От Полякова
Том1, стр.299
В данном сообщении мы ограничимся только расчетом возможных лунных космических лифтов-тросов с минимальным напряжением, используя для этого тот же метод, который был применен нами в работе [5], с целью оценки технических трудностей их создания.
Для упрощения расчетов будем считать, что Луна движется по круговой орбите, а ось ее собственного вращения перепендикулярна к плоскости орбиты. При выводе всех формул используем неинерциаль-ную систему координат, начало которой совпадает с центром Земли, а оси неизменно ориентированы в пространстве.
На Луне возможно создание двух космических лифтов, которые назовем прямым и обратным. Прямой лунный космический лифт закреплен в середине видимого полушария Луны и простирается к Земле на расстояние большее, чем до точки Лагранжа L1. Обратный лунный космический лифт закреплен в середине невидимого полушария Луны и простирается в сторону от Земли на расстояние большее, чем до точки Лагранжа L2 (см. рис.)....
далее следуют расчёты
.............выводы-
Стр305
Проанализируем данные этой таблицы. Очевидно, что значения о* / р, о0 / р для обратного лунного лифта лишь незначительно больше, чем для прямого. Если <х< 10, то выигрыш в напряжении (по сравнению с лифтом, для которого о» = сопз1) довольно значителен (> 10%), а при а » 1 выигрыша практически нет.
Даже при а = 1,5 а0 / р для лунного лифта более, чем в два раза меньше, чем для земного лифта [5] при а=104 (5,2-106 м22). При а = 104 отношение а. / р в лунном лифте (2,9-105 м2/с2) лишь в 1,5 раза превышает его разрывное значение ар / р для стали (~2-105 м2/с2).(С)
Привязные спутники небесных тел
Привязным спутником (ПС) называется космический аппарат, привязанный тросом или нитью к какому-либо небесному телу, в частности, к Земле или Луне [1-6]. Различают ПС планет и астероидов, с одной стороны [1-7], и естественных спутников, с другой [2, 8-14].
Основные отличия ПС от обычного искусственного спутника состоят в том, что на нем имеется сила тяжести, направленная вверх, и он, подобно бую на море, постоянно локализован в весьма ограниченной области пространства, а для коррекции его "орбиты" или компенсации возмущающих сил не требуется наличия реактивного двигателя и расхода топлива, ибо они производятся тросом или нитью привязи.
В данном докладе рассматривается область использования ПС, развивается их теория и производятся ориентировочные расчеты рав-нонапряженных нитей.
Не вызывает сомнений, что ПС станут широко использоваться в практике. Конечно, в первую очередь, нас интересуют ПС Земли и Луны, для которых уже сейчас можно указать на ряд важных научно-технических применений.
С помощью размещенных на них приборов будет производиться изучение гравитационных и магнитных полей, солнечного ветра, космических лучей, всего спектра солнечного излучения, метеорных частиц и их гравитационной фокусировки. Даже один ПС позволит непрерывно изучать из космоса почти целое полушарие Земли или Луны и следить за динамикой происходящих на нем процессов. А силовые тросы ПС обеспечат устойчивость космических станций в прямолинейных точках Лагранжа (L1, L2) и на стационарных орбитах.
Велико их значение в качестве ретрансляторов для радиотелесвязи. Земные неэкваториальные ПС и их гирлянды дополнят спутники на дефицитной геостационарной орбите. Лишь два лунных ПС, закрепленных в серединах видимого и обратного полушарий, обеспечат (вследствие их колебаний на нитях) радио-телесвязь между экспедициями и поселениями, расположенными в любых пунктах Луны. ПС в виде радиотелескопа позволит создать радиоинтерферометр с огромной базой.
.........................
Расчеты показывают, что для создания ПС Земли массой, скажем, в 1 тонну и расположенного на высоте 40 тыс. километров, потребуется графитовая нить с минимальной массой в 171 килограмм. Она получит наибольший диаметр (0,063 мм) на геостационарной орбите (высота 36 тыс. км), который убывает к обоим концам, уменьшаясь к месту закрепления в 14,4 раза.
Для прямого ПС Луны, находящегося на высоте 65 тыс. км (над лунной поверхностью) масса кевларовой нити, удерживающей аппарат в 1 тонну, будет всего 15кг, а ее наибольший диаметр 0,015мм уменьшится к точке закрепления в 1,7 раза. Если ПС поместить на гораздо большей высоте 300 тыс. км, то эти характеристики будут 19 тонн и 0,26 мм. Пусть однотонный ПС расположен на высоте 100 тыс. км. Тогда, даже если нить сделана из менее прочной, чем кевлар, гра-фито-эпоксидной смолы (р = 1550 кг/м3, ар = 1,24-109 Па), ее масса составит лишь 308 кг, а наибольший диаметр (0,053 мм) сократится к основанию в 5,39 раза.
В случае обратного ПС Луны массой также в 1 тонну и находящегося на высоте 70 тыс. км для кевларовой нити имеем - масса 8,8 кг, а наибольший диаметр 0,01 мм (с уменьшением к основанию в 1,7 раза). Если же нить ПС сделана из графито-эпоксидной смолы, то эти ее характеристики станут больше (26 кг, 0,019 мм, 5,42 раза). При увеличении высоты ПС на кевларовой нити до 700 тыс. км ее масса и наибольший диаметр возрастут лишь до 4,4 тонны и 0,088 мм.
А какова будет масса троса, если ПС представляет собой целое поселение массой, скажем, 100 или 1000 тонн на выбранных высотах? Для этого надо просто увеличить рассчитанные массы нитей в 100 или 1000 раз соответственно. Даже в этом случае получим вполне реальные числа!
Развертывание системы ПС Земли (или Луны) в общих чертах может происходить следующим образом. Сначала нить, намотанная на катушку, вместе с ПС доставляется современной ракетой на геостационарную орбиту (или в точки L1 L2).
Затем с помощью сжатого газа, пороха или пружины ПС и катушка с нитью получают импульсы в противоположных направлениях, оттолкнувшись друг от друга - катушка в сторону Земли (или Луны), а ПС - наоборот.
Реактивный двигатель, находящийся на ПС, станет корректировать его положение так, чтобы система ПС-нить-катушка (в процессе размотки последней) пребывала в положении близком к равновесному, когда «веса» частей системы, расположенные выше и ниже геостационарной орбиты (или точки L1 L2), взаимно компенсируются.
Разматывание катушки с нитью происходит под действием ее веса (силы тяжести). Когда катушка подойдет к земной (или лунной) поверхности с нее "выстреливается" якорь, который, внедрившись в грунт, закрепит нить. При этом ПС расположится на расчетной высоте, а нить станет равнонапряженной.© Стр.337
Это сообщение редактировалось 12.11.2009 в 12:56