Гонка космических лифтов завершится в 2010 году

[KBOB]

Любителям тросовых систем предлагаю оценить затраты энергии на вытягивание троса на высокую орбиту, а также торможение троса об атмосферу.

Трос неподвижен относительно атмосферы  :wink:

Предлагаю переименовать тему "Гонки комических лифтов" уж слишком несерьезно.

[Lamort]

Любителям тросовых систем предлагаю оценить затраты энергии на вытягивание троса на высокую орбиту, а также торможение троса об атмосферу.

Трос неподвижен относительно атмосферы  :wink:

А, так речь о "башне Артура Кларка"? Это к сожалению нереально с точки зрения прочности материала.

[pkl]

С подъёмником есть ещё одна проблема: надо, чтобы скорости не просто совпадали, но и чтобы векторы у них были одинаковые. Нижний конец трос летит над Землёй на скорости 6 км/с. Значит, и ПН должна лететь горизонтально в том же направлении с той же скоростью. Ох, чувствую, не просто это будет.

[pkl]

Да я всё о том же: не уверен, что мы что-то выиграем от этого кордебалета с тросами,

[LG]

Да я всё о том же: не уверен, что мы что-то выиграем от этого кордебалета с тросами,

Насколько я понимаю с лифтом на ГСО все равновесно

[Lamort]

Вращающееся монокольцо, тоже не стабильно. Ничем его не удержать Наш выбор - 1000-10000 км трос опущенный с тяжелой ОС на высоте 1200-10200км. На нижнем конце троса - док для приема грузов, или АКС, для которых требуемые 4-6 км/с, вполне достижимы без супертехнологий.

Да-да и этот трос, если он толщиной в 1 миллиметр будет иметь площадь в 1000 квадратных метров.

 А если он будет толщиной в 1 сантиметр и при этом иметь плотность воды, он будет весить 100 тонн.

[Lamort]

Да я всё о том же: не уверен, что мы что-то выиграем от этого кордебалета с тросами,

О чем-же, о томже? Можете внятно объяснить? Чем горизонтальность 6 кмс сложнее 8 кмс? То что 25 тонн на 8 кмс в 3 ступени равно 25 тонн на 6 кмс в одну ступень уже понятно? В чем сложность с горизонтальностью можете сформулировать?
  Ежу понятно, что выиграем, то, что любой Папуасостан способен  сделать многоразовый одноступенчатый ракетоплан с мю ПН 10%, если требуемая ХС ~6,5 кмс.

Если точнее, то для углеводородного топлива с удельным импульсом 3400 м/с в одну ступень для потребной ХС 6 км/с и потребной ХС 8 км/с конечная масса ракеты будет 17% и 9,5%.
 Для водорода с удельным импульсом 4500 м/с соответственно 26% и 17%.

 Ну да, разумеется, папуасы могут сделать водородный ракетоплан с массой конструкции 16%.

[Not]

Да-да и этот трос, если он толщиной в 1 миллиметр будет иметь площадь в 1000 квадратных метров.

 А если он будет толщиной в 1 сантиметр и при этом иметь плотность воды, он будет весить 100 тонн.

Слушайте, ну нельзя быть настолько двумерным  

[Lamort]

Да-да и этот трос, если он толщиной в 1 миллиметр будет иметь площадь в 1000 квадратных метров.

 А если он будет толщиной в 1 сантиметр и при этом иметь плотность воды, он будет весить 100 тонн.

Слушайте, ну нельзя быть настолько двумерным  

Разумеется я имел в виду площадь поперечного сечения в направлении движения троса.
 А 100 тонн к тому, что его потом надо будет наверх вытягивать, или это надо будет делать очень медленно или потребуется большая мощность, - чтобы поднимать 100 тонн со скоростью 1 м/с нужен 1 МВт, хотя в данном случае вес будет меньше на 60%, так что 400 КВТ, - миллион секунд такая мощность потребуется.

 Чудес не бывает.

[ronatu]

http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/1032Pearson.pdf

[instml]

 

Российский ученый разработал проект "лунного" лифта из нанотрубок

КАЛУГА, 18 сен - РИА Новости. Российский ученый разработал концепцию тросового лифта из нанотрубок длиной в 400 тысяч километров, который позволит доставлять грузы с Земли на Луну.

Ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН, ведущий специалист российского НПО имени Лавочкина Александр Багров считает, что ракетная техника не может обеспечивать необходимый грузопоток к Луне, и нужна другая транспортная система.

"Мы можем опустить тросовый лифт от Луны к Земле высотой в 400 тысяч километров. Главное, чтобы трос не доходил до Земли окончательно, он должен опускаться до уровня примерно 50 километров не долетая Земли", - сказал Багров во вторник, выступая на научных чтениях памяти Циолковского в Калуге.

Как уточнил ученый, этот проект не является проектом НПО имени Лавочкина или Института астрономии РАН, где он работает, а его личной инициативой.

"Доставка груза к лифту с поверхности Земли может осуществляться с помощью стратоплана. Проекты таких стратопланов уже очень активно разрабатываются в нашей стране. А доставляемый на Землю с Луны груз можно просто сбрасывать с парашютом после отсоединения от конца троса", - пояснил Багров.

По его словам, если использовать в качестве материала троса углеродные нанотрубки, которые необходимо для этого создать, то трос миллиметрового сечения возле Земли будет иметь массу в 20 тонн. Сам лифт сможет поднимать грузы массой от пяти тонн и, возможно, и больше. Багров также уточнил, что скорость транспортировки должна быть достаточно высокой.

"К примеру, если лифт будет двигаться со скоростью скоростного поезда, то есть 380 километров в час, то грузы будут доставляться от Земли к Луне в течение месяца. Если же использовать магнитную подвеску на лифте, то будет постоянное ускорение 10 метров в секунду. В таком случае, максимальная скорость на середине пути достигнет уже 60 километров в секунду, а весь путь до Луны займет 3,5 часов", - отметил Багров.

По его словам, на этом лифте можно будет перевозить и людей, поскольку за счет ускорения перегрузки не будут превышать показателя, который может выдержать человек.

"При использовании троса за сутки можно осуществить три перемещения. К примеру, при разовой загрузке пять тонн это даст (грузопоток) 15 тонн в сутки", - добавил специалист.

Для осуществления этого проекта необходимо выполнение ряда задач, в частности, изготовление троса и нанотрубок, разработка высокотемпературного сверхпроводника и нанесение его на трос, сообщил Багров.

Самой идее космического лифта уже более ста лет. Основоположник теоретической космонавтики Константин Циолковский предлагал построить башню высотой в тысячи километров, прикрепленную к некоей тверди на околоземной орбите. Однако самый прочный из современных Циолковскому материалов - сталь, не выдерживал и малой доли предполагаемой нагрузки.

Главная проблема постройки космического лифта - создание троса, по которому подъемник должен передвигаться. Он должен быть изготовлен из очень прочного и одновременно легкого материала. Теоретически на его роль подходят углеродные нанотрубки, однако технология их получения в промышленных масштабах и сплетения нитей в волокна еще не разработана. Тем не менее, в начале 2000 годов НАСА и некоторые коммерческие компании в США и других странах разработали несколько проектов по созданию таких лифтов, ни один из которых пока не реализован.

http://ria.ru/science/20120918/753306084.html

[pkl]

kost3 :?:

моя концепция:
1. на орбите земли - всё у роскосмоса правильно написано, инерционное развитие и отечественная элементная база.
2. дальний космос - только автоматы пока и маленькие.
3. все тяжи и акс, а также новый тяжелый пилотируемый корабль (а также легкий и средний) - в топку. РН модернизировать электронику и всё, больше из них не выжать. Людей трудоустроить на серийные заводы  (чтобы перестали болты ронять в трубопроводы) и на п 5.
4. МКС загрузить отработкой СОЖ и вспомогательных систем дальнего корабля.
5. Ядерный реактор с мегаватами поболе - это правильно, с выходом на термояд (тот же пробкотрон потребует энергию на запуск). ЭРД с приличной тягой от того же реактора.
6. до 50% средств бросить на материал для лифта на основе углеродных нанотрубок и последующее строительство лифта.

Это было бы достойно 21-го века и нашей страны. Пусть даже нифига не выйдет сразу. По крайней мере мы сосредоточимся на РЕАЛЬНЫХ проблемах космонавтики. Т е дешевый выход из ямы и приемлемое время миссий к планетам. Без решения этих задач - по сути всё остается на том же месте. Вонючку пора перешагнуть.

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=5076&postdays=0&postorder=asc&start=645

Реактивный принцип зашел в тупик в плане средств выведения.
Химия не дает (и не даст) нормальной цены за кг, потому как энергетически ограничена. Даже если найдется более калорийное топливо, УИ всё равно ограничен температурой плавления конструкционных материалов двигателей.
ЯРД в атмосфере использовать нельзя, особенно газофазный
Единственное, почему пока еще делается ставка на ракеты - это консерватизм отрасли.
сделать технологию троса - как бы не дешевле разработки любого тяжа.

Что Вы всё с эти килограммом носитесь? Это давно уже не главный ограничитель: крупные государства и корпорации заплатят, остальным в космосе делать нечего. А трос - это технология, которая нам ещё лет 200-300 не по зубам. И материал там - это не единственная проблема на пути реализации идеи. Даже если мы сделаем этот лифт... что мы на нём будем возить такого, чтобы окупить его создание?

Во-первых, лифт технически возможен. Это уже признано, и давайте не заводить бодягу. Понятно, что есть инженерные проблемы, и одна из основных - материал. Но опять-же, для такой страны как наша- вполне себе подъемный проект на перспективу лет в 20.

Что возить:
- туристов, миллионами, а значит и детали отелей, и снабжение, корабли, верфи. Спрос не меньше чем на египет, если цена будет сопоставимая.
Миллионы тонн, обеспеченных деньгами.
- больных и медиков, больницы, оборудование, снабжение. Операции, реабилитация в регулируемой гравитации.
Сотни тысяч тонн, обеспеченных деньгами.
- производство, требующее чистоты, вакуума, микрогравитации, энергии -  вплоть до стройматериалов. При цене как на ЖД или хотя бы авиаперевозки.
Десятки миллионов тонн, обеспеченных деньгами.
- Энергостанции. Ядерные, термоядерные, солнечные.
При цене как на жд.
Десятки миллионов тонн, обеспеченных деньгами.
- Транспорт.
Скольжение с верхней точки в свободном падении. Тросы между несколькими лифтами на соседних континетах. Межконтинентальные перелеты в вакууме между лифтами.
Сотни миллионов тонн.
Мало вам?
Плюс - захоронение отходов, вредные производства, плюс ко всему жилье, офисы.
Плюс строительство, запуск и обслуживание дальних кораблей. У них тоже конструкция и экономика резко меняется.
Это реальный прорыв в экономику нового уклада, выход из экономического кризиса и морального тупика.
И ради всего этого даже не попробовать, не посчитать теоретически, не поискать материал? Даже если материал не дотянет до лифтовых кондиций - в любом случае он не помешает (как углепластики).
Просто для прорыва в ядерное будущее нашелся патриарх, которому уже пофигу на местнические интересы и свой карман (а может и всегда ему было пофигу) и все НННШ пошли побоку, а для лифта - не нашелся. Как же! лифт - это ведь не хруники и не эрегиевцы делать будут, не пущать, самим на хлеб не хватает, будем делать те же паровозы только побольше, а там у нас уже пенсия - пускай внуки разгребают.

климат то здесь причем?

Смотрите шире. Или Вы уверены, что впаяв подобное возмущающее существующую структуру течений в атмосфере сооружение Вы ничего не измените в климате? А зарядовое состояние атмосферы тоже не измениться? А как насчет закоротки ионосферы на "землю"?

Организация работ намного проще, чем вам кажется.

Ню-Ню. Изложите. Поглядим.

смотрим ширше.
Диаметр несущей ленты - около метра. Какие возмущения в атмосфере - смешно! За 20 м от троса даже турбулентность пропадет.
Закорачивать ничего не будем, на таких расстояниях любой проводник имеет сопротивление, близкое к бесконечности, а тем более диэлектрик. Трос будет непроводящий!
Хотя.... Халявный источник энергии не помешает. В любом случае, молнии атмосферу ежесекудно пробивают, ну станет их на одну в год меньше и что? Пока не видать ужосов что-то. Впрочем, конечно надо будет это всё продумать.
Насчет организации работ.
Есть две фишки, которые не учитывают напальцевые считатели веса забрасываемого на ГСО троса при запуске лифта. Может конечно это и все знают, тогда сорри.
1-я первый трос идет минимального диаметра, достаточного для
своего двойного веса и ветровой нагрузки. Будете смеяться, но если взять за основу данные по нанотрубкам, влезет в Протон. Ну или 2-3 Протона. А дальше уже по этому тросу ползет вторая нить,третья, сотая. Вперемешку с грузами. Грузоподьемность растет   годами в соответствии с грузопотоком.
2-я Диаметр троса неодинаков по длине. Думаю не надо объяснять почему. Это на порядки снижает его вес и требуемую минимальную прочность.

Далее идут варианты.
Кто-то ратует за электротележки по неподвижному тросу с передачей по микрофолнам энергии.

Я тут накумекал такую конструкцию, пусть через 200 лет, но вполне реалистичную IMHO, в общем не судите совсем уж строго:
 
Постоянно движущаяся  замкнутая лента.
Плюсы:
- не нужно передавать энергию на кабины- тележки;
- почти бесплатный подъем в плане энергозатрат, если восходящий грузопоток сбалансирован с нисходящим;
- можно постоянно восстанавливать микроповреждения троса-ленты, когда он проходит через земную станцию;
- простейшая кабина;
- возможность постройки методом наращивания толщины;
- безопасный разрыв одной из лент (восходящей или нисходящей).

Однако разнотолщинный трос тогда не получается.
Поэтому усложнение.
Несколько постоянно движущихся замкнутых лент. Соединенных через простейшие шкивы последовательно, цепочкой. дополнительные плюсы:
- весовое совершенство;
- за счет разного диаметра шкивов - разная скорость. За атмосферой - больше.
- на шкивах -промежуточные станции защиты от мусора на низких орбитах.
Усложняется процесс постройки и починки тросов, но решаемо.

Это наверняка не единственные схемы.
Но даже такие примитивные усовершенствования облегчают и удешевляют конструкцию веревочки на порядки.

и т.д., и т.п. Там этого навалом.

[Иван57]

http://www.mk.ru/science/article/2012/09/23/751988-zapatentovana-ideya-rossiyskogo-lunnogo-lifta.html
"
Запатентована идея российского лунного лифта


Ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН (ИНАСАН) Александр БАГРОВ с коллегами предложили самый совершенный проект космического лифта
...
Один конец лифта теоретики предлагают закрепить на Луне, а второй опустить на расстояние 50 км от поверхности нашей планеты. Оставаясь в стратосфере, кабина не будет подвержена ветровым нагрузкам. «Если нам нужно что-то доставить на Луну, мы отправляем к висящей в стратосфере кабине лифта суборбитальный самолет. Долетев до цели, он стыкуется с лифтовой кабиной, в результате чего появляется возможность переложить в нее несколько тонн груза и отправить на Луну, а в будущем — еще дальше», — поясняет корреспонденту «МК» Александр Багров. Но каким образом?

Разработчики предлагают изготовить трос для лифта из углеродных нанотрубок длиной в 400 тысяч километров. Над его созданием, конечно, придется еще потрудиться, поскольку пока ученые могут «выращивать» максимум 2-сантиметровые нанотрубки. Если принять массу кабины лифта в 5 тонн, то для нее потребуется трос из нанотрубок толщиной от 1 мм возле Земли до 5,7 мм у Луны. При этом полная масса троса составит примерно 35 тонн.

Чтобы скорость была достаточно высокой (иначе при земных скоростях продолжительность перемещения грузов с Земли на Луну составит тысячи часов), ученые предлагают использовать сверхпроводники. То есть заставить кабину двигаться магнитными силами без трения о трос. В таком случае кабина, разгоняясь и тормозя с «комфортным» ускорением в 1 g, может достичь в середине пути скорости 60 км/с, а путь до Луны — занять всего 3,5 часа. При помощи лунного лифта можно будет, по мнению авторов, успешно запускать космические капсулы и к другим телам Солнечной системы, и даже за ее пределы. «При доставке груза или людей на Луну мы должны будем сначала ускорять кабину до сверхскоростей, а затем, для мягкой ,,посадки", ее затормаживать, — рассуждает Багров. — Если же мы поставим цель полететь к Марсу, Юпитеру или даже за границу Солнечной системы, то после ускорения капсулы можно без торможения отделить космический корабль от кабины лифта и пустить мимо Луны
...
"

[SpaceR]

Каких только не придумают способов хорошую идею испортить...  :lol:

[pkl]

Ох уж эти изобретатели... :roll: Причём, кроме как спустить с неба верёвку, ничего придумать не могут. И читать не хотят. Вот и "изобретают" заново идеи К.Э. Циолковсокого, Ю.Н. Арцутанова и Г.Г. Полякова.

К слову, о лифте Земля-Луна, кажется, ещё Цандер размышлял, тот самый, Фридрих Артурович. Видимо, под влиянием идей К.Э. Циолковского.
 :evil:  :evil:  :evil:

[pkl]

Хорошая новость для лифтёров:

Нанотрубки удалось свить в макронить 11 января 2013 года, 16:13 | Текст: Александр Березин

Американским учёным удалось разработать новую технологию производства крупных объектов из углеродных нанотрубок, пригодных для плетения сверхпрочных и электропроводных нитей. «Мы создали волокно из нанотрубок со свойствами, которыми не обладает ни один материал, — рассказывает руководитель исследовательской группы Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) из Университета Райса(США). — Его нить похожа на обычную хлопчатобумажную нитку чёрного цвета, но при этом совмещает в себе свойства металлических проводов и прочных углеродных трубок»

Учёным не давала покоя основная проблема вроде бы многообещающих, но до недавних пор весьма непрактичных нанотрубок — отсутствие отработанной технологии производства из них сколько-нибудь крупных объектов. Прямые механические манипуляции сложны, трудоёмки и дороги. Поэтому ни колоссальная прочность, ни электропроводность на уровне алюминия и меди пока не принесли им успеха в практических приложениях: углепластик тоже намного прочнее стали, однако, как показал опыт, вытеснить последнюю ему по сходным технологическим причинам не грозит.

 Г-н Паскуали попытался решить проблему при помощи нетривиального подхода. Его группа использовала в качестве растворителя для углеродных нанотрубок хлорсульфоновую кислоту. В таком растворе они ведут себя однообразно и относительно управляемо, что позволяет выстраивать их в определённые микроконструкции и даже плести волокно посредством специального экструзионно-намоточного агрегата вроде тех, что применяются для изготовления кевларового волокна.

Подбором оптимальной толщины учёным удалось создать 50-метровую нить с прочностью и электропроводностью, равной индивидуальным нанотрубкам, при теплопроводности, характерной для графита. Длина получаемой нити в таком процессе принципиально ничем не ограничена.

 Авторы технологии полагают, что первыми за неё ухватятся изготовители проводов. Ведь нити одинаковой электропроводности будут куда легче металлических и несравнимо прочнее их.

 В электронике же их прочность может оказаться ещё важнее. Как отмечает г-н Паскуали, шины передачи данных в бытовой технике теоретически можно делать намного более тонкими, экономя недешёвые материалы и место внутри приборов и гаджетов. Но слишком тонкие металлические провода будут непрочными, в то время как для углеродных нанотрубок прочность сохранится в приемлемом диапазоне, позволяя минимизировать место, занимаемое шинами и проводниками.

 Ну и сам по себе вес электропроводки в практических приложениях вроде того же самолётостроения весьма значителен, и его сокращение заметно упростит жизнь авиации. Впрочем, потенциальных применений может быть масса: прочность такой нити намного выше той же кевларовой, используемой в некоторых видах бронезащиты. Бросим беглый взгляд на полученную нить:
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=4XDJC64tDR0

Впрочем, насколько можно судить, о монолитной нити речь не идёт - это верёвка, сплетённая из множества мелких.

[SpaceR]

Не идёт, и не будет идти ещё довольно долго. Но монолитная не так уж и нужна. вопрос только в том, сколько прочности теряет свитая по сравнению с монолитной. Если в пределах 20-25% и даже 30%, то это вполне приемлемо.
Тем более что её и нельзя делать цельной, при такой длине и металлической теплопроводности перегорит в момент от всяких наводок. Придётся делать кусками, с изолирующим соединительным элементом, а это тоже масса.

А идея в целом малореализуема прежде всего из-за обилия околоземного орбитального мусора. Даже если делать блоки из 4 канатов (как у Кларка), да по 7 тросов в каждом (чтобы уверенно гарантировать исключение обрыва), замахаешься это всё чинить...
Вот если подметут орбиты лазером - другое дело. )

[ronatu]

instml пишет:
 G.K., http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%83%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B5%D1%82%D0%BB%D1%8F ?

[benderr]

.

[Кубик]

SpaceR пишет:
А идея в целом малореализуема прежде всего из-за обилия околоземного
орбитального мусора. Даже если делать блоки из 4 канатов (как у Кларка), да по 7
тросов в каждом (чтобы уверенно гарантировать исключение обрыва), замахаешься
это всё чинить...
Вот если подметут орбиты лазером - другое дело. )

Если создатели лифта включат это, а также создание альтернативы существующим не на геостационаре спутникам , в накладные расходы, тогда - ....