Страницы: 1 2 3 4 5 ... 7 След.
RSS
Троссом на орбиту
 
В посленее время, много обсуждается тема космического лифта, повторяться не буду, проект дорог и футуристичен.
    Но возможны более просты промежуточные варианты. Вот и мне пришел в голову  один такой вариант.

1. Имеем легкий сверхпрочный тросс (например из тех же пресловутых углеродных нанотрубок).
2. Тяжелый космический аппарат (далее ТА), ну например 50-70 тонн, оснащенный ионной двигательной установкой.
3. Суборбитальный аппарат способный поднимать полезную нагрузку на 100-120 км.

Схема: ТА движущийся по орбите средней высоты,  допустим 5000 км, спускает тросс на высоту 120 км.  Скорость нижнего конца троса будет значительно ниже орбитальной.
    Суборбитальный аппарат подлетает к троссу на скорости  почти равной скорости тросса, перецепляет полезную нагрузку 3-5 тонн, и садиться на землю.
    ТА начинает подтягивать к себе полезную нагрузку на троссе, верхний конец тросса можно прикрепить к противовесу который приливными силами поднимется вверх.
    Таким образом ТА как бы подтягивает полезную нагрузку вверх, выводя на орбиту.  Затем выравнивает, ионным двигателем свою орбиту и все повторяется.
    Вот такая схема,  просьба ногами больно не бить.  :)
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"
 
Цитата
ТА движущийся по орбите средней высоты, допустим 5000 км, спускает тросс на высоту 120 км. Скорость нижнего конца троса будет значительно ниже орбитальной
не сильно ниже. для 5000 км - около 6 км/с . Получить такую скорость на высоте 120 км сейчас можно только с помошью ракет.  Больших ракет . Выигрыш слишком незначителен чтоб затевать все это .  Если мы можем делать тросы длиной в 5000 км , наверное недолго сделать их длиной десятки тысяч км и таскать грузы по классической схеме.
 
Я как-то тоже думал об этом. Тут есть ещё одна проблема - тело, движущееся по баллистической траектории, теряет скорость. С набором высоты скорость уменьшается от 1-2 км/с  /к моменту окончания работы ракетных ускорителей/ до десятков м/с на максимальной высоте. Даже если трос будет двигаться со скоростью сотни м/с /а для этого ТА должен лететь на достаточно большой высоте, соответственно, и длина троса - ого-го!/, рывок будет приличный. А при скорости троса в 6 км/с они /суборбитальный аппарат и трос/ разлетятся вдребезги!
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Выход из колыбели В БУДУЩЕМ может возникнуть только в случае конфликта цивилизаций. А. Семёнов (с)
 
Первое: По поводу 6000 м/сек.  на 5000 км,  да это так, но нижний конец тросса описывает один круг вокруг Земли за то же время что и верхний, а движется  по меньшему радиусу, если взять радиус Земли 6360 км,  то скорость нижнего конка 3500 м/сек. При высоте орбиты 7000 км это уже 2600 м/сек.  Далеко до космической.

  Второе: Подойти к точке стыковки с троссом можно с почти с нулевой вертикальной и горизонтальной относительными скоростями, если правильно рассчитать верхнюю точку параболы. Это в принципе очевидно.

  Третье: Требования к троссу. Тут нужно считать интегралы, но в целом идея такова: 1. Мы имеем тросс в семь раз меньшей длины и соответственно массы, чем при лифте с закрепленным концом, поскольку троссу нужно будет нести меньше и собственного веса требования к его прочности снижаются дополнительно;  2.  Полный вес имеет та часть тросса, которая находиться внизу, чем ближе тросс к орбите тем меньше он тянет вниз, потому что его скрость приближается к орбитальной. При высоте орбиты 5000 км, в нижней точке тросс будет весить на 20% меньше полного веса в состоянии покоя, настолько же меньше будет весить и полезная нагрузка. При высоте орбиты 7000 км, этот показатель уменьшится до 10%, при лифте на 36000 км, это естественно почти 0%.  Это дополнительно уменьшает требования к троссу. Плюс мы будем вытягивать не весь вес полезной нагрузки, а только 80%. 20% усилий уже взял на себя суборбитальный аппарат. Таким образом требования к троссу на вскидку снизятся как минимум на порядок, а реально, я думаю, еще больше, это уже существенно.  

   Вот такой расклад, если нужны формулы - напишу, но они элементарные.
   Хотя, честно говоря, одна труднопреодолимая проблема есть - это космический мусор, как быть с ним непонятно.
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"
 
Да? Ну, тогда можно попытаться провести эксперимент! Хотя... всё равно меня смущает что-то... уж больно велика разница в скорости троса и суборбитального аппарата...
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Выход из колыбели В БУДУЩЕМ может возникнуть только в случае конфликта цивилизаций. А. Семёнов (с)
 
Для того и нужен суборбитальный аппарат, чтобы разницы скоростей не было.
  Если мы бросаем камень вертикально вверх, то в верхней точке вертикальная составляющая ноль, горизонтальная ноль. Потом камень начинает двигаться вниз по действием силы тяжести.
  Если бросать камень по пологой траектории то в верхней точке вертикальная составляющая скорости ноль, а горизонтальная зависит от силы броска и начального наклона траектории.
  Управляя силой броска и наклоном траектории можно, получить самые разные параметры как высоты подьема, так и горизонтальной скорости скорости в верхней точки траектории.
  Соответственно можно выбрать такие параметры запуска суборбитального аппарата, при которых  скорости аппарата и нижнего конца тросса в момент встречи будут почти одинаковы.  Неровности, что называется, доработь напильником. Тоесть подправить двигателями.
   По поводу эксперимента: в Сети уже ходила инфа, о том, что американцы планируют, некий вариант запуска легких спутников, с использованием сверхпрочных троссов, однако детали неизвестны.
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"
 
Успешный вариант: ракетой выводим ПН на строго расчитанную баллистическую траекторию, там его подхватывает трос со специальным стыковочным устройством и кучей всяких демпферов, далее - подтягиваем ПН и т.д. Все рады.

Неудачный вариант: ... стыковочное устройство "промахивается" по ПН. Теряем ПН, заодно поубивав некое количество мирно пасущихся коров - в лучшем случае...

А теперь прикиньте вероятность промаха, учитывая, что для орбитальных операций стыковки (где все НАМНОГО проще и можно их повторять раза три) вероятность нестыковки с первого раза составляет 10-20%. Поправьте меня, если я ошибаюсь с вероятностью...
Спасибо не говорю, - уплачено...
 
to: igor_suslov
 Безусловно, риск промахнуться есть и он велик, но сравнение со стыковкой не совсем корректно, при стыковке промах в 1 метр, это уже катастрофа. Запцепиться  за тросс гораздо проще можно выпустить легкую сеть размером в несколько десятков метров, ведь атмосферы уже практически нет.  Ведь строят же подобные системы ПРО  а там курсы сходящиеся  и скорости ого-го,  и попадают.  К тому же век то 21, точности наведения сильно возрасли.
  Кстати сам тросс при его длине, отчасти сам сработает как  демпфер.
 
   Однако, вероятность ошибки остается  и время на маневр ограничено. Что же делать если мы промахнулись?  Дело в том, что скорость входа в атмосферу  значительно ниже космической, 3ххх м/с против 8000, поэтому тепловые нагрузки при спуске будут меньше в несколько раз,  а предусмотреть для ПН, средство возврата в виде парашютной системы вполне возможно, ну или что то подобное. Кстати тогда можно будет осуществлять и спуск грузов с орбиты.
  Безусловно вопрос важный, но мне кажется вполне решаемый.
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"
 
2ol62rus:

Извините, но слово "трос" в русском языке пишется с одним "с". "Тросс" - раздражает при чтении, глаз цепляется и все тут... :?
 
2VK  Действительно, ошибся :(. Спасибо за замечание. :)
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"
 
Цитата
Ведь строят же подобные системы ПРО  а там курсы сходящиеся  и скорости ого-го,  и попадают.

Ну, цели то у нас стоят несколько иные, нежели у ПРО :)

Слабо верится в успешную стыковку с относительными скоростями в километры в секунду. Демпфирование, это, конечно хорошо, но первоначальный удар будет НЕ СЛАБЫМ. Как Вы предлагаете выкрутиться из этой проблемы?
Спасибо не говорю, - уплачено...
 
Ничего не понимаю, почему стыковка при нескольких километрах в секунду?  
  Нижний конец троса движется на постоянной высоте (приблизительно 120-150 км) со скоростью приблизительно 3000 м/с относительно поверхности Земли.  Мы запускаем с Земли аппарат, который по траектории близкой к баллистической, в верхней ее точке, подлетает к нижнему концу троса,  со скоростью приблизительно 3000 м/с относительно поверхности земли. (Трос как бы догоняет аппарат).  В идеале всё плавно и тихо, нет никакого первоначального удара.  Никаких супердемпферов  или чего то подобного.
  Работа ПРО приведена в как пример точности прицеливания  в гораздо более жестких условиях.
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"
 
люди-вы в сети бываете? амеры эту ахинею ещё в 96 году выводили,трос порвался, но продолжают, у них на это дело 4 млрд ихних рублей отпущено. если что с тросами и делать так это двигатель корабля, смотри " космическая праща".
 
Раз поднялась тема лифта, закину еще раз ссылку на свою идею.

Я её нигде не видел так что можно считать,  есть некоторые похожие идеи уже запатентованые.

http://www.journals.ru/journals_comments.php?id=155603

Кому лень открыватьт ссылку и читать, коротко опишу идею здесь.

Идея заключется в том что можно взять замкнутый канат и начать вращать его.
Тогда можно сделать так что он будет самостоятельно торчать вверх и быть натянутым.

(Если непонятно, можно представить как вы непрерывно бросаете вверх по параболе веревку)

Тогда на верх этого троса можно посадить нагрузку.


Фактически получается нечто промежуточное между знанием и летательным аппаратом.

Такую конструкцию можно считать летательным аппаратом, где этот трос - рабочее тело.

А можно считать зданием где в результате фокуса остались только первый и последний этажи.



Главный плюс по сравнению с "лифтом", что в случае лифта "потолок" за который все крепится находится на высоте 30000 километров и нужны фантастические материалы.
А в моем случае потолок может находмться на любой высоте, например сто километров. Получается в 300 раз короче :)
И вроде перестают требоваться фантастические материалы, особенно если удастся поборотьься

И вообще для начала необязательно даже забираться в космос.
Башня высотой километр, тоже может найти применение.
 
На самом деле не 2.5, а где-то 4 км/с. Потому ак нижний конец троса ниже 100 км, примерно - опускать нельзя. Слишком большое торможение в атмосфере. А так... вполне себе идея ;-). Более того, скорость в 4 км/с допускает использование многоразового 'челнока' с комбинированной ТРД-ЖРД установкой на водороде, а возможно - даже ТРД-ПВРД-ЖРД, причем собственно ЖРД добирает самый минимум - необходимую вертикальную скорость... километра полтора в секунду...

Но трос все равно тяжелый получится.
Звездной России - Быть!
 
Предлагаю рассмотреть следующие варианты:
1. Доставка ПН с Земли на орбиту. Использование троса для этих целей, IMHO, в ближайщее историческое время маловероятно по причине недостаточной надёжности тросов. С экономической точки зрения кажутся более перспективными аэрокосмические системы. При их массовом применении, должна снизиться стоимость доставки ПН на орбиту примерно на порядок. При возврате ПН с низкой орбиты на Землю, тоже, IMHO, тросом пользоваться нет смысла, так как возвращать надо только людей и полученные результаты экспериментов. А это мизер, по сравнению с тем, что мы должны вывести на орбиту.
2. Доставка ПН с низкой орбиты на высокую - до границ Луны. Этот вариант использования троса, IMHO, также маловероятен. Даже если вы и подтянете ПН на нужную орбиту, то надо будет восстанавливать орбиту той платформы, к которой трос крепится. Кажется более вероятным изначальное разделение потоков ПН на срочные (людей) и не срочные (грузы). При этом срочные надо будет поднимать на верхние орбиты химическими движками, а не срочные пусть раскручиваются электрореактивными, ионными и т.д. Надо только согласовать графики их движения так, что-бы на верней орбите они оказались одновременно.
3. Доставка ПН на поверхность Луны. Кажется здесь наиболее целесообразно использование именно троса. Сесть с помощью химических движков сложно - нужно обеспечить нулевую скорость у поверхности. Иначе ПН разобьётся. С использованием троса это сделать легко. Да и прочность троса нужна на порядок меньшая, чем для случая с Землёй. Поднятие грузов с Луны на лунную орбиту, также, IMHO, можно пока не рассматривать, так как пока мы там не наплодим заводиков, грузопоток будет в основном туда, а оттуда только люди и научные результаты.
    Или я в чём то ошибаюсь?
Errare humanum est
 
С Луной конечно притяжение меньше, только где она Луностационарная орбита?... Ну а дотягивать грузы на коротком тросе, так ведь орбитальная скорость и так мала, стоит ли огород городить?
КАКТОТАК
----------------------------
Моделью ракеты можно достичь модели Марса
 
Цитата
С Луной конечно притяжение меньше, только где она Луностационарная орбита?...
      Луностационарную орбиту мне, IMHO, не найти, согласен. Но я думаю есть немало аксакалов, для которых это как дважды два. Полагаю, что она раз в шесть ближе к поверхности Луны, чем геостационарная к поверхности Земли. Во всяком случае это единственная более-менее реальная возможность по использованию троса. Все остальные варианты пристроить к делу космический лифт, IMHO, крайне проблематичны.
Errare humanum est
 
Цитата
С Луной конечно притяжение меньше, только где она Луностационарная орбита?...
Наверное подразумевались точки Лагранжа...
 
Луностационарная орбита, это орбита, на которой КА облетает Луну за время одних лунных суток. Лунные сутки равны месяцу, т.ч. орбита СИЯ должна находиться на расстоянии гораздо большем, чем расстояние до Земли. Точки Лагранжа тоже далеко находятся, так ведь в них еще и удерживаться нужно.
КАКТОТАК
----------------------------
Моделью ракеты можно достичь модели Марса
Страницы: 1 2 3 4 5 ... 7 След.
Читают тему (гостей: 1)
Журнал Новости Форум Фото Статьи Книги