Tér lift, a tudomány, a rajongók powered by Wikia
Tér lift - a terv az eszköz eltávolítása terhelés bolygó pályáját, vagy azon túl is. Ez alapján a használata kábel nyúlik ki a bolygó felszíne az űrállomásra. Feltételezhető, hogy az ilyen eljárás a jövőben nagyságrendekkel olcsóbb, mint a használata hordozó rakétát.
A kábel által tartott egyik vége a bolygó (föld), és a másik - a fix pont a bolygó felett geostacionárius pályán a centrifugális erő következtében. A kötél mászik emelje. rakományt szállít. Kívül a geostacionárius pályán rakomány felgyorsul, ami még elküldi kívül a bolygó pályáját.
tervezés szerkesztése
Számos módja van a szerkezetnek. Szinte mindegyikük tartalmazza a radix (bázis), kötél (kábel), liftek és ellensúlyok.
rendelet alapján
helyet lift bázis - egy hely a bolygó felszínén, ahol a kábel csatlakoztatva van, és kezd emelési terhelés. Ez lehet mozgatható elhelyezett óceán hajó. Javasolt és a repülő bázis. [?]
fenék előnye - a képességet, hogy kötelezzék el magukat a adócsalást manőverek hurrikánok, viharok és a csökkenő meteoritok. Az előnyök egy állandó bázis - egy olcsó és megfizethető energiaforrásokat, és a képesség, hogy csökkentse a kábel hossza. A különbség a néhány kilométerre a kábel viszonylag kicsi, de ez segíthet csökkenteni a szükséges vastagsága a középső rész és a részét a hosszú, túl a geostacionárius pályán.
kábel szerkesztése
A kábelt kell olyan anyagból készül, amelynek rendkívül nagy aránya nyújthatósága (szakítószilárdság) a sűrűsége. Tér lift lenne gazdaságilag indokolt, ha lehetséges lesz, hogy készítsen ipari méretekben elfogadható áron kábel sűrűsége hasonló grafit. és nyúlása körülbelül 65-120 GPa.
Összehasonlításképpen, a bővíthetőség legtöbb típusú acél - körülbelül 1 GPa, és még a legerősebb a fajok - legfeljebb 5 GPa, a nehéz acél. Van sokkal könnyebb kevlár nyújthatóságú tartományban 2,6-4,1 GPa, míg kvarc szál - akár 20 GPa. Az elméleti erőssége a gyémánt szál valamivel magasabb.
A szén nanocsövek kell, az elmélet szerint a nyújthatósága sokkal magasabb, mint szükséges egy helyet lift. Azonban a technológia azok előállítására ipari mennyiségben és az átlapolással őket a kábel most kezd fejleszteni kell. Elméletileg a bővíthetőség kell több, mint 120 GPa, a gyakorlatban a legmagasabb bővíthetőség egyrétegű nanocsövek 52 GPa, és átlagos törettek tartományban 30-50 GPa. A legerősebb szál, szőtt nanocsövek lesz kevésbé robusztus, mint a komponensek. Folytatnunk kell a kutatást tisztaságának javítására csőanyagok és létrehozta a különböző.
A legtöbb helyet lift projekt során egyfalú nanocsövek. A többrétegű nyúlása nagyobb, de ezek nehezebb és azok kapcsolatát a sűrűsége nyújthatóság alább. Opció -, hogy egy nagynyomású csatlakozó egyfalú nanocsövek. Ebben az esetben, bár elvesztette nyújthatósága miatt helyettesítés sp²-kötés (szén nanocsövek) a sp³-kötés (gyémánt), akkor jobban sor egyetlen szál által van der Waals erők, és lehetővé teszi, hogy készítsen bármilyen hosszú szálakból.
Tett nyilatkozatok szerint egyes tudósok, [2], még a szén nanocsövek soha nem lesz elég erős a termelés egy helyet lift kábelt.
Megvastagodása kötél szerkesztése
Tér lift kell ellenálljon legalább a tömeg, nagyon jelentős, mert a kábel hossza. Megvastagodása egyrészt növeli az erejét a kábel, a másik - ez ad súlyt, és így szükséges erőt. A terhelés más lesz különböző helyeken: bizonyos esetekben a kábel szakaszt kell ellenálljon a tömeg a szegmenst, amely alacsonyabb a többi -, hogy a centripetális erő. tartsa a felső része a kábel a pályára. Ahhoz, hogy ennek a követelménynek, hogy optimális vezeték minden pontján, vastagsága instabil lesz.
Meg lehet mutatni, hogy mivel a gravitáció a Föld és a centrifugális erő (de nem vette figyelembe a kevésbé befolyásolják a hold és a nap), a kábel keresztmetszete magasságától függően kerül bemutatásra a következő képlet szerint:
Itt - a kábel keresztmetszeti területe, mint a távolság függvényében a központtól a föld.
A képletben, a következő állandók:
- - a kábel keresztmetszeti területe a talaj szintjén.
- - az anyag sűrűsége a kábel.
- - nyúlása kábel anyaga.
- - körkörös gyakorisága a Föld forgása a tengelye körül, 7,292 × 10 -5 radián másodpercenként.
- - közötti távolság a Föld középpontja és a kábel található. Ez nagyjából megegyezik a Föld sugara, 6378 km /
- - gyorsulás szabadesés tövénél a kábel, 9780 m / s².
Ez az egyenlet írja le a kábelt, amelynek vastagsága első exponenciálisan növekszik, akkor a növekedés lelassul magasságban néhány Föld-sugár, és akkor lesz egy állandó, elérve a végén a geostacionárius pályán. Ezt követően, a vastagsága csökkenni kezd újra.
Így, a különbség a vastagság a bázis a kábel és a GSO (r = 42.164 km) van
Behelyettesítve a sűrűség és szakító acél és a talajszinten, 1 cm átmérőjű, megkapjuk átmérője GSO szinten több száz kilométer, ami azt jelenti, hogy az acél és egyéb anyagok ismerős számunkra nem alkalmasak az építési felvonók.
Ebből következik, hogy négy módon lehet elérni ésszerű vastagsága a kábel GSO:
- Használjon kevésbé sűrű anyag. Mivel a sűrűsége a legtöbb szilárd egy viszonylag kis tartományban 1000 és 5000 kg / m², ami nem valószínű, hogy sikerül valamit elérni.
- Használjon több tartós anyagból. Ebben az irányban a földre, és menjen tanulni. A szén nanocsövek tízszer erősebb, mint a legjobb acél, és jelentősen csökkenti a kábel vastagsága GEO szinten.
- Emelje magasabb kábel található. Jelenléte miatt a kitevő egyenlet még egy enyhe emelése a bázis teszi jelentősen csökkenti a vastagsága a kábelt. Javasolt torony magassága 100 km, amely amellett, hogy megtakarítás a kábelt, kiküszöbölve ezzel a légköri folyamatok.
- Tedd az alapja a kábel a lehető legvékonyabb. Meg kell még kellően vastag, hogy ellenálljon a felvonó a rakománnyal, úgy, hogy a minimális vastagsága a bázis is függ a nyújthatósága az anyag. Kábel a szén nanocsövek, elegendő, ha a bázis a vastagsága egy milliméter.
Egy másik módja -, hogy a bázist a mozgó lift. A mozgás még sebességgel 100 m / s lesz egy nyereség kerületi sebessége 20%, és lerövidíti a kábel hossza 20-25% -kal, amely megkönnyíti annak 50 százalékos vagy annál nagyobb. Ha a „horgony” kábelt a szuperszonikus sugárhajtású, a súlygyarapodás, a kábelt már mérni nem érdek, hanem több tucat alkalommal.
emelje szerkesztése
Tér lift nem működik, mint egy közönséges felvonó (mozgó kábelek), mivel a vastagsága a kábel nem állandó. A legtöbb projekt azt javasolja, hogy a felvonó, felmászni egy fix kábel, bár felajánlott lehetőségek felhasználásával kis szegmentált mozgó kábelek feszített mentén a fő kábelt.
Különböző módszerek építési felvonók. A lapos kábeleket lehet használni egy pár henger tartóerő a súrlódás miatt. További lehetőségek - mozgó tűk horgokkal a lemezeken, görgők csúszó horgok, mágneses lebegés (nem valószínű, mivel a kábel lesz, hogy nehézkes úton), és így tovább.
Komoly probléma felvonó tervezés - energiaforrásként. energiatároló sűrűsége nem valószínű, hogy valaha is elég nagy ahhoz, hogy szüntesse meg elég energiát a nő körül a kábelt. Lehetséges külső energiaforrások - lézerrel vagy mikrohullámú sugarak. Más megvalósítási módok - használata a fékezési energia felvonók, lefelé halad; a különbség a hőmérséklet a troposzférában; ionoszféra mentesítés és t. d. Az alapváltozat (energiájú sugárzás) komoly problémákat hatékonyan és hőleadás mindkét végén, de ha optimista kapcsolódnak a jövőbeli technológiai fejlődésre, megvalósítható.
Liftek kell követnie az optimális távolságot egymással annak érdekében, hogy minimálisra csökkentsék a terhelést a kábel és az oszcilláció és maximalizálja a teljesítményt. A legtöbb megbízhatatlan kábel terület - közel a bázis; ne legyen több, mint egy lift. Liftek, mozgó csak felfelé növeli a sávszélességet, de nem engedi használni az energiát a fékezés leszorítják, és nem lesz képes visszatérni az emberek a földre. Továbbá, az ilyen alkatrészek felvonók kell használni a pályára más célokra. Mindenesetre, egy kicsit jobb, mint a nagy kosarak, mert a menetrend azok mozgását rugalmasabbá válik, de származhat több technológiai korlátok.
ellensúly szerkesztése
Az ellensúly hozható létre két módon - összekapcsolásával a nehéz tárgy (pl egy aszteroida) a geostacionárius pályán vagy folytatása a kábelt, hogy jelentős távolságot a geostacionárius pályán. A második lehetőség sokkal népszerűbb az utóbbi időben, mert könnyebb megvalósítani, és ezen kívül, mivel a végén a hosszúkás kábel könnyebb futni terhelések más bolygókon, mivel ez jelentős sebesség képest a földön.
Perdület, a sebesség és a dőlésszög szerkesztése
A horizontális sebességét egyes szakaszain a kábel növeli a magassággal arányosan távolság a központtól a föld, amikor eléri az első helyet geostatsinarnoy pályára sebességét. Ezért, amikor felemeli a terhelés szükséges pótlólagos perdület (vízszintes sebesség).
Perdület szerzett miatt a Föld forgása. Először is, a felvonó mozog egy kicsit lassabban kábelt (a Coriolis-hatás), és ezáltal „lassító” kábel és elutasítják kissé nyugatra. Amikor felemeli sebessége 200 km / h-kábel van döntve 1 fokos. A vízszintes összetevője a feszültség a nem függőleges terhelés kábel elhúzódik, gyorshajtás fel a keleti irányban (lásd az ábrát). - ezáltal emelje szerez egy további sebesség. Szerint a Newton harmadik törvénye a kábel lassítja a földre elhanyagolható mennyiségben.
Ugyanakkor, a hatása a centrifugális erő hatására a kábelt vissza a energetikailag kedvező vízszintes helyzetben, úgy, hogy lesz egy stabil egyensúlyi állapotból. Ha a súlypont a lift mindig meghaladja a geostacionárius pályán, sebességtől függetlenül felvonók, akkor nem fog esni.
Mire a rakomány GSO eléréséhez perdület (vízszintes sebesség) elégséges ahhoz, hogy a rakomány a pályára.
A süllyedés a terhelés lesz a fordított folyamat, megdönti a kábel kelet felé.
Indítsuk el az űrbe szerkesztése
A végén a torony Pearson (lásd alább) a magassága 144 000 km az érintőleges komponense a sebesség lesz 10.93 km / s, ami több mint elég ahhoz, hogy elkerülje a gravitációs mező a föld és indítórakéta Saturn. Ha a létesítmény szabadon csúszik a tetején a torony, a sebesség elég lesz ahhoz, hogy elkerülje a Naprendszerben. Ez történik, mivel az átmenet teljes perdület a torony (és föld) a haladási sebesség az objektum.
Ahhoz, hogy még nagyobb sebességnél is kiterjeszti a kábel vagy felgyorsítja az áruk rovására elektromágnesesség.
A gazdaság a tér lift szerkesztése
Feltételezhető, hogy a helyet lift nagymértékben csökkenti az általa kiküldött rakomány űrbe. Modern rakétatechnika igényel több ezer dollárba kilogrammonként rakomány beemeljük az alap pályán, és mintegy 20 000 dollárt, hogy bemegy geostacionárius pályán. Az emelkedés a helyet lift kerül több száz dollárt kilogrammonként, és még sokkal kevésbé. [?]
Épület egy helyet lift drága, de a működési költségek alacsonyak, ezért bölcsebb használni hosszú ideig nagyon nagy mennyiségű rakomány. Jelenleg a piaci bevezetése rakományok elég nagy lehet ahhoz, hogy igazolja az építési lifttel, de egy éles árcsökkenést kell vezetnie nagyobb különféle árukat. Ugyanígy azt igazolja magát más közlekedési infrastruktúra - utak és vasutak.
Az ára a felvonó tervezés hasonló az ára a fejlődés az űrsikló. Még mindig nincs válasz arra a kérdésre, hogy a helyet lift visszatér a befektetett pénz, vagy jobb lenne befektetni a továbbfejlesztése rakéta technológia.
Referenciák szerkesztése
Tér lift a művészeti szerkesztése
- Az egyik legismertebb művei Artura Klarka az elképzelésen alapul, egy helyet lift
- A Battle Angel (anime, manga és film) jelenik küklopszi helyet lift. az egyik végén, amely az Égi Város Salem (polgárok) együtt az alsó város (nem állampolgárok), és a másik végén van egy hely város gazella.