geven die het verder laat zien.

enter image description here

Heel interessant - ik wist niets van die "gebruik de aarde als stator, ketting als rotor" -benadering. Natuurlijk zou TANSTAAFL op de een of andere manier elektriciteit moeten produceren voor de kettingstroom, maar dat is nog steeds veel netter dan ionenjets of iets dergelijks.
Ze probeerden stroom te produceren door de aarde eens als stator te gebruiken in een spaceshuttle-missie, maar de kabel brak. http://science1.nasa.gov/missions/tss/
@SF. Zonnezeil om de baan te verhogen >> magnetische / geleidende ketting in 'generatormodus' om elektriciteit te produceren, opgeslagen aan boord (wrijvingsloze vliegwielen of supercondensatoren) >> voeden stroom terug in de ketting in 'motormodus' om tegen het aardmagneetveld te manoeuvreren. 'Easy as Pi', toch?
@hunter2: Theoretisch. In de praktijk is een zonnezeil heel erg zwak - om zoiets massiefs omhoog te brengen, heb je er vele km ^ 2 van nodig. Bovendien zou het niet werken in de schaduw van de aarde, en zou het duwen in plaats van trekken als het zich aan de zonzijde bevindt - het zou alleen 's ochtends en' s avonds werken. Gewoon de kabel door zonnecellen voeden om hem te laten bewegen, zou efficiënter zijn.
@SF. Ja, denk ik. Tot op zekere hoogte - het is in ieder geval denkbaar dat het op een gegeven moment zinvol zou kunnen zijn om een ​​* enorm * zeil te bouwen / inzetten in plaats van een zeer grote reeks panelen (vooral als je de panelen op aarde maakt met ongeveer methoden). Als je de andere kant op gaat, zou het misschien handig zijn voor microsats - maar dan kom je misschien wel langs met een soort batterij / brandstofcel (en aanmeer je met een moederschip voor herstel of bevoorrading) (of PV, maar het punt was dat voor een piepklein zat, zou je niet al te gek-groot een zeil nodig hebben).
Als je bestemming LEO is, helpt een orbitale ketting niet veel. Als uw bestemming GTO, LTO of MTO is, kan een orbitale ketting een ENORM voordeel bieden. Gezien de massafractie van de bovenste trappen 50% of minder loopt, verdubbelt tethering door een tweede trap zonder raketbrandstof effectief het laadvermogen van je aarde-naar-LEO-booster. Er zijn veel kettingconcepten; elk moet onafhankelijk worden geëvalueerd, waardoor uw vraag te breed wordt en elk eenvoudig antwoord inherent gebrekkig is. Als een van de voorgestelde kabelconcepten zou kunnen worden geïmplementeerd, zouden de lanceringskosten buiten LEO sterk worden verlaagd.
Link is nu dood. :(
Scott Manley geeft wat informatie over het lanceren vanaf een berg. https://www.youtube.com/watch?v=RsbDRDFVObE
#2
+10
SF.
2013-07-17 19:46:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Praktisch en nuttig - ja. Economisch haalbaar of technologisch mogelijk? Weet ik niet zeker.

Er zijn vast niet zo veel materialen nodig die zo ongelooflijk duurzaam zijn als de "volledige lift". Vliegtuigen met straalmotor zijn aanzienlijk goedkoper en gemakkelijker te bouwen en te bedienen dan voertuigen met raketaandrijving. Eenmaal in LEO kan elk voertuig een lage stuwkracht en energiezuinige voortstuwing inschakelen, zoals een zonnezeil, en de zwaartekrachtput van de aarde verlaten tegen een fractie van de kosten van de overeenkomstige straalaandrijving. In wezen zou dat de voordelen van een ruimtelift opleveren op het deel van de reis waar de voordelen er het meest toe doen - tussen de atmosfeer (waar straalmotoren werken) en de LEO (waar orbitale motoren werken). Momenteel wordt dat gat overbrugd met raketstuwers die gewoon extreem duur zijn.

Dat levert veel voordelen op. Nu voor de problemen: de problemen van het afleveren van enkele honderden kilometers van een ruimtetouw in de baan opzij (we zijn daar geweest met een klassieke ruimtelift) we hebben werkelijke luchtweerstand en geen anker dat eraan zou trekken en energie zou leveren, plus elk een voertuig dat omhoog rijdt, zou het naar beneden trekken. Dat ding zou zichzelf niet ondersteunen zoals een klassieke ruimtelift, het zou zijn eigen voortstuwing nodig hebben om het drijvend te houden. (OTOH, brandstof voor genoemde voortstuwing zou door dezelfde vliegtuigen kunnen worden geleverd, en het zou elk van de nette "orbitale motoren" kunnen zijn, zonder de lastige raketten). Het hele probleem zou zijn om de lading met supersonische snelheden in de stratosfeer te dokken. Ik ben niet zeker van de meteorologie van de stratosfeer, maar ik denk dat het lastig kan zijn (niet erger dan tegen de klassieke ruimtelift). En uiteraard zouden de gebruikskosten aanzienlijk hoger zijn dan van een klassieke lift die efficiënte elektromotoren zou kunnen gebruiken om lading van de grond ver buiten de geostationaire baan te brengen - terwijl jets een orde van grootte goedkoper zijn dan raketten, laten elektromotoren jets ver achter in termen van energie efficiëntie = operationele kosten.

Nog een probleem: de actieve voortstuwing kan niet voor langere tijd mislukken. In het geval van een klassieke lift zou hij daar zonder problemen volledig inert blijven. In het geval van de gedeeltelijke, zou het vallen. Als langdurige reparaties nodig zijn, kan het naar een hogere baan worden gedreven, zo hoog als nodig is, en daar na verloop van tijd worden gerepareerd, maar onverwachte fouten zouden het eenvoudigweg vernietigen.

Enkele dingen om te overwegen: 1) als elk pond dat nodig is voor de skyhook (zie mijn antwoord) verschillende ponden compenseert die vereist zijn voor andere voertuigen, heb je minder materiaalnet nodig. 2) Het is niet nodig om de skyhook op een plaats te plaatsen waar deze zou kunnen slepen of opnieuw moet worden opgestart. 3) De energie die de skyhook overbrengt, kan worden aangevuld door elektrische aandrijving op zonne-energie - die zeer efficiënt is (hoge ISP) en zeer weinig reactiemassa vereist.
@Erik re: # 2, het ISS heeft een boost nodig, dus ik denk dat het redelijk is om aan te nemen dat een (LEO) orbitale / baanbrekende ketting dat ook zou doen
Het ISS bevindt zich in een zeer lage baan, zodat de shuttle er kon komen. U kunt zich in een hogere LEO bevinden en niet zo vaak een reboost nodig hebben.
@Erik: hoe lager de baan, hoe nuttiger het touw. Er was ergens een andere vraag die de energiekosten van verschillende delen van de reis opsomde, Earth-LEO was ongeveer net zo duur als LEO-Moon. Hoe lager je het zet, hoe nuttiger het is.
Dat is waar. Een hogere ketting vereist meer prestaties van het lanceervoertuig.
#3
+7
Erik
2013-07-19 03:01:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dit is een heel praktisch en nuttig idee. Het wordt vaak een skyhook genoemd en het Wikipedia-artikel bevat veel nuttige informatie en links erover.

Waarschijnlijk de meest bruikbare eigenschap van een skyhook is dat het de mogelijkheid heeft om orbitaal momentum op te slaan over tijd via elektrische voortstuwing en breng het snel over naar een 'vastgehaakt' ruimtevaartuig - waardoor de behoefte aan drijfgas en de bijbehorende massa wordt verminderd.

Naar LEO komen is het moeilijkste deel om de ruimte in te gaan en dat geldt brandstof die je nodig hebt om verder te gaan dan LEO. Dus iets dat dit zou kunnen verminderen, is erg waardevol.

De grootste uitdaging hier is waarschijnlijk het verbinden van een voertuig op een suborbitaal traject naar het einde van de skyhook. Het rendez-vous zou niet moeilijk zijn, maar je krijgt maar één kans, vermoed ik.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...