Soru:
"Pervane kafalı" kutuplu uzay asansörü?
SF.
2017-03-15 14:31:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

"Kuzey kutbuna bir uzay asansörü inşa etmek neden mümkün değil?" düşündürdü ...

Pervaneli komik şapka gibi çocuğun kafası - kafayı Dünya ile ve pervane kanatlarını uzay asansörleriyle değiştirin.

Dünyanın kutuplarından birinde kısa bir kule / tepe / dağ inşa edin. Üstte Dünya ile aynı eksende dönen devasa bir motor ekleyin. Uzay asansörünü (veya denge için zıt yönlerde iki tane) motorun ekseninden uzatın, başlangıçta Dünya yüzeyine paralel gidin, ardından Dünya kıvrılırken uzaya doğru uzayın.

enter image description here

enter image description here

Böyle bir asansör, yalnızca Dünya dönüşü tarafından tahrik edilen geleneksel ekvator uzay asansöründen çok daha kısa olabilir - çünkü dönme hızı çok daha yüksek olmak. Büyük inşaat sorunu ortadan kalkıyor: malzemeyi oradan açmak için GEO'ya kadar kaldırmak, bunun yerine eksenlere segmentler eklenebilir. Atmosferin içindeki bölüm ses hızını aşmayacak kadar dönüşü yavaşlatmaya yetecek kadar genişleyene kadar hipersonik hızlarda hareket eden uç problemi olacaktır. Ve tabii ki güçlü motorun mühendislik sorunları ve atmosferik sürüklenmeyle savaşmak için sürekli enerji harcaması. Lojistik açıdan berbat konumu boşver.

Yine de mümkün müdür yoksa bir şey mi kaçırıyorum? Diyelim ki, devinim, ya da belki Dünya'nın yerçekimi onu yere doğru büküyor, ya da Dünya manyetik alanı ya da bunun gibi bir şey?

Ne demek istediğinizi açıklamak için bir şemaya ihtiyacınız olabilir.
@gerrit, ile aynı fikirde Bunu görselleştirmeye çalışıyorum. Aldığım resim, standart bir uzay asansöründen daha az umut verici.
@gerrit: yapıldı. Ana vaat, GEO'nun ~ 35000 km'sinin aksine, her şeyin Dünya yarıçapını aşmaması gerektiğidir. Ve tamamen Dünya üzerinde inşa edilebilmesi mümkün olmalı, inşaat için sıfır uzay fırlatma gerekli.
Bu şeyin sonundan düşen bir yük ne tür bir yörüngede olabilir?
Neden direkte olmak zorunda?
@OrganicMarble: Bu kesinlikle RPM'ye bağlıdır. Bu ekvator enlemlerine doğru eğriliyorsa, sadece ekvatoral bir LEO olabilir. Bunun üzerinde hareket ediyorsa, çoğunlukla düz tutulursa, yörünge eğimli ve eliptik olacaktır - eğer "erken" salınırsa yörünge altı da olabilir.
@gerrit: Presesyon problemi: Döner asansör, Dünya'nın dönüşünden bağımsız olarak dönüş düzlemini koruyacaktır. Öğlen ufka paralel dönerek ekvator üzerine yerleştirildiğinde, günbatımında dikey bir düzlemde dönmek isteyecektir. Ve bu tür bir momentumla, dönüş düzlemini dönmeye zorlamak, harcayabileceğimize inandığımdan çok daha fazla enerjiye ihtiyaç duyacaktır.
Bu mega yapıyı döndürmek için gereken enerji maliyetleri, geleneksel lansmana göre herhangi bir avantaj bırakır mı?
@OrganicMarble: Atmosferik sürükleme ve manyetik alana ne kadar kaybedileceğini bilmiyorum, ki bu sürekli harcama olacaktır, ancak bunun da ötesinde, ilk dönüşten sonra, tek masraf motoru itmek için elektrik enerjisi olacaktır. geri kazanım ivmesi serbest bırakılan uydu için kaybedildi.
Bir yörüngenin düzlemi dünyanın merkezinden geçmelidir. Dünyanın merkezi de o düzlemde olduğu sürece kuzey kutbu o düzlemde de olabilir.
@Uwe: Bu asansörün dönüş düzlemini kastediyorsanız, bunu yapamazdı - Dünya yolunda. Ancak bu durumda merkezcil ivmenin ana kaynağı yerçekimi kuvveti değil (Dünya'nın merkezine doğru) değil, asansörün (montaj noktasına / eksenine doğru) gerilim kuvvetidir. Bu, yerçekimi kuvvetiyle birleşerek onu ekvatora doğru eğer, ancak iki kuvvetin toplamı onu normal yörüngeye göre ofsette dönmeye devam ediyor. Ve uçtan salınan bir kütle, eğimli bir yörüngeye girecektir.
http://gassend.net/spaceelevator/non-equatorial/
@Krumia: Benim fikrim ya aşırı yüksek dağ ya da çok yüksek açısal hızlar gerektirecek gibi görünüyor - ve sonuç olarak, ipin oldukça aşırı dayanıklılığı, muhtemelen standart olanın çok üzerinde bir dayanıklılık. Sonuç: fikir uygulanabilir, ancak alternatiflerden daha düşük.
Fikir, kablonun alt ucuna "uçaklar" takmaktan fayda sağlayabilir. Bunlar yerden elektrikle çalıştırılabilir ve sürüklenmenin üstesinden gelmek için hem kaldırma hem de tork sağlar. Bu, zemin seviyesindeki bir motordan daha verimlidir.
@MSalters: Şu anda sorun bükülme gibi görünüyor - Michael'ın tarif ettiği gibi değil. Halat, ilk segmentte sarkacak ve aşırı yüksek kule veya kaldırmaya ihtiyaç duyacaktır - ve bu, sürüklemeyi azaltmak için ASAP atmosferinden çıkmamız gerektiğinden ciddi bir problemdir.
Bir cevap:
MichaelK
2017-03-15 17:29:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Eğilme nedeniyle

Atlı karıncanız döndüğü için onu kaldırmanıza gerek olmadığını varsayıyorsunuz.

Ama sen yapıyorsun.

Bu atlı karıncanın içinde döndüğü "yörünge" gerçek bir yörünge değildir, çünkü Dünya'nın ağırlık merkezi etrafında ortalanmamıştır. Böylece "kollar" yerçekimine maruz kalır ve onları Dünya'nın ağırlık merkezine doğru çeker.

Bu, çok büyük bükülme kuvvetleriyle başa çıkmanız gerektiği anlamına gelir. Ve bükülme, çözülmesi sadece sıkıştırma / germe kuvvetlerinden çok daha zor bir sorundur.

Rijit bir yapı olmadığı için merkezkaç kuvveti ile esniyor; Yerçekimi nedeniyle ekvatora doğru eğileceğinden emin olun - ancak yeterli hız (ve başlangıç ​​yüksekliği) yüzeye çarpmasını engellemelidir. Ayrıca bir kaldırma yüzeyi olarak inşa edilirse, uçları atmosferden çıkana kadar * uçabilir *.
@SF. Oluşturmaya karar vermeden önce daha ayrıntılı hesaplamalara ihtiyacımız var ;-)
@SF Bu, davanıza yardımcı olmuyor. Santrifüj kuvvetleri yalnızca ** yatay ** bir kuvvet ekler ... herhangi bir dikey ** kaldırma ** kuvveti eklemez. Ve hala herhangi bir ekvator düzleminde olmayıp bunlara göre kaymış olma probleminiz var.
@MichaelKarnerfors Merkezkaç kuvvetleri, hem yatay hem de dikey bir bileşene sahip olan "çubuklarının" çizgisi boyunca bir kuvvet eklememeli mi?
@gerrit Hayır, merkezkaç kuvveti doğrudan dışarı çıkar. Merkezkaç kuvveti ve yerçekiminin birleşik kuvvetleri bir araya toplanacak ve çubuk kendisini ortaya çıkan kuvvet vektörüyle hizalayacaktır.
@MichaelKarnerfors Ancak çizimde * düz dışarı * ne yatay ne de dikeydir. Bu nedenle neden sadece yatay bir kuvvet kattığını anlamıyorum.
@MichaelKarnerfors: ve yine de başınızın üzerindeki uzun bir ipte bir kayayı döndürdüğünüzde, yere çarpmıyor. Merkezkaç kuvveti onu yatay olarak çekerek düşmeyi önler. Ayrıca, eski helikopter tarzı kaldırma, yeterli merkezkaç kuvveti devreye girmeden ilk segmentte oldukça yardımcı olabilir. (Kaldırma yüzeyi ekleyin, yapının bir helikopter rotoru olduğunu hayal edin).
@SF Hayır, ** bükülme ** nedeniyle. Çubuklarınız ne sonsuz sert ne de sonsuz güçlü. Öyle olsalardı, başlangıçta bir ekvator uzay asansörü inşa etmekte sorun olmazdı.
@gerrit: merkezkaç kuvveti, her yerde "yerel yatay" değil, direkte yere paralel yatay düzlemde olacaktır. Yerçekimi buna diktir. Evet, yerçekimi onu yere doğru bükecek, ancak yeterli merkezkaç kuvveti ile eksenden daha güçlü bir şekilde çekilecek ve çekmenin düşmesine izin vermeyecek.
@SF Ve ipte dönen rock örneği davanıza yardımcı olmuyor çünkü kaldırmayı sağlayan merkezkaç kuvveti değil ... Bunu yapan sizin elinizdir. Eliniz, siz onu döndürmeye başladığınız için ne daha fazla ne de daha az kaldırıyor. Aşağı doğru kuvvet hala aynı.
@MichaelKarnerfors: "Kule / tepe / dağ".
@SF Ve sonra açısal momentumun korunumu sorunu var. Diğer uzay girişimlerinden bildiğimiz gibi, bir ipte bir ağırlık bırakırsanız, [bu çok etkili bir şekilde ** dönüşü durdurur **] (https://en.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin). Yani: hayır ... hayır hayır hayır hayır. Konseptiniz sevimli, ancak fiziksel olarak mümkündü, o zaman ekvatorda bir uzay asansörü inşa etmek sorun olmazdı ... daha da kolay olurdu. Siz sadece daha karmaşık hale getiriyorsunuz ve yapıların katlanması gereken çok daha fazla güç ekliyorsunuz.
@MichaelKarnerfors: Ağırlığın küçük bir kısmını serbest bırakırsak, ip ivmesini biraz kaybeder. Açıkça, yükler, ipin kütlesinin küçük bir kısmı olacaktır! - ve sonra motora biraz fazladan tork ekleyerek, ucuz, her yerde bulunan elektrik harcayarak onu geri kazanabiliriz.
Hadi [bu tartışmaya sohbette devam edelim] (http://chat.stackexchange.com/rooms/55412/discussion-between-sf-and-michael-karnerfors).
Ayrıca bu şeyle randevulaşmanız gerektiğini de unutmayın, bu normal bir yörüngede değilse zor olurdu.
@Steve: Neden? İnişler, normal yeniden giriş prosedürü ile gerçekleştirilecektir; sadece lansmanlar için olacaktır.
@SF. Sanırım bilim kurgu benim yorumumda bir rol oynuyor ... Eğer biri yörüngede olsaydı ve asansörün tepesine çıkması gerekirse, tekrar girip asansörü en üste çıkarması gerekirdi?
@Steve: Veya çok sıkı zamanlanmış yanaşma manevrası yapın; tepenin yörüngesine teğet yörüngeler var, temas noktasında eşleşen hız ile, ancak bu, yardımı olmadan [skyhook] (https://en.wikipedia.org/wiki/Momentum_exchange_tether) kapmak gibi olacaktır manevraya yardımcı olmak için hava. Kesinlikle şu anki Soyuz-ISS bağlantı istasyonuna benzemiyor, daha çok SpaceX hover-slam gibi.


Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...