Лифт. Только ТТХ, без дискуссий

Кто бы подсказал, какие высокопрочные материалы сейчас действительно используются промышленностью, какова их плотность (ро) и предел прочности на растяжение (сигма). Я пока что нашёл только углеродное волокно (сигма = 5,7ГПа; ро = 2000кг/м3), хотелось бы что-нибудь ещё...

Прочностные свойства некоторых волокон : Волокна Диаметр, микрометры Плотность, кг/м3 Предел прочности на разрыв, ГПа Удельная прочность, МПа*м3/кг Модуль Юнга, ГПа Удлинение, %
E-стекло 7 2500 3.5 1.4 72 4.8
Торнел 300 (графит) 7 1800 2.2 1.3 230 1.3
Кевлар 49 (армид) 12 1450 3.0 2.0 130 2.0
Бор(B/W) 140 2500 3.4 1.3 400 0.9


Титан ВТ-16 1050 - 1250 МПа 3-3.5 г/см3

Дюраль 350 - 400 МПа, 2,7 г/см3

Углеродное волокно 5000-6000 МПа, 1.5-2 г/см3

Кремний-Углерод 2500 МПа, 2-2.5 г/см3

Алмазная нить 7000 МПа, 1.5-2 г/см3

Сталь 1600-2200 МПа, 5.5 г/см3

Интересны данные по органическим волокнам. Шелк, скажем, или лен. Или пенька

Реально - кевлар, потому что дешевый, углеродное волокно - потому что прочное, и, возможно - природные волокна - потому что могут быть массово произведены с минимумом технологического оборудования.

Возвращаясь к лифту.
В руспейсе было предложено три варианта транспортной системы, альтернативной реактивному принципу движения :
- лифт - трос до ГСО с противовесом. Длина порядка 40 т.км.
- катапульта - вакуумированный тоннель, с выходом за пределами плотных слоев атмосферы. Длина порядка 2-3 т.км.
- ОрбитальнаяТранспортнаяСистема - растягивающееся кольцо по экватору Земли, содержащее в себе два (или более) противовращающихся (или нет) со сверхорбитальной скоростью несущих кольца. Или что-то альтернативное, но тоже вращающееся. К примеру - транспортные капсулы, идущие непрерывным потоком со сверхорбитальной скоростью. Длина тоже 40000 км.

Из этих вариантов, очевидно, самым доступным является катапульта, 'выстреливающая' раз в секунду, или в сутки упрочненный вариант шаттла, который после этого своим ходом возвращается обратно на поверхность. Единственный минус - необходимость сооружать по катапульте для каждого азимута пуска - раз, и повышенная смертность среди снежных людей и тибетских монахов - два, в силу того что каждый старт будет сопровождаться накоплением - выделением при проходе атмосферы энергии порядка сотен и тысяч тонн ТЭ, причем 'единомоментно'. Монахи, впрочем, вероятно выживут.

ОТС, не требующая таких жертв, однако, требует значительно более капитального строительствы, возможно, даже более капитального, чем лифт. В самом деле, можно представить себе лифт толщиной с палец, но ОТС толщиной с палец - это нечто необычное IMHO минимальный диапетр ОТ составит 30-50 см, с удельным весом 200-300 кг/погонный метр.

И, наконец, лифт - вершина конструкторской мысли, экспонентно расширяющааяся от поверхности до высоты в 36000 км, а дальше так же сужающийся до противовеса, под который, очевидно, придется пригнать подходящий астероид.

Есть мнения относительно 'лучшести' каждого варианта?

В США собираются построить лифт в космос
Само строительство ученые рассчитывают начать уже через несколько лет. Идея с виду проста: от платформы в океане до искусственного спутника Земли протягивается трос длиной 35 тысяч километров.

По этому тросу и планируется поднимать всевозможные грузы: от элементов орбитальных станций до пассажирских кабин с космическими туристами. О серьезности проекта говорит то, что разработчиками уже получен грант в полмиллиона долларов от НАСА.

Строить будут со Шри-Ланки, а трос протягивать позовут местных специалистов - факиров. С веревками у тех вроде хорошо получается... глядишь за пару лет смогут трос из корзинки на ГСО поднять

Строить же ГСО - лифт можно только одним способом - сверху. Ни один материал не выдержит строительства башни-основания на высоту более 30-50 Км, с разумным диаметром основания, даже с применением сотовых и 'плаващих' в воздухе конструкций. Этого, правда, хватит для того чтобы избежать штормов и так далее, но до ГСО еще далеко...

Вариантом ОТС являются дуговые системы. Но это тоже то еще шоу... и на высоту опять же от силы в сотню километров. Проблемой является поворот (радиус поворота, а точнее соотношение этого радиуса и радиуса дуги) несущего троса дуги в точке встречи с поверхностью. Хотя... как знать, может эта проблема и решаемая...

В космос - на лифте
12.08.2002 20:04 | CNews.ru
Компания High Lift Systems (Сиэтл, США) исследует возможность сооружения лифта, предназначенного для подъема в космос, сообщают "Известия" со ссылкой на BBC. На свои разработки компания уже получила от NASA грант в размере $570 тыс. Пока же фирма проводит двухдневную конференцию по поводу возможности такого смелого шага. Однако представители компании рассчитывают, что уже через несколько лет может начаться строительство самого лифта.
По словам одного из руководителей High Lift Systems Билла Эдвардса, возможность реализации такого проекта не столь фантастична, какой она может показаться на первый взгляд. Он считает, что, несмотря на то, что точные методы реализации проекта пока не ясны, через пару лет техника позволит всерьез задуматься о сооружении первого космического лифта.
Предполагается, что такой способ позволит тратить на запуск гораздо меньшие средства, чем сейчас. Хотя само сооружение лифта, по оценкам компании, обойдется примерно в $10 млрд. При этом г-н Эдвардс полагает, что та компания, которой удастся построить этот лифт первой, будет иметь огромное преимущество перед конкурентами.
"На протяжении следующих 15 лет могут появиться 10 лифтов, могут появиться огромные лифты, может быть даже "заброшен" трос на Марс, - заявляет руководитель High Lift Systems. - Там уже начнутся всякие замечательные капиталистические фокусы со снижением цен чуть ли не до нуля. Но тот, кто будет первым, - будет контролировать космос на протяжении следующего столетия". О том, что эти задумки не воспринимаются обществом в качестве бредовой идеи, говорит и полученный от NASA кредит, и тот факт, что на организованную компанией конференцию съезжаются представители Американского и Европейского космических агентств, а также представители инвестиционных компаний.
По словам представителя NASA Роберта Казановы, при всем потенциале этой идеи, технические и финансовые проблемы все-таки остаются. Г-н Казанова считает, что первый космический лифт сможет появиться никак не ранее, чем еще через пятьдесят лет.
"Известия" и BBC

Прежде всего - прямой выход на ГСО это уже немало. Всё-таки едва ли не основная часть грузопотока на орбиту.
Если сбрасывать груз на высоте меньшей, чем высота ГСО, то он будет выходить на эллиптическую орбиту с апогеем равным высоте сброса и перигеем пропорциональным высоте точки сброса. Затем апогейный импульс разворота плоскости и перигейный импульс уменьшения апогея - так можно выходить на любую орбиту, например солнечно-синхронную. Вес разгонного (точнее тормозного ) блока не имеет никакого значения, так как вес самого троса столь велик, что вес груза ничего не меняет.
Если сбрасывать груз на высоте, превышающей ГСО, то он будет выходить на орбиту более высокую, чем стационарная, и с опрелённой высоты будет выходить на межпланетную траекторию. Скорость в момент выхода регулируется также высотой точки сброса. Так что путь к любой планете открыт почти что на халяву. Кто там постоянно на Марс мылится ?
Лифт можно строить только на экваторе, на Шри-Ланке не получится.
Мелкая непринципиальная трудность: нижепролетающие спутники будут постоянно задевать за трос. А куда их деть, те же Навстары?
Принципиальная трудность: когда же в конце-концов изобретут материал требуемой прочности? И какова она вообще? Сколько ещё осталось до нужного значения? Во сколько раз (или на сколько порядков ) нужно увеличить прочность существующих тросов? Кстати, с этого вопроса Лазутченко начал этот топик, да токо ответа так и не последовало...

А! Как строить? Проще некуда! С геостационарного спутника одновременно опускать трос в сторону земли и вытягивать противовес в противоположную сторону. Чтоб равновесие было. Как трос за землю закрепят, противовес подальше отодвинуть, чтоб всё это дело натянулось и не болталось. Всего делов то - начать да кончить! Вот токо материальчик изобрести... Но чувствую, это как ракетное топливо с удельным импульсом 600 сек - очень нужно, очень хочется, а нету!

По-моему, всё наоборот: подходящий материал того и гляди изобретут (одни нанотрубки чего стоят), а вот "вся предыдущая космонавтика... будет лежать обломками у основания этого лифта" (неточная цитата из П. Маковецкого, "Зри в корень!").

Если, конечно, лифт будет НАСТОЛЬКО прочным, чтобы это выдержать...

Вот для этого нанотрубок не хватит

hcube>http://n-t.students.ru/ri/gl/ek[01-06].htm

hcube>Прочностные свойства некоторых волокон :

ГДЕ ТАМ эти таблицы?

Ник

Старый>А! Как строить? Проще некуда! С геостационарного спутника одновременно опускать трос в сторону земли и вытягивать противовес в противоположную сторону. Чтоб равновесие было. Как трос за землю закрепят, противовес подальше отодвинуть, чтоб всё это дело натянулось и не болталось. Всего делов то - начать да кончить!


Старый, все это практически дословно изложено в книге В. И. Левантовского "Механика космического полета в элементарном изложении" издания 1980 года:)


Вот токо материальчик изобрести... Но чувствую, это как ракетное топливо с удельным импульсом 600 сек - очень нужно, очень хочется, а нету!



Согласен

ratman>Хотя топик и озаглавлен "без дискуссий", похоже не суждено

ratman>Мои пять копеек:
ratman>1. для постройки лифта хорошо бы обеспечить господство в космосе (тот же астероид притащить)
ratman>2. для достижения упомянутого господства нужно облегчить до предела запуск на орбиту

ratman>Получается замкнутый круг: лифт нужен для доставки груза на орбиту, для постройки лифта нужно масштабное освоение космоса, а доставка груза на орбиту - необходимое условие освоения космоса.

ratman>То есть, если мы научимся закидывать груз на орбиту, то зачем нам лифт ? А если не научимся, то и лифт нам не построить.


Так что постройку лифта надо начинать с изучения конструкции синергетического воздушно-реактивного двигателя!

ratman> Получается замкнутый круг: лифт нужен для доставки груза на орбиту, для постройки лифта нужно масштабное освоение космоса, а доставка груза на орбиту - необходимое условие освоения космоса.
Не совсем так. Лифт необходим для обеспечения массового грузопотока Земля-ГСО. Для решения существующих задач космонавтики - использование околоземного пространства спутниками и исследования космоса - в таком грузопотоке нет необходимости. Лифт(ы) оказывается необходимым лишь для широкомасштабного освоения космоса. А для осуществления столь масштабного освоения необходимо начачинать с меньшего, или задача окажется не "по-плечу". Но и "меньшая" задача - это все равно задача освоения, ни для чего другого лифты не нужны. Т.е. нужно решить, собираемся ли мы что-то и что именно осваивать за пределами Земли. Если нет - то нет смысла в лифтостроительстве. Причем, любое освоение первоначально требует тщательного исследования объекта освоения. Эта задача кроме времени потребует большего, но все же не массового грузопотока. Да и начальные этапы освоения позволят обойтись, как более менее традиционными средствами доставки груза на орбиту, так и дополнительно, например, использованием ЭМ катапульт.
Готовность к строительству лифта - это не только возможность изготавливать материалы требуемой прочности, но и востребованность массового грузопотока и умение перемещать в межпланетном пространстве сверхмассивные объекты (астероид(ы) для противовеса и в качестве сырья для производства материалов строительства).

Проще, говорите?.. Решите, вам вояки большое спасибо скажут. За умение...

Кто сказал: "лифт пока не нужен"? Правильно! Золотые слова! Пока обычные ракеты успешно справляются со своими обязанностями и даже на всех работы не хватает. В ближайшие лет 50 никаких лифтов не будет и в помине. Даже странно, что за народ собрался в той фирме, которая через 10 лет собралась приниматься за дело? Имхо - либо фанатики либо шарлатаны.
А как приятно помечтать! МКС, Хаббл и прочее перетащат прямо на ГСО, разместят там рядом с этим узлом, будут туда учёные на пассажирском лифте ездить. А потом на космическом скутере спутники объезжать, приборы менять.
Чтоб нижелетающие не врезались в трос сделать просто. Надо выводить их на кратные орбиты, чтоб наземная трасса не проходила над точкой стояния лифта. Те что уже есть (пару тысяч спутников и ракетных ступеней и неск. тыс. фрагментов) придётся както вымести с орбиты. Но ничего, выметут, это и вправду легче, чем построить сам лифт. Опять же почти все находятся на высотах менее 1500 км, довольно близко. Можно на худой конец первые 5% высоты лифта окружить защитой, способной выдержать удар двухтонной второй ступени к примеру Космоса-3М со скоростью 7 км/с. А чего нам? Строить так строить!

avmich>По-моему "вся предыдущая космонавтика... будет лежать обломками у основания этого лифта" (неточная цитата из П. Маковецкого). Если, конечно, лифт будет НАСТОЛЬКО прочным, чтобы это выдержать...
Значит специальный диспечерский центр нужен, чтобы движение ВСЕХ спутников ниже ГСО следил и вовремя корекций их орбит делал. И чтобы весь достаточно крупный космический мусор заранее почистили... В общем задача не простая, но решимая (Во всяком случае проще, чем создание самого лифта).