sfondo
Il normale ascensore spaziale (che si estende dalla superficie terrestre a un contrappeso oltre il geostazionario) ha bisogno di un materiale con un rapporto forza / peso migliore di qualsiasi altro materiale disponibile.
Ho un'altra idea, che presumo sia impossibile, ma vorrei sapere cosa lo rende impossibile? ...
L'idea
E se invece di iniziare il legame dalla superficie terrestre, iniziasse da 2000 km sopra la Terra? Ciò massicciamente ridurre il rapporto resistenza / peso necessaria del materiale. Non solo la parte più vicina alla Terra sta vivendo la più grande forza gravitazionale (per unità di massa) ma esiste una sorta di circolo vizioso: per aggiungere un metro alla lunghezza del cavo dobbiamo rafforzare l'intero cavo (sopra questo nuovo segmento), il che significa renderlo più pesante, il che significa renderlo più forte, e più pesante, ecc.
Ho trovato, usando i numeri per Zylon, funziona.
"Come va?"
Questo ascensore, a differenza di un vero ascensore spaziale, è in "orbita corretta", o almeno lo è, in media. La parte che pende verso la Terra sarà suborbitale (anzi andrà piuttosto lentamente rispetto all'orbita terrestre bassa), mentre la parte che si estende oltre il geostazionario sarà a velocità superorbitale. È in orbita.
"Ma come possiamo arrivare all'inizio del tether se è 2000 km su?"
Salire nello spazio è facile, entrare in orbita è un po 'costoso. Un rockoon potrebbe essere un modo pulito per raggiungere i 2000 km con un razzo molto modesto (l'equazione del razzo significa che possiamo usare un razzo molto piccolo per arrivare a 2000 km, rispetto al razzo richiesto per raggiungere l' orbita di 2000 km ) - circa 3 kg di propellente per kg di carico utile, credo.
"Ma non tirerai giù tutto mentre lo sali?"
Sì. Per correggere ciò, i motori ionici saranno disposti sul cavo per il mantenimento della stazione. Parte del payload può essere utilizzato per rifornire di carburante (hanno un impulso specifico 10 volte migliore di un lanciarazzi, e l'equazione del razzo aiuta qui, quindi speriamo che avremo bisogno di molto meno carburante!)
Numeri
Ho scritto una sceneggiatura in pitone con alcuni presupposti (che è "sospeso" da qualcosa di geostazionario, quindi ha una lunghezza di 27415 km), termina 2000 km sopra la superficie terrestre. Ha una resistenza alla trazione di 5,8 GPa e una densità di 1,54 g / cm ^ 3 (Zylon). Può contenere un carico utile di 400 kg nella parte inferiore del cavo. Ho scoperto che doveva avere un peso totale di 2100 tonnellate e un diametro massimo di 10,4 mm.
Domande
didascalia: elevatore di spazio simulato - tracciato ogni due minuti. Non sufficientemente alto per essere geostazionario, e sospetto che le condizioni iniziali o gli errori di modellazione significhino che non è riuscito a rimanere orbitale!
funziona? Ho modellato un semplice cavo a 7 segmenti , ma ho bisogno di modificare un po 'le condizioni iniziali per metterlo in una buona orbita. Temo che succeda qualcosa di strano con la meccanica orbitale, il che significa che questo non sarà un oggetto stabile? Un cavo può rimanere 'verticale' senza troppo mantenimento della stazione?
Se funziona, è pulito, poiché ci vorranno meno di 100 voli del falco pesante per portarlo lassù, e dopo l'orbita geostazionaria sarà economico :)
Codice per il modello e calcoli di massa .
Modifica n. 1
Osservando il punto di @ kamran secondo cui "Il sistema è ... condannato a ... trascinare le parti di elevazione superiore in orbite più basse / pesanti e alla fine si schianta". Sembra che sia intrinsecamente eccessivamente sensibile alle condizioni iniziali, se è leggermente troppo basso, allora la forza gravitazionale su di essa si ridimensiona molto più rapidamente di quanto sarebbe se l'oggetto fosse una massa puntuale. Mi chiedo se ciò possa essere mitigato accorciando il cavo: il centro di tale contrazione sarebbe il centro di massa, quindi "tirerebbe su" il baricentro fuori dalla gravità bene. Forse questo sarebbe il meccanismo per controllare questo effetto? Ma sembra che non sia in uno stato stabile e richiederà un controllo attivo. Vedi lo scenario 'caduta sulla terra' di seguito!
