Космический лифт и проблема дешевого вывода на LEO

Wyvern-2> Сергей, а влом посчитать? У меня Маткаду нету, а ексел такие цифры считать отказывается :F
Wyvern-2> Только ты допускаешь ОШИБКУ - в формуле не ПРОЧность, а МОДУЛЬ УПРУГОСТИ -у того же арамида он за 130ГПа.
Wyvern-2> Ник
Давайте параметры в формулу из Викпедии - посчитаю.

S.I.> Дык, объяснили ж что скорость крюка тоже 2км/с, поскольку центр масс летит много, много выше..

Один чёрт рывок будет, хоть и поменьше
А потом вся эта лабуда начнёт потихоньку валиться вниз

Wyvern-2>> Сергей, а влом посчитать? У меня Маткаду нету, а ексел такие цифры считать отказывается
Wyvern-2>> Только ты допускаешь ОШИБКУ - в формуле не ПРОЧность, а МОДУЛЬ УПРУГОСТИ -у того же арамида он за 130ГПа.
Wyvern-2>> Ник
S.I.> Давайте параметры в формулу из Викпедии - посчитаю.

Высота нуля - 6528км
Длинна до орбиты 20000км
Модуль упругости (Е^+) и плотность - выбери вот отсюдова: strelka.ftf2.tsu.ru/school/kfvkm/kfvkm.pdf - есть ВСЕ вида волокна и углеродное, и борное, и кремниевое и арамид
Начальное сечение - по вкусу

Ник

Механические свойства волокон
Вид волокна Плотность,
г/см3
Модуль
упругости, ГПа
Средняя прочность
на базе 10мм, ГПа
Предельная
деформация, %
Стекловолокно ВМ-1 2,58 95 4,2 4,8
Стекловолокно (М-стекло, США) 2,89 110 3,5 4,8
Плавленый кварц 2,21 74 6,0 -
Арамидное волокно Терлон 1,45 160 3,6 3,5
Арамидное волокно Кевлар-49
(США) 1,45 140 3,8 3,5
Углеродное волокно Кулон 1,9г\см³ 600ГПа 2,0прочность ГПа 0,4деформация %
Углеродное волокно Целион 1,77 530 4,3 1,8
Углеродное волокно М-50
(Япония) 1,9 500 2,35 0,5
Борное волокно B/W 2,5 394 3,5 0,9
Борное волокно Avco (США) 2,5 400 3,5 0,9
Борное волокно (ФРГ) 2,5 420 3,1 0,7
Алюминиевое волокно 2,7 70 0,29 -
Бериллиевое волокно 1,85 310 1,1 -
Вольфрамовое волокно 19,3 410 3,3 -

Есть т.н. ПАН-волокно (углерод) имеет 800ГПа и 1,4г\см³

Ник

Wyvern-2> Только ты допускаешь ОШИБКУ - в формуле не ПРОЧность, а МОДУЛЬ УПРУГОСТИ -у того же арамида он за 130ГПа.
Wyvern-2> Ник
К сожалению, нет-
Модуль упругости- это такая абстрактная нагрузка, при которой образец должен увеличить свою длину в два раза. Используется для расчета деформаций.
Трос должен быть сделан из материала с чрезвычайно высоким отношением растяжимости (предела прочности на разрыв) к плотности. Космический лифт будет экономически оправдан, если можно будет производить в промышленных масштабах за разумную цену трос плотности, сравнимой с графитом, и растяжимостью около 65-120 гигапаскалей.

Для сравнения, растяжимость большинства видов стали — около 1 ГПа, и даже у прочнейших её видов — не более 5 ГПа, причём сталь тяжела. У гораздо более легкого кевлара растяжимость есть в пределах 2,6—4,1 ГПа, а у кварцевого волокна — до 20 ГПа и выше. Теоретическая прочность алмазных волокон будет немногим выше.

Углеродные нанотрубки должны, согласно теории, иметь растяжимость гораздо выше, чем требуется для космического лифта. Однако технология их получения в промышленных количествах и сплетению их в кабель только начинает разрабатываться. Теоретически их растяжимость должна быть более 120 ГПа, на на практике самая высокая растяжимость однослойной нанотрубки была 52 ГПа, а в среднем они ломались в диапазоне 30-50 ГПа. Самая прочная нить, сплетенная из нанотрубок, будет менее прочной, чем ее компоненты. Нужно продолжать исследования по улучшения чистоты материала трубок и по созданию разных их видов.

При рассчете длины троса надо иметь ввиду, что он должен простираться выше центра масс системы - для равновесия.

S.I.> При рассчете длины троса надо иметь ввиду, что он должен простираться выше центра масс системы - для равновесия.

А надо ли? Зачем нам оставлять кран на 20000км? Пущай опускается до 250км, а потом, после отцепки груза, снова размотается и опять подниметься.

Ник

S.I.>> При рассчете длины троса надо иметь ввиду, что он должен простираться выше центра масс системы - для равновесия.
Wyvern-2> А надо ли? Зачем нам оставлять кран на 20000км? Пущай опускается до 250км, а потом, после отцепки груза, снова размотается и опять подниметься.
Wyvern-2> Ник
Да, но период обращения всего хозяйства (и орбитальная скорость) будет равен периоду обращения центра масс. Ежели у Вас длина троса 20000км, то грубо, центр масс крутится на высоте 10000км.
Или на верхнем конце противовес привязан? Тогда как на рычажных весах - плечо на массу = другое плечо на массу.

Кстати, Сергей, а телефон для разнообразия свой не дашь? (в мыло)

Ник

Ник, весь смысл Лифта в том, чтобы сбрасывать ИМПУЛЬС на нечто стационарное. В частности, на поверхность. Если ты в суборбитальном прыжке выведешь груз (кстати, и прыгать не надо - достаточно просто закрутить трос длиной порядка 1000 км так чтобы его окружная скорость была равна орбитальной минус скорость вращения поверхности - тогда конец троса будет приходит в точку на поверхности по геликоиде, кажется - как точка на колесе), то ты тем самым снизишь орбиту троса-подьемника, и ее все равно придется поднимать. При большом соотношении массы троса и груза снижение будет небольшим - но все равно будет!

Как вариант, можно пригнать на орбиту некий астероид и вместо поднятного груза спускать обратно куски астероида. Тогда снижения орбиты не будет. Но появится гемморой по стыковке груза, летящего со второй космической .

hcube> Ник, весь смысл Лифта в том, чтобы сбрасывать ИМПУЛЬС на нечто стационарное. В частности, на поверхность. Если ты в суборбитальном прыжке выведешь груз (кстати, и прыгать не надо - достаточно просто закрутить трос длиной порядка 1000 км так чтобы его окружная скорость была равна орбитальной минус скорость вращения поверхности - тогда конец троса будет приходит в точку на поверхности по геликоиде, кажется - как точка на колесе), то ты тем самым снизишь орбиту троса-подьемника, и ее все равно придется поднимать. При большом соотношении массы троса и груза снижение будет небольшим - но все равно будет!
hcube> Как вариант, можно пригнать на орбиту некий астероид и вместо поднятного груза спускать обратно куски астероида. Тогда снижения орбиты не будет. Но появится гемморой по стыковке груза, летящего со второй космической .
Ну если смогут пригнать астероид, то и лифт ненужен..
Снижение, конечно будет. И при этом возрастет орбитальная скорость.
А что будет с тросом после отпускания груза в верхней точке?

Wyvern-2> Кстати, Сергей, а телефон для разнообразия свой не дашь? (в мыло)
Wyvern-2> Ник
Надо подумать.

А кто сказал что импульс на Землю надо сбрасывать постоянно?
Можно сбрасывать путём периодического макания в океан плавучего якоря на конце нашей верёвки. О как!
А силу рывка регулировать автоматическим изменением конфигурации якоря.

а можно-ли сделать трос из магнитного сердечника
,обмотанного сверхпроводящим кабелем
- чтобы в результате МП сжимало бы
трос, не давая ему растягиватся ?

valture> а можно-ли сделать трос из магнитного сердечника
valture> ,обмотанного сверхпроводящим кабелем
valture> - чтобы в результате МП сжимало бы
valture> трос, не давая ему растягиватся ?
Не, нельзя- все боле-мене подходящие материалы немагнитные..

Вопрос знатокам: предположим трос вращается по элиптической орбите, с разностью высот перигея/апогея 500км. В перигее трос ныряет в атмосферу к нему цепляют груз. Апогей, естесно снижается, например на 250км. В следующем перигейном нырке груз сбрасывают, апогей опять поднимается. Поскольку за счет вращения Земли точка под перигем сместилась получается перемещение груза. За счет какой энергии?

valture> а можно-ли сделать трос из магнитного сердечника
valture> ,обмотанного сверхпроводящим кабелем
valture> - чтобы в результате МП сжимало бы
valture> трос, не давая ему растягиватся ?

Причем ЭЭ брать прямо...из пространства Через трос такой длинны будут течь токи в тысчи ампер.

Ник

valture>> а можно-ли сделать трос из магнитного сердечника
valture>> ,обмотанного сверхпроводящим кабелем
valture>> - чтобы в результате МП сжимало бы
valture>> трос, не давая ему растягиватся ?
S.I.> Не, нельзя- все боле-мене подходящие материалы немагнитные..


САМ трос, например, из арамида. На нем гирлянда дисков-магнитов. Вдоль троса обвиты тонкие токопроводящие жилы, питающие магниты. Усилие развиваемое дисками между собой равно растягивающему усилию на тросе на участке между ними...мама! Соответвенно трос вообще не несет практически никакой нагрузки! Он может быть одного сечения на всем протяжении, из любого практически материала.
А?

Ник

или на высоте 100-1000 км подвесить
в МП Земли промежуточную станцию ,
а выше - обычный лифт ...

Wyvern-2> САМ трос, например, из арамида. На нем гирлянда дисков-магнитов. Вдоль троса обвиты тонкие токопроводящие жилы, питающие магниты. Усилие развиваемое дисками между собой равно растягивающему усилию на тросе на участке между ними...мама! Соответвенно трос вообще не несет практически никакой нагрузки! Он может быть одного сечения на всем протяжении, из любого практически материала.
Wyvern-2> А?
Wyvern-2> Ник

да - чтото типа этого ...

кстати - хорошие постоянные магниты
способны удерживать вес в несколько
раз превышающий собственный ....

foogoo>> Ну и последнее, лифту придется где-то брать энергию, чтобы ехать. Всякие подсветки лазером будут работать только на относительно небольшом растоянии.
S.I.> Лифту- да, крану - нет, если в качестве противовеса использовать груз расположенный выше центра масс системы.

А где его взять-то? и потом вторая веревка нужна. А если веревки запутаются между собой? Потом еще эффект Кариолиса будет действовать уже на весь лифт, а не только на тележку...

foogoo>> И после подцепа груза, вся эта ерундень с веревкой начинает весело падать на землю.
S.I.> Ежели хреново рассчитать - так и будет. Если правильно - просто перейдёт на более низкую орбиту.

А смысл этого мероприятия в чем? Есть такой подлый закон природы - закон сохранения энергии называется. Либо придется топливо привозить и этот полу-лифт опять поднимать. Причем ровно столько топлива, сколько нужно, чтобы поднять на эту же высоту груз без чудо-лифта.

Какая-то извращенческая система получается. Вместо просто ракеты использовать ракету, лифт и снова ракету. Это наверное чтобы не скушно было?

S.I.>> Дык, объяснили ж что скорость крюка тоже 2км/с, поскольку центр масс летит много, много выше..
Fakir> Один чёрт рывок будет, хоть и поменьше
Fakir> А потом вся эта лабуда начнёт потихоньку валиться вниз
Или переходить на эллиптическую орбиту, которую придется корректировать.

Wyvern-2> Механические свойства волокон
Wyvern-2> Вид волокна Плотность,
...
Wyvern-2> Ник

Цену, цену еще посмотри!