Космический лифт с вариациями

Косми́ческий лифт — концепция гипотетического инженерного сооружения для безракетного запуска грузов в космос. Данная конструкция основана на применении троса, протянутого от поверхности планеты к орбитальной станции, находящейся на геостационарной орбите (около 35К километров). Впервые подобную мысль высказал Константин Циолковский в 1895 году, детальную разработку идея получила в трудах Юрия Арцутанова.

Трос удерживается одним концом на поверхности планеты, а другим — в неподвижной относительно планеты точке выше геостационарной орбиты (ГСО). По тросу поднимается подъёмник, несущий полезный груз.

9 фото

2.
От троса требуется чрезвычайно большая прочность на разрыв в сочетании с низкой плотностью. Углеродные нанотрубки по теоретическим расчётам представляются подходящим материалом. Если допустить пригодность их для изготовления троса, то создание космического лифта является решаемой инженерной задачей, хотя и требует использования передовых разработок и больших затрат иного рода. НАСА уже финансирует соответствующие разработки американского Института научных исследований, включая разработку подъёмника, способного самостоятельно двигаться по тросу. Предположительно, такой способ в перспективе может быть на порядки дешевле использования ракет-носителей.

Если кабель повредится, доставить ремонтников к повреждённому участку будет непросто. А если оборвётся — то и поздно (кадр из игры Halo 3: ODST)

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 17:03

3.
Основание космического лифта — это место на поверхности планеты, где прикреплён трос и начинается подъём груза. Оно может быть подвижным, размещённым на океанском судне. Преимущество подвижного основания — возможность совершения манёвров для уклонения от ураганов и бурь. Преимущества стационарной базы — более дешёвые и доступные источники энергии, и возможность уменьшить длину троса. Разница в несколько километров троса сравнительно невелика, но может помочь уменьшить требуемую толщину его средней части и длину части, выходящей за геостационарную орбиту. Дополнительно к основанию может быть размещена площадка на стратостатах для уменьшения веса нижней части троса с возможностью изменения высоты для избежания наиболее бурных потоков воздуха, а также гашения излишних колебаний по всей длине троса.

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 16:54

4.
Трос должен быть изготовлен из материала с чрезвычайно высоким отношением предела прочности к удельной плотности. Космический лифт будет экономически оправдан, если можно будет производить в промышленных масштабах за разумную цену трос плотности, сравнимой с графитом, и прочностью около 65—120 гигапаскалей. Для сравнения, прочность большинства видов стали— около 1 ГПа, и даже у прочнейших её видов — не более 5 ГПа, причём сталь, как потенциальный конструкционный материал, очень тяжела. У гораздо более лёгкого кевлара прочность в пределах 2,6—4,1 ГПа, а у кварцевого волокна— до 20 ГПа и выше. Теоретическая прочность алмазных волокон может быть немного выше.

Углеродные нанотрубки должны, согласно теории, иметь прочность на растяжение гораздо выше, чем требуется для космического лифта. Однако технология их получения в промышленных количествах и сплетения их в кабель только начинает разрабатываться. Теоретически их прочность должна быть более 120 ГПа, но на практике самая высокая прочность на растяжение однослойной нанотрубки была 52 ГПа, а в среднем они ломались в диапазоне 30—50 ГПа. Самая прочная нить, сплетённая из нанотрубок, будет менее прочной, чем её компоненты. Исследования по улучшению чистоты материала трубок и по созданию разных их видов продолжаются.

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 17:33

5.
В эксперименте учёных из университета Южной Калифорнии (США) однослойные углеродные нанотрубки продемонстрировали удельную прочность, в 117 раз превышающую показатели стали и в 30 — кевлар. Удалось выйти на показатель в 98,9 ГПа, максимальное значение длины нанотрубки составило 195 мкм. Эксперименты учёных из Технологического университета Сиднея позволили создать графеновую бумагу. Испытания образцов внушают оптимизм: плотность материала в пять-шесть раз ниже, чем у стали, при этом прочность на разрыв в десять раз выше, чем у углеродистой стали. При этом графен является хорошим проводником электрического тока, что позволяет использовать его для передачи мощности подъёмнику в качестве контактной шины. В июне 2013 года инженеры из Колумбийского университета США сообщили о новом прорыве: благодаря новой технологии получения графена удаётся получать листы с размером по диагонали в несколько десятков сантиметров и прочностью лишь на 10% меньше теоретической.
Технология плетения таких волокон ещё только зарождается. По заявлениям некоторых учёных, даже углеродные нанотрубки никогда не будут достаточно прочны для изготовления троса космического лифта.

6.
ещё несколько экзотических способов построения космического лифта:

Поднять повыше основание троса. Из-за наличия экспоненты в уравнении даже небольшое поднятие основания позволит сильно понизить толщину троса. Предлагаются башни высотой до 100 км, которые, кроме экономии на тросе, позволят избежать влияния атмосферных процессов.

Сделать основание лифта подвижным. Движение даже со скоростью 100 м/с уже даст выигрыш в круговой скорости на 20 % и сократит длину кабеля на 20—25 %, что облегчит его на 50 и более процентов. Если же «заякорить» кабель на сверхзвуковом самолёте или поезде, то выигрыш в массе кабеля уже будет измеряться не процентами, а десятками раз (но не учтены потери на сопротивление воздуха).

Вместо троса использовать условные силовые линии магнитного поля Земли Магнитный «Космический лифт».

Использовать секции с воздушными шарами с интервалом несколько километров для разгрузки троса. Понадобится дополнительная система поддержания давления газа в шарах, однако, такой подход позволит существенно снизить требования к плотности материала троса. Ещё один недостаток такого подхода — небольшая максимальная высота, при которой шары могут обеспечивать подъёмную силу. Максимальная зарегистрированная высота полёта стратостата составляет 41,4 км.

ПРОТИВОВЕС... рассматривать не будем, это чистая инженерия вполне сегодняшнего дня.

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 16:56

7.
Небесный крюк

Конструкция Skyhook работает как гигантский маховик— накопитель вращательного момента и кинетической энергии. На запуск спутников Skyhook расходует энергию своего движения, снижая орбиту после каждого запуска груза на орбиту. Для восполнения запаса энергии предполагается, наоборот, спускать грузы с орбиты на Землю. Помимо восполнения запаса энергии это также снижает тепловые нагрузки при входе космического аппарата в атмосферу. Таким образом, если грузопоток будет равен в обоих направлениях (на орбиту/с орбиты), то Skyhook будет нуждаться только в восполнении энергии на аэродинамическое торможение в верхних слоях атмосферы. Если же поток грузов "за Землю" будет превышать грузопоток "на орбиту" (например, при добыче полезных ископаемых на астероидах и доставке на Землю), Skyhook не будет нуждаться во внешнем источнике энергии; наоборот, потребуется выводить больше грузов в космос, чтобы не превысить предельную скорость вращения троса.

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 17:05

8.
Пусковая петля

Пусковая петля или петля Лофстрома — опубликованный проект системы кабельного транспорта, предназначенного для вывода грузов на околоземную орбиту. В основе проекта лежит закольцованный шнур (петля), непрерывно движущийся с огромной скоростью (12—14 км/с) внутри вакуумной трубы. Чтобы шнур не соприкасался со стенками трубы, они разделены между собой магнитной подвеской, аналогично тому, как это сделано в магнитоплане. В целом это устройство представляет собой грандиозное сооружение длиной около 2000 км, а сама петля должна подниматься на высоту до 80 км и держаться на ней за счёт импульса вращающегося шнура. Вращение шнура по сути переносит вес всего сооружения на пару магнитных подшипников, которые его поддерживают, по одному на каждом конце.

Пусковая петля предназначена для неракетных запусков космических аппаратов массой до 5 тонн с использованием электромагнитного ускорения, как на околоземную орбиту, так и за её пределы. Разгон осуществляется на плоском участке кабеля, который находится за пределами плотной атмосферы.

Опубликованная смета расходов на работоспособную пусковую петлю оказалась значительно ниже, чем на космический лифт, при этом предлагаемая система имеет большую производительность запусков, более низкую себестоимость и такую же или даже более высокую грузоподъёмность (полезную нагрузку), чем аналог. В отличие от космического лифта, для неё не потребуется никаких разработок новых материалов.

В отличие от космического лифта, который должен проходить через радиационный пояс в течение нескольких дней, пассажиры пусковой петли могут быть запущены на низкую околоземную орбиту, которая ниже радиационного пояса, или же пройти через него за несколько часов. Эта ситуация аналогична той, с которой сталкиваются астронавты Аполлона, для которых дозы радиации в 200 раз ниже, чем может дать космический лифт.

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 17:05

ФОРМАЛИН

Подозрение на: флуд  Статья #2 дезинформационного кодекса  Выполненное действие: предупреждения +20%, лимит 1x3  Погрешность принятого решения: 8%

Это сообщение отредактировал system - 26.12.2022 - 18:42

Ну, если этим будет заниматься Маск-лифт, то можа и попрëт,а если Мослифт, то однозначно нет, у Сорматлифт, входящий в холдинг Рогозин ин корпорейшн тожа не получится.

МЕХАНИЗМ

Подозрение на: флуд  Статья #2 дезинформационного кодекса  Выполненное действие: предупреждения +20%, лимит 1x3  Погрешность принятого решения: 22%

Размещено через приложение ЯПлакалъ

9.
В культуре:

В фантастическом романе Дж. Скальци «Обреченные на победу» системы космических лифтов активно используются на Земле, многочисленных земных колониях и некоторых планетах других высокоразвитых разумных рас для сообщения с причалами межзвёздных кораблей.

В фантастическом романе Александра Громова «Завтра наступит вечность» сюжет построен вокруг факта существования космического лифта. Существует два устройства — источник и приёмник, которые посредством «энергетического луча» способны поднимать «кабину» лифта на орбиту.

В фантастическом романе Франка Шетцинга «Limit» космический лифт действует как основное звено политической интриги в ближайшем будущем.

В фантастическом романе Аластера Рейнольдса «Город Бездны» даётся подробное описание строения и функционирования космического лифта, описан процесс его разрушения (в результате теракта).

В фантастическом романе Терри Пратчетта «Страта» присутствует «Линия» — сверхдлинная искусственная молекула, используемая в качестве космического лифта.

В фантастическом романе Грема Макнилла «Механикум» космические лифты присутствуют на Марсе и названы Башнями Циолковского.

И множество других.

Источники:
ВИКИ
Мир Фантастики

Это всё, спасибо за внимание!

Это сообщение отредактировал Dith - 26.12.2022 - 17:02

Предел прочности на растяжение, это понятно, но тут работает на сжатие и изгиб

Размещено через приложение ЯПлакалъ

А как же космический батут?

Фантастика.
Очень много факторов, которые давят на разрыв: один космический мусор чего стоит. А погодные катаклизмы на самой Земле...
Я не понимаю почему наши Бураны не пошли в серию.... многоразовый же... Автоматический даже. Почему проект не раскручен?

Это сообщение отредактировал CHATskii - 26.12.2022 - 17:02

Осталось только немного подлиннее трубки вырастить.

Противовес в космосе?

Размещено через приложение ЯПлакалъ

А влияние Луны на этот трос учитывается, а так же нагревание и охлаждение в космосе?

Одно но - этот канат соберет ВСЕ спутники на орбитах выше "противовеса"

35 000 км. Ну-ну..
Спутники то требуют коррекции, а эта ебабола с переменной длинной от температурных колебаний, ветровых нагрузок, переменного центра тяжести из-за груза и влияния гравитации Луны, ваще заебёшься искать и стабилизировать.

ПС и ваще пошлинах, Земля плоская

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Мы единственный авианосец отремонтировать не можем, не говоря уже о том, чтобы новый построить. К чему эти мечты?

Авианесущий крейсер тебе в бухту.

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Растяжение, очевидно

Размещено через приложение ЯПлакалъ

О! Я про это ещё в Юном Технике читал!

Бураны не пошли, патамушта совок развалился.

Для такой работы нужна кооперация всех стран.
А жыдовня не даст кооперироваться-её нужны войны.
ЗЫ-евреям-это не про вас.