Станция "Мир" будет поддерживаться семикилометровым тросом

Станция "Мир" будет поддерживаться семикилометровым тросом

Американский Фонд космических исследований объявил о том, что в 2001 году будет проведен уникальный электродинамический эксперимент "FireFly" со станцией "Мир".

Для поддержания "Мира" на орбите со станции планируется спустить семикилометровый трос, который будет взаимодействовать с электромагнитным полем Земли и способствовать повышению орбиты станции. Идея эксперимента базируется на принципе отталкивания поднесенных друг к другу однополюсных магнитов.

Представители Фонда не объяснили, что случится, если трос оборвется. Но вряд ли он упадет на Землю. В крайнем случае - сгорит в атмосфере.

>Идея эксперимента базируется на принципе отталкивания поднесенных друг к другу однополюсных магнитов.

Тоже мне новость.. у нас этих антигравов прррросто завалиись!

Подольская гуталиновая фабрика.

PS. а вообще, как борятся на станции со статическим электричеством? или это и есть попытка ее заземлить?:) хотя, рано или еще раньше, если с таким вот канатом, это таки произойдет.

>>PS. а вообще, как борятся на станции со статическим электричеством? или это и есть попытка ее заземлить?:) хотя, рано или еще раньше, если с таким вот канатом, это таки произойдет.

Есть такая штука - plasma conductor (кажись)
Из нее вылетает в космос ионы :), унося заряд. первые будут установлены на ферме Р6 , которую запустят 30 Ноября на Эндеворе.

Не первая и не вторая, а скорее двести вторая.

См. нейтрализаторы на ионных моторах.

Технология ЭМ приводов - ищите web по ключевым словам space tethers.

Проект теоретически осуществим, а вот практически нет и вот почему: станцию "Мир", скорей всего, затопят в феврале и экспериментам там не суждено быть.
Америкосы два раза делами нечто подобное с борта шаттла (сейчас лень смотреть в каких годах и полетах). В одном случае трос оборвался, перегорел, так как наводящиеся там токи оказались слишком высоки! Проект в первую очередь предполагал исследование поведения проводников в магнитном поле Земли. Понятно, что с помошью троса можно снимать энергию для всяких там нужд. А уже вторая цель – поднять орбиту. Здесь обычная баллистика. Динамика троссовых систем изучается в вузах (соответствующих).
А на "Мире" планировалось привязать конец троса к СПК (креслу летающему) и размотать на 7 км.
Проект тянется довольно давно, а главная загвоздка вот в чем: компания, планирующая эксперимент, американская и для установки оборудования на "Мире" требуется разрешение правительства США (экспорт технологий), а там это дело динамят.

Добро пожаловать на пир-беседу, Shin;)

Эти слова месяца 3 назад были отправлены к Астероиду - первый из новой волны собеседников. Да, компания подбирается хорррошая;)

А то, что Вы говорите, интересно, считануть бы (мечтательно)...

Решил поискать историческую справку по экспериментам с троссовыми системами. И вот что нашел в родных "Новостях космонавтики".
Первый полет привязного спутника состоялся 31 июля – 8 августа 1992 года (полет STS-46) по программе TSS-1. Но ничего не получилось – спутник массой 517 кг не удалось отвести дальше чем на 257 метров (при развертывании помешал болт в барабане).
Было решено повторить полет. Он состоялся в феврале 1996 года (STS-75, «Колумбия»). Спутник TSS-1R массой 674 кг мог удаляться на расстояние 22 км от шаттла. Трос размотали на 19.6 км, в ходе замеров при включенной цепи удалось зафиксировать разность потенциалов в 3500 В и ток до 480мА. Ток по проводнику был втрое выше расчетного! Вскоре трос оборвался. Причина обрыва, по всей вероятности, была именно в электрических эффектах. Вот такие пироги.

Всем желающим могу выслать соотвествующие статьи из НК по почте (e-mail, конечно), очень позновательно, ей богу...

P.S.:
«Тросовая система дает возможность проявиться множеству очень плазмо-электродинамических феноменов. 20-километровый проводник, движущийся в земной магнитном поле со скоростью 8 км/с, является электрическим генератором, где отрицательный полюс находится на шаттле, а положительный на спутнике. Источником движения является энергия орбитального движения, и разность потенциалов на концах троса должна достигнуть 5000 вольт. Чтобы замкнуть цепь (сопротивление околоземной плазмы – величина непостоянная), использовались электронные пушки.»

«Тросовую систему можно использовать и как своеобразный электрический двигатель, пропуская по ней в обратном направлении ток за счет запасенной на борту энергии. Результатом является сила, способная изменить высоту орбиты КА без затрат топлива двигательной установки.»

Мне плизз на send2lektorinbox.ru
И, кстати , может кто-нибудь объяснить как можно создать передать силу ЭМ взаимодействия по тросу?
по гибкому тросу? Или они используют реактивную силу плазменных контакторов?

Кстати, что б не говорили - ЭМ-троссы рулез, они позволяют в достаточно высоким КПД перегонять кинетическую энергию полета (высоту) в электрическую и обратно.
Хотя грузовые троссы еще круче .
Все же 4000 км тросс не шутка.

А что, собственно, за оборудование такое, что на него надо лицензию Госдепа получать. А нельзя это у нас же и заказать сделать. И проблем меньше...

Видимо трос там "не нашей системы" или ионные пушки, черт из знает. А вообще дело там не в технологии, а в политике - не хотят америкосы хоть и косвенно поддерживать нашу старушку станцию. Всякая чужая независимость их пугает...

И, кстати , может кто-нибудь объяснить как можно создать передать силу ЭМ взаимодействия по тросу?
по гибкому тросу? Или они используют реактивную силу плазменных контакторов?


Tам на другом конце грузило - субспутник у американцев, а у нас планировали это самое летучее кресло. Поэтому трос хотя и гибкий, но натянутый приливной силой, которая на орбите на расстоянии в километры весьма значительна. Разумеется, нижний конец троса уходит вперед, так что есть составляющая силы вдоль скорости.

Тянет он вперед за счет тока в нем и магнитного поля Земли, как в электрическом двигателе постоянного тока. Ничего реактивного. Ток течет по цепи источник (на корабле) - трос (изолированный) - контактер (кусок троса без изоляции) - плазма ионосферы - контакты на корабле - опять источник. Контакты на корабле, (как Shin пишет, этого я не знал) для большей надежности можно заменить на электронные пушки.

Когда у американцев трос оборвался и субспутник тю-тю, сначала пеняли на космический мусор (русский, однозначно ), но потом обследовали место разрыва на оставшейся половине и вроде решили, что изоляцию в вакууме "отгазило" и разряд пошел не только через контакт на конце, но и через заполненные газом поры, разряд грел газ в порах обжигал изоляцию, выделялся новый газ, ну и в конце концов сама жила в каком-то месте перегорела. Это что писали в Интернете по этому поводу. Может, если б они лишний часок подержали этот трос в вакууме перед запиткой, то и ничего не было бы.


[Редактировалось k_gornik (15-11-2000 в 17:45).]

Подождите. При чем тут ток в тросе? Трос надо просто зарядить зарядом соответствующего знака, тогда при пересечении магнитных силовых линий будет возникать сила Лоренца, направленная вверх или вниз.
А ток, насколько я понимаю, в этом деле явление паразитное. Против него боролись как могли. Только трудно против ионосферы изолироваться, да и простая электронная эмиссия на конце троса, где потенциал максимальный, может быть немаленькая. "...разность потенциалов в 3500 В и ток до 480мА." Сами посудите, 480мА при 3500В!
А если вы хотите вырабатывать ток тросом, то корабль будет тормозиться. Закон сохранения энергии еще никто не отменял. А то у некоторых очень интересно получается: бросил трос - накопил энергии, потом пустил ток - поднял орбиту. Вечный двигатель какой-то. Надо выбирать, либо током разгоняться/тормозиться (т.е. возить с собой генератор и создавать затейливые архитектурные конструкции), либо нормальным движком.

> Подождите. При чем тут ток в тросе? Трос надо просто зарядить зарядом соответствующего знака, тогда при пересечении магнитных силовых линий будет возникать сила Лоренца, направленная вверх или вниз.
Не, не будет возникать. Классический "парадокс" из электродинамики: забыли про _ток_смещения_. А то было бы здорово, зарядил - и все. И трос ни к чему был бы, и разрядники...:)

Ну здрасте, приплыли... Уже и законы физики будем отменять...
Если вы просто вытащите электронейтральный трос и он будет торчать поперек движения через силовые линии, то тогда силы Лоренца на одном конце (где соберется один заряд) и на другом (где будет другой) будут компенсированы. Кроме того, представляете какой заряд соберется на корабле?
Трос должен иметь общий заряд отличный от нуля. Для этого на корабле или на другом конце троса нужен генератор напряжения. А для того чтобы корабль оставался нейтрально заряженным, генератор должен давать напряжение соответствующее (равное) наведенной разности потенциалов. В идеале, если ток не течет, никакой работы не совершается. А сила Лоренца действует в противоположную сторону от силы тяжести, тем самым поднимая орбиту. Проблема в том, как сбросить заряд ненужного знака, который сгенерирован генератором, для этого и нужны разрядники. Да потом, и заряд с троса стекает, поэтому надо постоянно генерировать новый нужного знака, избавляясь от заряда ненужного знака.
А инженерное решение в виде троса, является наиболее простым. Еще, для эл. пробоев важна не сама разность потенциалов, а напряженность поля, т.е. градиент, при использовании троса градиент минимален. Кроме того, чем длинше трос тем больше заряда в него можно впихнуть, тем, соответственно, большим будет эффект. Потом, трос сам распрямится и встанет поперек движения, все из-за той же силы Лоренца. А длина троса ограничена мощностью генератора и способностью разрядников сбрасывать заряд ненужного знака.

Ну я так понял, речь идет именно о поднятии орбиты, а не разгоне.
Если кто-то хочет разгоняться, то тогда, действительно, нужен ток. Только и конструкция, в таком случае, должна быть (а) жесткой и (б) симметричной, иначе получится только вращательный момент. Но разгоняться/тормозиться в тыщу раз проще обычными движками (ИМХО).
Сама сила Лоренца, вы верно заметили, работы не совершает. Это, мне кажется, и есть основное преимущество проекта. Работа будет совершаться только при зарядке троса (A=создаваемый заряд х напряжение), а все остальное время, энергия будет требоваться только для поддержания заряда (поскольку изоляция не идеальна и тот стекает). При хорошей изоляции, для поддержки системы может хватить и пальчиковой батарейки. При хорошей изоляции, повторюсь.

Я тут прикинул вариант. Масса станции - 30 тонн, тяга - 1 кгс, радиус орбиты - 7000 км . Вертикальная тяга приподнимет орбиту на 230 м. Горизонтальная - за час - на 2 км. Проверьте, что ли...
И в чем прелесть - без расхода рабочего тела. Фактически станция отталкивается от окружающей плазмы. Этакий магнитный пропеллер

Да, действительно, че мы тут из пустого в порожнее. Давайте все просто посчитаем. Кто-нибудь подскажет величину магнитного поля на орбите Мира, хотя бы порядок?
И чему там первая космическая равна?

Но я не преставляю себе как с помощью свободно болтающегося троса разгонять корабль...

2TheFreak:
Мое вчерашнее заявление прошу считать бредом. Переклинило под вечер <IMG SRC="http://airbase.ru/forum/frown.gif">. Но...
1. Ток в 1 ампер дает ту же тягу, что и потенциал 2 мегавольта.
2. Сила Лоренца не производит работы. Зарядился - орбита "всплыла", разрядился - упала обратно. А сила Ампера (при вертикальном кабеле) идет на разгон, энергия накапливается.

Здравствуй, All!

Ответ TheFreak и Anika.

> Подождите. При чем тут ток в тросе? Трос надо просто зарядить зарядом
> соответствующего знака, тогда
> при пересечении магнитных силовых линий будет возникать сила Лоренца,
> направленная вверх или вниз.

Да, только тогда зачем трос? Саму станцию зарядить можно. Пару кулон
электричества в нее всадить - и готово. Правда, она на части разлетится,
из-за отталкивания одноименно заряженных частей.

> А ток, насколько я понимаю, в этом деле явление паразитное. Против него
> боролись как могли. Только
> трудно против ионосферы изолироваться, да и простая электронная эмиссия на
> конце троса, где потенциал > максимальный, может быть немаленькая.
> "...разность потенциалов в 3500 В и ток до 480мА." Сами
> посудите, 480мА при 3500В!

Нет, ток принципиально нужен, и чем больше, тем лучше, мощности батарей вот
только не хватает. Точно также, как надо через двигатель постоянного тока
ток
пропускать, одним напряжением не обойдешься.

> А если вы хотите вырабатывать ток тросом, то корабль будет тормозиться.
> Закон сохранения энергии еще
> никто не отменял.

Это верно.

> А то у некоторых очень интересно получается: бросил трос - накопил
> энергии, потом
> пустил ток - поднял орбиту. Вечный двигатель какой-то.

Скажем лучше, аккумулятор.

> Если вы просто вытащите электронейтральный трос и он будет торчать поперек
> движения через силовые
> линии, то тогда силы Лоренца на одном конце (где соберется один заряд) и
> на другом (где будет другой)
> будут компенсированы.

Все правильно.

> А инженерное решение в виде троса, является наиболее простым. Еще, для эл.
> пробоев важна не сама
> разность потенциалов, а напряженность поля, т.е. градиент, при
> использовании троса градиент минимален. > Кроме того, чем длинше трос тем
> больше заряда в него можно впихнуть, тем, соответственно, большим
> будет эффект. Потом, трос сам распрямится и встанет поперек движения, все
> из-за той же силы Лоренца. А > длина троса ограничена мощностью генератора
и
> способностью разрядников сбрасывать заряд ненужного
> знака.

Тоже правильно. Только длина троса ограничивается напряжением генератора, а
не его мощностью. Генератор (источник энергии) должен преодолевать эти 3500
В, или сколько, чем больше длина, тем больше напряжение. А иначе ток пойдет
в
обратную сторону и солнечные батареи свет излучать начнут .

> 1. Ток в 1 ампер дает ту же тягу, что и потенциал 2 мегавольта.

А какую емкость ты заложил в формулу? Важен ведь заряд, а не напряжение.

> Ну я так понял, речь идет именно о поднятии орбиты, а не разгоне.

Для поднятия орбиты, двигателями или чем угодно, надо тянуть вперед, по
вектору скорости, чтобы его увеличить. Вверх тянуть бессмысленно, это почти
ничего не дает. Трос, в идеале, должен давать силу тягу, компенсирующую
сопротивление атмосферы.

> Если кто-то хочет разгоняться, то тогда, действительно, нужен ток. Только
> и конструкция, в таком случае,
> должна быть (а) жесткой и (б) симметричной, иначе получится только
> вращательный момент.

Трос закреплен у центра тяжести, никакого вращательного момента.

> Но разгоняться/тормозиться в тыщу раз проще обычными движками (ИМХО).

Да. Но топливо надо.

> Сама сила Лоренца, вы верно заметили, работы не совершает. Это, мне
> кажется, и есть основное
> преимущество проекта. Работа будет совершаться
> только при зарядке троса (A=создаваемый заряд х
> напряжение), а все
> остальное время, энергия будет требоваться только для поддержания заряда
> (поскольку
> изоляция не идеальна и тот стекает). При хорошей изоляции, для
> поддержки системы может хватить и
> пальчиковой батарейки. При хорошей
> изоляции, повторюсь.

Во-первых, прошу оценить заряд, нужный для этого, разделить на емкость
станции, и определить толщину изоляции, защищающей от пробоя .
Во-вторых, подставить этот заряд в формулу Кулона, и проверить, достаточна
ли прочность станции, чтобы не разлететься на кусочки. В-третьих,
ну зарядил ты бедную станцию, ну и что? Сопротивление атмосферы действует
все равно, рано или поздно скорость все равно станет меньше первой
космической, пусть даже эта первая космическая уменьшена твоими
электростатическими махинациями.

> Я тут прикинул вариант. Масса станции - 30 тонн, тяга - 1 кгс, радиус
> орбиты - 7000 км . Вертикальная тяга
> приподнимет орбиту на 230 м.
> Горизонтальная - за час - на 2 км. Проверьте, что ли...

По порядку величины правильно. Только 1 кгс это много, сопротивление
атмосферы гораздо меньше.

> Но я не преставляю себе как с помощью свободно болтающегося троса
> разгонять корабль...

Он не болтающийся, он натянут вниз (приливной силой) и вперед (силой
Ампера).

Константин Горник.

P.S. Варбан, запости, пожалуйcта, на Авиабазу.

[This message has been edited by varban (edited 17-11-2000).]

>> 1. Ток в 1 ампер дает ту же тягу, что и потенциал 2 мегавольта.
> А какую емкость ты заложил в формулу? Важен ведь заряд, а не напряжение.
А емкость я заложил, равную емкости сферы диаметром с длину троса (лень было искать правильную формулу емкости цилиндра). Это, кстати, весьма неправильно - на самом деле емкость троса гораздо меньше.
Ну а далее (в СИ):
Сила Лоренца Fl = B*v*q, сила Ампера Fa = B*L*i. B сокращается.
Fa/Fl = (L*i)/(v*q) = (L*i)/(v*C*U) = (L*i)/(v*2*pi*Eps0*L*U). L сокращается.
Fa/Fl = (i/U)/(v*2*pi*Eps0). Подставляем v = 8000, Eps0 = 9E-12
Fa/Fl = (i/U)*2.2E6.


[This message has been edited by Anika (edited 20-11-2000).]

Anika:
Да, вы правы. Я неправ. Должен полностью с вами согласиться.

Константин:
Вы меня совсем не поняли. Я говорил, что напряжение генератора надо подобрать таким образом, чтобы кмпенсировать наведенный заряд на том конце троса, который крепится к станции. Т.е. чтобы станция и ее конец троса были бы нейтральными.
Правда, после того, как Anika убедительно нам показал что есть что, это есть просто теоретизирование.


[This message has been edited by TheFreak (edited 17-11-2000).]