Космический лифт и проблема дешевого вывода на LEO

alex_zeed> Ухтышка - тема про лифт ожила...

alex_zeed> Но! Мысли о "более альтернативных" методах все же не исчезают насовсем. Поэтому давайте и вам подкину, вдесятером можно накритиковать намного больше, чем сам себя
alex_zeed> Итак, космический лифт. Только коротенький. Трос несколько сотен км. Выпущен с искусственного спутника земли, вращающегося по эллиптической орбите. Раскручен вокруг этого спутника в плоскости орбиты с частотой существенно выше частоты обращения спутника вокруг Земли. Собственно скорость вращения подобрана так, чтобы конец троса в перигее орбиты спутника имел по отношению к поверхности Земли достаточно низкую скорость (в идеале нулевую, но устроит любая скорость, достижимая самолетами с обычными ТРД).

Это вариант тросовой системы - Космический лифт и проблема дешевого вывода на LEO [Wyvern-2#30.11.06 19:18] причем не самый лучший

Ник

kost2> не... вся эта возня из-за 30 км. не стоит выеденного яйца. IMHO. Воздушная акробатика, постоянно действующие движки... это как ракета, только медленная т.е. сложение недостатков.

Ну вообще-то тут дело как-бы не в 30 км, а в "бесплатном" достижении скорости 15-20 км/сек - а это уже немножко повкуснее... И сделать это можно на существующих технологиях, хоть из стали (наверное лучше из кевлара, но его вроде в вакууме защищать нужно, пишут что разлагается).

kost2> Вся фишка в материалах. И мое мнение неизменно - ближайшие год-два материал будет. Вот тогда-то все только и начнется.

Посмотрим. С лифтом тоже между прочим не все так шоколадно. Ветровые нагрузки, температурные на большой высоте... Хотя и заманчивая штукенция конечно.

Wyvern-2> Это вариант тросовой системы - Космический лифт и проблема дешевого вывода на LEO [Wyvern-2#30.11.06 19:18] причем не самый лучший

На Самый Лучший и не претендую А можно парочку конкретных недостатков предложенной мной системы по сравнению например со спутником, вокруг которого трос не вращается, а просто висит? Собственно моя система оптимизировалась под снижение скорости и термической нагрузки конца троса в атмосфере. Спутнику с тросом, у которого конец троса летит в атмосфере даже на высоте 20 км со скоростью 2 км/с, трос нужен не простой, а с охлаждением...

Да, я полностью согласен с тем, что ракету заменили на ракету+лифт+ракету. Но эти две ракеты - разные, и объединить их в одну нельзя. У первой ХС может составлять 1 км/с или даже меньше. Поэтому процент ПН в весе этой ракеты не радовать не может. А у второй "ракеты" - ионник или плазменник. Который опять-таки радует нас высоким процентом ПН для данной (уже высокой) ХС. В общем, есть надежда что удастся выводить объекты на высокие и даже гиперболические по отношению к Земле орбиты с расходом рабочего тела как минимум меньше массы ПН. Прямо с поверхности Земли и без помощи ядреных движков. Которые, если будут, будут включаться подальше от Земли, для полетов к другим планетам.

Ладно, вот проявится какой-нить просветик на работе или на выходных - нарисую я программку моделирования динамики данной системы... Вот тогда можно будет поговорить о характеристиках...

О надежности троса против метеоритов. Видели на старых парусниках канаты, протянутые параллельно и соединенные поперечными перемычками? Вот такая конструкция с десятками тросов, шириной в километр, мне кажется наиболее надежной. Метеорит любого размера, хоть целый спутник, порвет только один или в самом тяжелом случае несколько тросов. Сочленения тросов универсальные, легко соединяемые-разъединяемые. Ну и роботы ремонтные нужны само собой.

Да, а нет ли у кого в электронном виде этой заманчивой книжки: "Иванов В., Купреев С., Либерзон М. Космические тросовые системы. Некоторые аспекты практического пользования"? Хотя надо посмотреть чем они там берут оплату - может и заказать можно.

Wyvern-2>> Это вариант тросовой системы - Космический лифт и проблема дешевого вывода на LEO [Wyvern-2#30.11.06 19:18] причем не самый лучший
alex_zeed> На Самый Лучший и не претендую А можно парочку конкретных недостатков предложенной мной системы по сравнению например со спутником, вокруг которого трос не вращается, а просто висит?
Сходу:
- трос испытывает центробежную нагрузку
- необходимо контроливать на предмет посторонних объектов и пространство снизу и сверху, причем в динамике
- трос висеть может долго, а вот при вращение он в нижней точке только ограниченное время



Ник

Wyvern-2> Сходу:
Wyvern-2> - трос испытывает центробежную нагрузку

Основной вопрос. Считать надо. Более того, может "случайно" оказаться что нагрузка эта эквивалентна нагрузке на трос классического лифта (при условии нулевой скорости в точке "клевка"). Т.к. насколько короче трос, примерно настолько же там выше ускорение. Хотя вроде поменьше должна быть нагрузка...

Wyvern-2> - необходимо контроливать на предмет посторонних объектов и пространство снизу и сверху, причем в динамике

"У носорога плохое зрение, но при его весе это не его проблемы"
Если трос такой как я написал - два десятка тросов, разнесенных в ширину на километр-два и регулярно связанных перемычками, и запас какой-то есть (штук 5 тросов из 20 можно оборвать), то он выдержит столкновение с МКС . Главное - обеспечить на центральном спутнике хранилище запасных сегментов троса и их быструю доставку. Для защиты от столкновений с любого направления можно делать конструкцию не плоской, как на парусных кораблях, а круглой (цилиндрической) с помощью кольцевых ферм - прочность им нужна не сильно большая.

Wyvern-2> - трос висеть может долго, а вот при вращение он в нижней точке только ограниченное время

А это вообще может быть и не недостаток, а достоинство Можно снизить точку подхвата груза до высоты, достижимой самолетами (висяще-летящий трос будет в атмосфере греться, а висящий с геостационара ненамного проще привязного). Хотя трос, висящий с геостационарной орбиты (либо со слабо эллиптической с периодом 24 часа) с электрическими движками малой тяги на нем тоже заслуживает рассмотрения - действительно, во многом он лучше спутника-карусели. Опять считать надо. Но ведь длиннющий он... И на нем обязателен именно лифт, тогда как "карусель" многие грузы может швырять не таская по тросу.

Wyvern-2>> Сходу:
Wyvern-2>> - трос испытывает центробежную нагрузку
alex_zeed> Основной вопрос. Считать надо.


И никак иначе. Но точно можно сказать, что нагрузка будет БОЛЬШЕ, чем на свободновисящий

Wyvern-2>> - необходимо контроливать на предмет посторонних объектов и пространство снизу и сверху, причем в динамике
alex_zeed> "У носорога плохое зрение, но при его весе это не его проблемы"
Это расскажешь хозяевам сбитого военного спутника

Wyvern-2>> - трос висеть может долго, а вот при вращение он в нижней точке только ограниченное время
alex_zeed> А это вообще может быть и не недостаток, а достоинство Можно снизить точку подхвата груза до высоты, достижимой самолетами (висяще-летящий трос будет в атмосфере греться, а висящий с геостационара ненамного проще привязного).

В АТМОСФЕРУ НИ НОГОЙ! Ниже 80-100км - и писец полярный сразу. Ты думаешь, что любой трос при входе со скоростью в километры/сек в атмосферу так и останется прямым и целым?

Кроме того - не совсем правильно IMHO понял (да и я тоже ) сам ПРИНЦИП.

Ник

ratte07> Про "цепляется к тросу" можно поподробнее?

"Не грузите меня тактикой"(с) Мудрый филин

Ник
P.S. Рывка можно полностью избежать

ratte07>> Про "цепляется к тросу" можно поподробнее?
Wyvern-2> "Не грузите меня тактикой"(с) Мудрый филин

Очень разумно.

Wyvern-2> Ник
Wyvern-2> P.S. Рывка можно полностью избежать

Не в рывке дело. Во времени контакта.

Wyvern-2> Итак:
Wyvern-2> у нас летит на высоте 500км по круговой орбите спутник весом 20 тонн, представляющий собой катушку с 18 тоннами динемовского троса. Он начинает разматывать катушку, опуская конец троса вниз (см. эксперимент "Фотон"-"Фотино") При этом: сама катушка облегчаясь уходит вверх, набирая скорость, а конец вниз - скорость теряя. Полностью размотанный трос имеет нижний конец на высоте 100 км летящий со скоростью 2км/сек и верхний на высоте 5000км с орбитальной скоростью для этой высоты.

Это не совсем так наверное - орбита останется круговая 500 км, она не меняется от изменения формы спутника. И центр масс троса останется на высоте 500 км (ну это если мы не применяем интересные эффекты магнитного разгона об магнитосферу Земли). Поэтому орбиту исходную надо брать повыше.

Wyvern-2> Для ясности разрежем трос на мелкие участки. Каждый участок летящий с орбитальной скоростью является просто спутником - между этими участками нет никакой силы , они для каждого из соседних не весят ничего Нижние же участки, имеющие скорость меньше орбитальной, представляют собой как бы баллистические ракеты в апогее траектории - в первый момент они тоже не имеют веса - дальше Земля-матушка пытается их "уронить" - но, что характерно - с силой всегда меньшей их веса на Земле

Полностью согласен. Но уточню - с орбитальной скоростью летит только один участок - возле ЦМ троса. То что ниже - тянется к земле, то что выше - стремится улететь вверх. В целом равновесие. И еще. Центробежная сила (а это именно та сила, которая держит тела на орбите) пропорциональна квадрату скорости. Поэтому при скорости 2 км/с на орбите 100 км она будет составлять не более 10% от веса тела. Так что на нижний конец троса действует почти полная сила тяжести.

Wyvern-2> Далее с Земли стартует обычная одноразовая РН - только с невероятным соотношением масса стартовая/масса конечная - 50-60%, ибо ей надо только подняться до 100км со скоростью всего 2 км/сек. Там ПН в те же 20 тонн цепляется к тросу и трос начинает *плавно сматываться.

Ой, а вот тут у нас беда вышла. Плавно смотаться не успеем Мы к телу массой 20 тонн и орбитальной скоростью, соответствующей его орбите прицепили тело массой 40 тонн и скоростью 2 км/с, которая однозначно ниже, да еще и здорово сместили вниз ЦТ. Поэтому в целом 60-тонное тело получает серьезный недостаток орбитальной скорости и быстро падает на Землю...

Можно и по-другому рассудить. Мы знаем что 40-тонное тело на 100 км орбите со скоростью 2 км/с имеет результирующую сил притяжения и центробежной не менее 35 тонн, направленную вниз. А 20-тонный трос невесом (результирующая - ноль). Объединив, получаем 60-тонную систему, на которую вниз действует 35 тонн силы. То есть она начнет падать с ускорением не менее 0.5 g

Энергии кинетической маловато. У моей системы ее больше - потому что есть еще энергия вращения, и ее мы тоже передаем "прицепу".

Wyvern-2> Вуа-ля! На орбите 250км у нас уже 40тонн! Спутник-тельфер отстыковывается и при помощи, например, ЭРД (РТ для которой ей привезен с ПН) тихонечко снова выходит на 500км орбиту - цикл повторяется
Wyvern-2> P.P.S. Все цифры - интуитивно-отфонарные

И тем не менее идея интересная, уж точно не хуже "карусели", нужно просто изменить интуитивно-отфонарные цифры Как минимум - соотношение масс троса/прицепа на порядок в сторону троса. Этого может и хватить.

P.S. А насчет атмосферы - это вам в нее нельзя, а мне - можно Точка, движущаяся по гипоциклоиде, в точке "клевка" имеет очень небольшую скорость по сравнению со скоростью движения "колеса". Но считать надо. Особенно центробежную силу на трос, это основная проблема "карусели".

Да, про "цепляется к тросу" - это следующий этап. Пока вопрос стоит - будет ли к чему цепляться...

Wyvern-2> Полностью размотанный трос имеет нижний конец на высоте 100 км, летящий со скоростью 2 км/сек...
Почему?

Wyvern-2> ...и верхний на высоте 5000км с орбитальной скоростью для этой высоты.
Почему?

Wyvern-2> Итак:
Wyvern-2> у нас летит на высоте 500км по круговой орбите спутник весом 20 тонн, представляющий собой катушку с 18 тоннами динемовского троса. Он начинает разматывать катушку, опуская конец троса вниз (см. эксперимент "Фотон"-"Фотино") При этом: сама катушка облегчаясь уходит вверх, набирая скорость, а конец вниз - скорость теряя. Полностью размотанный трос имеет нижний конец на высоте 100 км летящий со скоростью 2км/сек и верхний на высоте 5000км с орбитальной скоростью для этой высоты.
Не так. Центр массы троса будет лететь с орбитальной скорость на соответсвующей высоте.

T.A.>Например, чтобы построить гигансткую вакуумную трубу вокруг экватора, нужно куча денег. А взорваться ей раз плюнуть в силу всевозможный причин.
ПравильнА мислиш дарагой!
Такой всевозможный причин ошень многа!
Лижит он - труба, адын пасреди палей, а внутры вакуума дарагой он, кашмар!
Нарот тот вакуума аткачаит и газа напустет втрубу, он - труба, кааааг взарвёцца!!!!
УЖОС... О_О

T.A.>Здесь опять топливо поедает самое себя.
О_О Зашем, дарагой, такая страшный веш расказываишь? Людям боязна, пацтол спрячатса.
О_О