Как стать автором
Обновить

Комментарии 124

а как же ЭМ-катапульта?
Катапульта не решает задачу спуска с орбиты.
Да. не решает. Но много ли нужно спускать? На текущем уровне развития — только космонавтов возвращать, добытые образцы с других планет, может быть результаты экспериментов на орбите со сверхчистыми материалами. В соотношении оправляем/получаем, там до 10% думаю не дотягивает.

людей все равно в катапульту не засунешь, и катапульта все равно оставит задачи баллистики, расчета траекторий, передвижения на орбите, стыковки и тд. Концепция лифта хороша тем, что ты все загрузил и поехал, без перегрузок, маневров и вот этого всего

Катапульта не решает задачу спуска с орбиты.

Катапульта на орбите прекрасно решает задачу спуска с орбиты./s

Так и представляю: построили наконец лифт, первый запуск спутника на низкой орбите, поднялись на 200 км, выпихнули спутник из лифта, а он взял и упал на землю. Потому что мало спутник поднять на 200 км, его ещё и разогнать надо до 7,79 км/с (28000 км/ч) что бы он спутником таки стал. Т.е. этот лифт не подходит для подъёма чего либо меньше, чем до геостационарной орбиты. Для подъёма выше и запуска в полёт от земли - нужно ещё систему сброса противовеса предусматривать.

"Несколько дней" до геостационарной орбиты тоже, мягко сказать, приуменьшено. С какой скоростью капсула подниматься будет? 100км/ч? 200км/ч? В первом случае потребуется 15 дней, во втором - 7.5. Можно, конечно, ориентироваться на рекорд среди поездов - 574,8 км/ч, тогда да, будет 2.5 дня. Но это рекорд, а не регулярные перевозки. Поезд едущий горизонтально намного проще капсулы поднимающийся вверх. Можно, конечно, вообще на реактивные сани ориентироваться - там рекорд 10 тыс км/ч... но если есть ракета, зачем вообще кабель? Проще "по старинке".

можно не просто выпихнуть спутник а выпихнуть с нужным ускорением, и ускорять от лифта с уже нужной высоты разве не проще чем с земли разгонять?
сроки вообще не играют, хоть неделю хоть две, вопрос в том что ты загрузил много всякого груза и людей и оно спокойно себе поехало. до луны по нескольку дней в консервных банках летали

Не помню, где читал. Там ещё интереснее: можно вычислить высоту, с которой «отпускать» спутник, чтобы перигей был на нужной высоте. Если орбита нужна круговая — достаточно одного, сравнительно небольшого, манёвра в перигее.

Сложность в другом — все эти орбиты лежат в экваториальной плоскости и пересекаются с лифтом. И, вот, поворот орбиты — требует много «дельты»
первый запуск спутника на низкой орбите, поднялись на 200 км, выпихнули спутник из лифта, а он взял и упал на землю.


Поэтому его надо не выталкивать на его орбите, а спускать с орбиты станции.

«Несколько дней» до геостационарной орбиты тоже, мягко сказать, приуменьшено. С какой скоростью капсула подниматься будет? 100км/ч? 200км/ч? В первом случае потребуется 15 дней, во втором — 7.5.


Маглев не ограничен трением. Соответственно, можно разгоняться до любых скоростей, хватило бы батарейки. В общем, возьмите скорость 10км/с. 70 000/ 10 = 7 000с = 2 часа.
Разгонять что-либо по тросу до скоростей выше скорости звука в тросе чревато разрушением конструкции.
Можно разделывать звёздные разрушители и прочий имперский флот на базе филиала вторчермета где-нибудь в точках лагранжа, потом буксирами до геостационара, а там на лифте на землю — в переплавку. Технологические возможности создания лифта и имперского флота примерно должны совпасть.
Задумка конечно интересная, но на мой взгляд тут плохо продуман один момент, луна движется относительно поверхности земли, а значит точки Лагранжа между луной и землёй тоже движутся относительно поверхности земли, что плохо согласуется с идеей неподвижной базовой станцией на земле. Между точкой Лагранжа и поверхностью луны такой проблемы нет потому что луна не вращается относительно земли.
Да в точке Лагранжа можно собрать противовес, но потом его придётся выводить на геостационарную орбиту земли.
Нижний конец троса в этом случае будет двигаться со скоростью 60 км/ч. Догнать при желании вроде бы можно.
Логично, вот только этот нижний конец троса будет перемещаться над морями, горами, полями, городами по плавающей траектории где-то в районе экватора… хотя если прицепить его к какому нибудь условному дирижаблю на высоте километров 10 и грузы доставлять например вертолётами, то может и сработать

По-моему, все не так просто, как описано в статье. Но я тупой и все могу описывать только в общем виде, без формул. Поехали.

1) Первична у нас гравитация - от нее мы вообще никуда не денемся. Следовательно, трос должен с набором высоты быть способным выдерживать собственный вес, то есть - утолщаться. Чем больше толщина, тем больше масса и тем большее воздействие гравитации она испытывает. При линейном росте толщины (радиуса) на равных отрезках длины масса будет расти квадратично (пропорционально площади сечения на одну и ту же единицу высоты).

2) Трос за ГСО будет испытывать центробежную силу - тоже тем сильнее, чем дальше, ибо туда чем дальше - тем больше будут скорости и массы каждого следующего отрезка.

3) Все вышесказанное приведет к очень сложным эпюрам нагрузок на конструкцию, с очень нетривиальными требованиями к материалу. Учитывая жесткие рамки гравитационного поля, вряд ли хоть какой-то материал вообще подойдет - либо порвется, либо как минимум потечет, превращаясь из ниточки у поверхности в толстенную колонну на определенных участках.

4) Видели когда-нибудь метеозонд? Он даже на фото так выглядит - шар вверху и отклонившийся хвост с оборудованием внизу. Атмосфера будет воздействовать на трос пропорционально площади, а значит - давать постоянную силу торможения, компенсировать которую будет либо реакция опоры, либо дополнительная масса за ГСО, но прогиб троса первые 100 км в любом случае будет (и привет дополнительные просчеты толщины и опор, ага).

5) Подъем чего-либо также вызовет движение троса (даже если он у нас внизу привязан, наверху он свободный). То есть, при подъеме значительной массы у нас будет понижаться орбита троса (а масса будет значительной - вообще непонятен смысл троса, если по нему не будут ездить хотя бы сотни тонн). Компенсировать это ничем нельзя - только если какими-то симметричными маятниковыми движениями.

6) Вообще непонятно, как все это будет выглядеть в динамике. Различные удельные массы на различной высоте, которые должны двигаться с орбитальной скоростью, которая для очень больших масс до ГСО движется медленнее первой космической и еще в атмосфере - чтобы рассчитать такое, нужны какие-то дикие дифференциальные уравнения третьих, четвертых порядков.

7) Скорее всего, возникнут веселые эффекты вроде того, что Земля и лифт, вследствие своей колоссальной массы, начнут вращаться вокруг общего центра тяжести, который тоже нужно будет учесть.

8) Если строить космический лифт с земной поверхности, то чисто условно стоимость и энергозатраты на каждый дифференциально малый его участок на определенной высоте будут означать подъем и сообщение массе этого участка орбитальной скорости. То есть, означают запуски ракет на соответствующие орбиты. Так что проще попытаться свести с солнечной орбиты астероид и опускать трос как-то с него вниз (что тоже, в принципе, энергозатратно).

4) Видели когда-нибудь метеозонд? Он даже на фото так выглядит — шар вверху и отклонившийся хвост с оборудованием внизу. Атмосфера будет воздействовать на трос пропорционально площади, а значит — давать постоянную силу торможения, компенсировать которую будет либо реакция опоры, либо дополнительная масса за ГСО, но прогиб троса первые 100 км в любом случае будет (и привет дополнительные просчеты толщины и опор, ага).

Угловая скорость вращения атмосферы и Земли одинаковая. На трос будет действовать только обычная ветровая нагрузка.

Роскосмос все равно пообещает его к 2045 году построить.
Сразу как лунную базу сдадут, начнут с Луны нано-трос спускать.
Вместо Рогозина будет Чубайс?
По пункту №7 на первый взгляд есть отмазка — второй лифт на другой стороне Земли. Но тогда скорее всего возникнет как бы изменение скорости вращения планеты, ведь её радиус теоретически на практике увеличится, при ровно той же массе M⊕.
Тоже без формул, не хватает на них ума. :)
100 ГПа, то есть, кабель выдержит нагрузку 10 тонн на сечение площадью 1 мм2

А при длине 36000км объём этого кабеля будет 36 кубометров и масса нанотрубок порядка 50 тонн. Весить в точке подвеса на ГСО эти 50 тонн массы будут 7 тонн-силы (70 кН). Так что понадобятся реальные нанотрубки у которых на протяжении 36000км прочность на разрыв нигде не снижается ниже 70 ГПа, иначе — ой. Запас прочности критически мал.

Гораздо более интересен вариант с отправкой грузов при помощи ресольсотрона, при достаточных размерах и мощности, можно будет разогнать спутник еще на земле до нескольких тысяч км/ч, буквально выплюнув его на орбиту, на сколько я знаю, работы по разработке подобного оружия и в потенциале доставщика, сейчас продолжаются в сша после долгого перерыва… Основная проблема, это прожорливость такой махины для пуска, но думаю это решаемо путем постройки специализированного атомного реактора, который будет питать такую систему доставки

Проблема рельсотрона в том, что разогнанный до 30 000 км/ч спутник просто сгорит в атмосфере красивой разноцветной вспышкой редкоземельных металлов сразу на вылете из ствола.
Вроде проводили опыты — ничего не сгорало. Надо только разгонять не до первой или второй космической скорости, а до суборбитальной, чтобы аппарат вышел за пределы атмосферы, а там включил двигатели и разогнался до первой космической скорости. Вроде как принципиальной невозможности реализовать такой проект нет.

А ещё такую пушку можно построить повыше. На высоте 4000 метров вполне реально. Тогда влияние атмосферы сократится в разы.
Я карту поизучал — крайне мало участков на земле где относительно спокойная тектоника, высота 4+км, наличие хоть какой-то цивилизации и это не приполярная зона какая-нибудь.
Ла-Ринконада — высота 5100, 14° ю. ш., население 50 тысяч, есть автомобильная дорога.
Потоси — высота 4090, 19° ю. ш., население 240 тысяч, есть железная дорога
Эль-Альто — высота 3850, 16° ю. ш., население больше миллиона! Кроме дорог есть ещё и аэропорт.

Все эти города расположены к тому же сравнительно недалеко от экватора.

Насчёт тектоники не знаю. Дома в этих городах стоят, люди живут. Зачем пушке нужна спокойная тектоника? Пушка лежит на земле, перевернуться, как ракета не может. Запуск длиться не долго, маловероятно, что в этот момент будет землетрясение и что-то нарушит.

А какой длины будет пушка?

Более 100 метров - отдельный челлендж подымать.

А за 100 метров при ускорении 10G какой скорости можно достичь? ~50м/с.. Это же
ни о чем...

не знаю что вы подразумеваете под пушкой, что она у вас просто лежит, но вообще потенциально это огромная монструозная многокилометровая конструкция, типа коллайдера только не под землей и не закольцованная

Стартовый отрезок может быть и закольцован. Выигрыша по ускорениям это не даёт, но, возможно, кольцо будет удобнее вписываться в рельеф, чем прямая.

Все верно, на сколько я знаю, еще в ссср рассматривали приэльбрусье, как зону для постройки подобного строения. Тут правда с питанием реальные проблемы, американцы тестировали рельсотроны для запуска ракет земля-воздух и даже такая относительно небольшая установка требовала единовременно электроэнергии, как город небольшого размера. Можно представить, сколько энергии потребуется большой установке, чтобы закидывать на орбиту груз весом в пару тонн. И еще вроде как пытаются разработать новые сплавы, чтобы увеличить выходную скорость, пока до нескольких тысяч км ничего кроме шариков весом в несколько десятков грамм не разгоняли

Очень интересно, я почитал бы про подобные планы на Приэльбрусье. Пришлите ссылку пожалуйста, можно сюда, можно в личку

Не нашел материалов в открытых источниках к сожалению, походу не раскрывали инфу, вообще у меня покойный дед работал над проектом электромагнитной пушки в середине 1980-х, вот что знаю с его слов, то и написал. Но тогда дальше прототипа для запуска маленьких шариков дело не пошло, заморозили из-за недостатка финансирования :(

А теперь представьте 10 тонный спутник с двигателями и баками, выстреливаемый из пушки с ускорением в 1000G. Да хотя бы в 100G. Во сколько сот раз такой запас прочности будет дороже обычного ценника спутника в миллиард долларов, который на ракете выводится?
Перегрузки при старте ракет без людей вроде как запросто могут быть больше 10G.
Спутники вроде в основном весят меньше 10 тонн. И даже меньше тонны. Спутник Starlink, например, весит 260 кг.

Я думаю, если цена запуска одного килограмма будет в 10 раз меньше, то можно пойти на некоторое утяжеление конструкции ради повышения прочности. Это всё-равно будет выгодней, чем запускать на ракете.

так и сейчас спутники не голышом запускают а в кожухах, будет кожух прочнее и обтекаемей, спутник то причем тут

а до суборбитальной,


Что все равно, как понимаю, будет в области гиперзвука, а значит, привет абляционные покрытия и температуры за 1000.
Вроде на Хабре было недавно. Был один авантюрист, Джеральд Булл, который замутил такой проект «Вавилон». С одним минусом — на иракские деньги. В результате его убили, а Ирак, успевший получить большую часть длины разборного ствола, отморозился словами: вы не так поняли, это не ствол пушки, а нефтяные трубы.
А было бы интересно, да.

Разморозьте курицу

Вот только космический лифт посшибает все спутники что ниже его, либо спутники сшибут его.


Космический лифт будет вращаться вместе с Землёй, а значит будет описывать диск в плоскости экватора. Проблема в том, что любой спутник пересекает плоскость экватора минимум два раза за оборот. Значит, период всех спутников должен быть синхронизирован с периодом лифта, чтобы они никогда не встретились в одной точке. Любой спутник без топлива — проблема, потому что его орбита будет понижаться и период будет уплывать.


Сейчас спутники почти не врезаются друг в друга потому что они — точки в масштабах космоса. А лифт — это уже отрезок, в котором как известно находится бесконечно много точек.

И тут мы плавно переходим к мысли об уборке космического мусора: тянем пару лифтов, натягиваем между ними сетку, собираем улов (спутники, МКС, космонавтов)…

Вот хотел тоже самое написать. Была у меня старая советская книжка, в которой этот аспект был затронут. И по подсчётам оказалось, что все, что летает на геостационарной орбите или ниже, обязано с данным лифтом встретится. А поскольку лифта ещё нет, а спутников там уже много - выбор человечества, собственно, уже сделан, и не в пользу лифта.

"Зри в корень", Маковецкий, есть на n-t.ru

Не специалист по орбитальной механике,поэтому непонятно следующее: груз на орбите имеет существенно большую скорость относительно поверхности земли (и существенно большую энергию), больше, чем просто тело, поднятое относительно поверхности на орбитальную высоту, ведь надо еще и орбитальную скорость набрать. Закон сохранения импульса и энергии не даёт возможности взять их из ничего, следовательно груз набирает момент из конструкции лифта, поднимаясь на орбиту, он раскручивается до орбитальной скорости вместе с тросом, замедляя вращение лифта. Лифт -не жёсткий стержень, воткнутый в планету, момент планеты принять не может, это трос, свисающий с орбиты. Следовательно, лифт либо потеряет момент и упадет, либо орбитальные части конструкции необходимо разгонять касательной к орбите силой, компенсируя потерю момента при подъеме груза. На орбите должны быть ракетные двигатели, работающие все время движения, если масса груза на орбите растёт. Либо спускать с орбиты эквивалентное грузу количество массы, имеющее орбитальный момент (но на орбите нет столько летающей бесполезной массы). Часть груза должна быть реактивным топливом (ну или реактивной массой, а разгонять электрически) для самого лифта. Разве нет? Или я что-то неправильно понял?

Трос вполне себе «воткнут» в планету гравитацией, иначе противовес бы его на себя утянул и утащил дальше по касательной. Как Луна тащит за собой воду и вызывает приливы, так и Земля будет держать трос со стороны наземной станции, так же как держит людей на поверхности, даже если они не привязаны жёстко.


Поднимающийся груз, конечно, будет толкать трос к земле (а возвращающийся — от земли, но он скорее всего будет легче), так что лифту постоянно будет нужна подпитка, правильно.

Думаю правильно все понял. Лифту нужно будет компенсировать потери, которые он передаст грузу.

Просто теже реактивные двигатели, работающие на орбитальной платформе не будут иметь бесполезных потерь на гравитацию, которые являются основными для обычной ракеты.

Т.е. с определенной степенью абстракции лифт можно рассматривать как длинную ракету с двигателями на вершине, за счет чего КПД двигателей максимален.

Да, именно это я и хотел сказать. Путано выразился потому что сам запутался

но на орбите нет столько летающей бесполезной массы
Как бы по итогам не вышла обратная ситуация — не наскребётся на Земле столько балласта, чтобы компенсировать прибывающее с астероидов сырьё.

Таки да.

И опять же можно в качестве корректирующих двигателей на орбите использовать какие-нибудь ионники с запиткой от ядерного реактора, у которых как известно, запредельный удельный импульс в вакуме и в зависимости от рабочего тела очень скромный расход реактивной массы.

В итого может получится, что выгоднее будет не массу гонять сверху вниз или обратно для компенсации потерь (или наоборот переизбытка), а выдуть эту массу через сопла ионников.

Т.е. имхо проблем с корректировкой орбиты быть не должно от слова совсем.

Видели как фигуристы набирают обороты вращаясь и прижимая к себе руки? И замедляются разводя их в стороны. Тот же эффект будет и у лифта. Система Земля-лифт-груз при подъеме груза будет замедлять скорость вращения. При спуске увеличивать. Разница масс груза и Земли позволяет пренебречь замедлением вращения планеты. Отклонение противовеса будет восстанавливаться за трос прицепленный к базовой станции. Подпитка естественным образом будет осуществляться планетой. Поэтому станция размещенная в океане должна быть хорошо заякорена к дну.

Нет там никакой центробежной силы. На спутники действует только сила тяжести.
В Вики тоже много бреда насчет центробежной силы.
Центробежная сила — виртуальная сила для неинерциальных систем отсчёта, дабы не считать все эти вращающиеся вектора. На орбите спутник весит ровно 0 Н, центробежная сила равна по модулю силе тяжести.
Ну если только так, в неинерциальной системе. Потому что если сумма сил приложенных к телу равна 0, то тело движется равномерно и прямолинейно, а не по орбите.
Реально на спутник действует только сила тяжести.
Хотя с лифтом я может и погорячился. По орбите движется центр тяжести лифта(троса). Все, что выше цт стремится улететь, все что ниже — упасть на Землю. Поэтому трос растягивается.
Вообще, понятие «центр тяжести» — даже более виртуальное, чем центробежная сила. Ну вот у вас прицеп на дачу к машине, вы мешки с цементом положите на дно и ближе к оси, а шкаф сверху и у конца, чтобы прицеп не вихлял продольно. Потому что силы у вас две, одна тянет за фаркоп, другая — трение пятна контакта колес об дорогу, приложены они практически точечно, а на вертикальные — гравитацию и реакцию опоры — на ровной дороге можно забить. Вот там центра масс можно вычислить.
А с лифтом будет другая история — сильно переменная толщина и => масса на разной высоте с различной гравитацией. Там вообще не будет какого-то «центра масс», там будет сложнейший интеграл по всей длине, и как минимум часть всей этой дичи до ГСО напрямую подвержена влиянию гравитации.
Вернее по орбите движется центр масс. В неоднородном поле тяжести он не совпадает с центром тяжести.
«Центром тяжести механической системы называется точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести (действующих на систему) равен нулю. Например, в системе, состоящей из двух одинаковых масс, соединённых несгибаемым стержнем, и помещённой в неоднородное гравитационное поле (например, планеты), центр масс будет находиться в середине стержня, в то время как центр тяжести системы будет смещён к тому концу стержня, который находится ближе к планете (ибо вес P = m·g зависит от параметра гравитационного поля g), и, вообще говоря, даже расположен вне стержня.» © Wiki
И да, тут не центробежная сила действует на трос, а приливная, из-за неоднородности гравитационного поля.
Не понял, где «Фонтаны рая»?
Усохли и забыты.

50 000 км или только 50 км?

тысяч

Не вполне осознал, как предлагается раскручивать трос находясь в точке Лангранджа? Ведь нам нужно, чтоб трос был неподвижен относительно земли, но планета вращается и точка Лангранджа смещается. Так ещё и ось вращения у планеты наклонена, что значит, что над экватором точка оказывается раз в году.

Интересно, кто нибудь пробовал создать такой лифт в симуляторе? Типа KSP или Орбитера?
С материаловедением более-менее все понятно, что все плохо, а вот с небесной механикой все непонятно, сплошные эмпирические прикидки.
Там будет такая проблема, что в этих симуляторах дальность, с которой идёт расчёт физики, ограничена. Да и сомневаюсь что движок потянет симуляцию объекта размерами в тысячи километров.
Хотя вот один человек использовал это как фичу и построил мост. Суть в том, что другие крафты загружаются на дальности в 2,5 км от активного крафта, но расчёт их физики начинается только в 700 метрах. Это даёт возможность сделать мост, где каждый пролёт длинной более 1400 метров опирается на загруженные, но не просчитываемые соседние пролёты. Понятно дело, такой приём не подойдёт для симуляции орбитального лифта.
https://www.youtube.com/watch?v=D_Ec3K7lx_4

В отличной книжке Кима Стенли Робинсона "Красный Марс" красочно описывается, что происходит, когда у космического лифта отрывается противовес и он падает на поверхность планеты. (Намек - диаметр экватора 40 000 километров.)
По-моему, осознания этой идеи достаточно, чтобы понять, что на заселенных планетах космический лифт никогда не будет построен.

Диаметр экватора ~12.000. Сорок тысяч это окружность.

Верно. Надо сначала пить кофе, потом писать комментарии.

Если что пойдет не так - намотает на шарик)

судя по анимациям, при какой либо аварии можно оперативно отстегнуть лифт у земли, наверху поработать двигателями и его унесет в космос просто

Если лифт разломится в самой критической точке - на геостационаре, то это будет эквивалентно выводу его целиком на орбиту за раз. "Поработать" :D

и порежет шарик пополам =)
И треснул мир напополам!
Подозреваю, что ни один человек не пострадает, учитывая процент заселённости поверхности Земли, особенно её экватора, где по сути дикие тропические джунгли повсюду.

Не обязательно, что он будет падать ровно по экватору.

Ссылка чуть выше утверждает, что будет стремиться падать к экватору даже в случае заякоривания не на экваторе. Возможны осцилляции по широте.
Т.е. углерод горит, а кремний нет? Не смущает, что на земле весь кремний находится в виде оксида или силикатов? Сам факт, что силицен хрен получишь уже много говорит о стабильности этого материала.
Каждые 3 месяца приходит человек и пишет про космический лифт, думая, что такова уж точно не было, нанотехнологии!

Строительство такого лифта довольно интересная затея. В том плане, что она трудозатратная, при этом может существенно удешевить вывод грузов в космос, но в любой момент может быть разрушена по различным причинам, и потребует повтороного строительства, что нивелирует экономию.

К слову сказать, такой лифт был показан в мини сериале по HALO, и использовался для эвакуации гражданоского населения. Учитывая что в этой вселенной стичается нормальным многоразовые корабли, способные взлетать в космос и садиться на поверхность планеты, такое сооружение выглядело довольно странно.

Сегодня лифт в космос... завтра туннель до марса!

туннель до Австралии, портал до Марса.

Ну а с Марса портал сами знаете куда

)

Пока только под LA получается.
Сделать такой лифт можем уже завтра — нижние слои поддерживают дирижабли цепеллины, то есть нагрузка на землю ноль на нижних уровнях, а далее точки Лагранжа спасают

Зато какие будут сообщения о катастрофах!


  • Потерявший управление космический лифт отрезал ломоть Земли
  • Лунный и земной лифты столкнулись и запутались в точке Лагранжа. Сутки стали длиннее на 5 минут, а орбита Луны изменилась
Сутки стали длиннее на 5 минут
Это ж сколько работы программистам…
Углеродные нанотрубки не просто горят, а вспыхивают. Поэтому предполагается, что более безопасным и при этом крепким материалом для производства таких трубок может стать не углерод, а кремний, точнее, силицен – кремниевый аналог графена.

Я думаю, пока военные не заинтересуются силиценом (или стабильной формой графена) в качестве материала для бронежилетов и технологии не дорастут до промышленного производства нитей, мечтать о лифте преждевременно.

Отличный пост как повод для разговора. С огромным интересом читаю комментарии. Спасибо, @OlegSivchenko.

Пожалуйста ). Да, у меня тут обычно джентльменский симпозиум развертывается, а не изба-флудильня. По-моему, еще про фейнманий дискуссия удалась. habr.com/ru/post/533660

Есть ещё одна мелочь... Трос будет подвергаться бомбардировке орбитальным мусором, включая молекулы атмосферы, туда залетевшие. Скорость троса на малых высотах (200-300км, например) практически можно не учитывать, то есть бомбардировка будет происходить со скоростью порядка 8км/сек. Можно ожидать полного комплекта последствий от разрезания до эрозии.

Уже касались этой темы. Вся атмосфера начиная от нулевой высоты и до самого верха (до геостационой орбиты) вращается вместе с планетой с ее угловой скоростью. Если пренебречь атмосферными возмущениями (ветер по нашему), то трос находится в штиле.

Ну а свободный космический мусор никуда не девается на большой высоте.

KvanTTT уже написал. Даже низкая вероятность такого события не должна утешать, потому что последствия уж очень серьёзны и не устранимы.
Предлагаю более приземлённую модель. Самые протяжённые «лифты» используемые в настоящее время — это шахтный ствол. Так вот там без всяких допущений и мысленных экспериментов, достоверно известно, что стальной трос длиннее 1.5 км даже свой вес не выдерживает. Про про какие-то дополнительные нагрузки даже говорить не приходится. По соотношению плотность/прочность_на_разрыв те же нановолокна вряд ли превосходят сталь в 40000 раз.
Допустим сделали трос с увеличивающимся сечением, который таки будет способен выдержать свой вес на такой длине. И тут мы встречаем следующую «задачку» из реальной жизни по использованию тросов — при использованию троса в условиях близким к критическим, его раз в пол года проверяют на «износ». И не редки случаи, когда новый трос идёт в металлолом после первой же проверки. Вопрос к мечтателям о лифтах: — вы успеете за пол года развернуть свой космический лифт, или его придётся сдавать в утиль еще в процессе монтажа?
Даже двух вышеперечисленных проблем достаточно для того, чтоб считать открытие антигравитации более вероятным чем орбитальный лифт.
Третьей, не менее важной, причиной является экономическая составляющая.
а ещё волны по струне, как продольные, так и поперечные. Знатная балалайка получится!
Для перечисления всех проблем придётся написать книгу потолще «войны и мир». Там и космический мусор, и самолёты, и движение воздушных масс в атмосфере, и действие приливных сил как на «противовес», так и на «трос», и передача энергии на «кабину лифта» и угол наклона Земли к плоскости эклиптики и политические вопросы и т.д. и т.п.
У бесконтактного способа подъема/спускания трения нет. Соответственно, трос служит гораздо дольше(собственная усталость материала под натяжением никуда не девается).

Раз маглев "опирается" на трос, то есть и износ. Сжатия-растяжения троса при проходах вагонов.

в модели Арцутанова предполагалось запитывать подъемники электричеством, пропущенным через кабели на протяжении всего лифта (нереализуемо)

Почему нереализуемо? (на фоне всей остальной фантастики)
Во всей конструкции космического лифта мне остаётся непонятным только один момент: как он должен существовать до окончательной сборки?
Ну ок, нашли материал для прочного кабеля, который будет натянут от земли и до противовеса за пределами ГСО. А что будет удерживать кабель на высоте 1км? 100 км? 1000 км? Технически как это поднимать? Хотя бы в общих чертах, концептуально. Вариант с «начать стройку на луне» имеет точно такую же концептуальную проблему.
Так его не поднимать, а спускать надо. Забросить трос обычными средствами на ГСО, а оттуда уже потихоньку разматывать, как в сторону, так и в сторону от нее, где будет противовес. Тогда он все время будет находится в натянутом состоянии. Если они действительно выйдет тонким, то при массе в несколько десятков тонн, он вполне транспортабелен для существующих или перспективных ракет. Тот же «Старшип» мог бы его спокойно на ГСО доставить после нескольких дозаправок на околоземной орбите.

Т.е. на орбиту нужно будет забросить катушку с 50 000 км троса? Вы представляете какого она будет размера, допустим для диаметра троса 10см?

Робинсон дал ответ в марсианской трилогии — не надо тащить кабель с поверхности ни в каком виде. Тащить надо фабрику по производству кабеля из астероидов и движок для перетаскивания подходящего астероида(ов) на стационарную орбиту, это вероятно будет намного дешевле. Заодно и противовес, и станция прибытия из астероида получится, а может даже и топливо найдется для стабилизации кабеля реактивными двигателями.
Но ведь нельзя же просто «спустить» многотысячекилометровый многотонный кабель, чтобы он с ГСО упал на землю в нужном месте. Очевидно, нужен некий спускающий модуль-якорь, который должен гасить скорость химическим топливом в процессе спуска, чтобы кабель оставался под условно прямым углом к земле. Иначе его размотает по орбите. И значит, что эти же тысячи тонн веса троса нужно тянуть при торможении в противоположенную сторону… Короче, как ни прикидывай, без читов эта операция выглядит невыполнимой.

А еще может появиться новый вид террористов, которые будут брать лифт в заложники с угрозой его отрезать! Тем более по рассчетам, как здесь пишут, минимальное сечение должно быть внизу.

Скажите мне, физики, о такой фантастической штуке. Можно ли организовать самоподдерживающийся плазменный канал, который будет удерживать внутри себя помещенное вещество? И за счет пульсаций, электромагнитного поля или еще чего начать поднимать это вещество вверх? Нам сразу перестает быть нужен трос.


На земле с базовой станции и с геостационарного спутника при помощи луча (лазерного, фантастически самофокусирующегося) пробивается канал и по нему начинается подъем жидкого (газообразного) груза. Если такое осуществимо, то это вывод за пределы гравитации Земли топлива, воды, кислорода. Можно по классике поднимать обычные ракеты, а уже на геостационарной орбите заправлять для многократных использований без возврата на поверхность.


В дальнейшем нужно будет учиться прицепляться внешними контейнерами к перемещаемому веществу. Тогда станет возможным подъем обычных грузов толкаемых рабочим веществом в канале. Вся нагрузка на излучатель (формирователь канала) расположенный на земле.

Нечто подобное уже предлагали в древности:
Ногою твердой стать
Но вещь реально опасная для постижения — там и оригинальный термоядерный реактор (а то откуда потоку плазмы взяться), и нанотехнология, и масштаб космических колоний астроинженерного уровня.

Когда-то давно (лет 60 тому назад) мелькала где-то идея таким вот способом снабжать воздухом колонию на Луне. А заодно и закидывать туда грузы на... аэростатах! :)

Есть маленькая проблема с лифтом, заключающаяся в том, что круговая орбитальная скорость (скорость свободного падения, когда тело вращается по стабильной орбите) зависит от высоты и точно не совпадает со скоростью вращения поверхности Земли.
Чтобы находиться над одной и той же точкой Земли, все части лифта должны делать 1 оборот в сутки. Для части на орбите это означает, что вектор силы, которую должно компенсировать натяжение троса, направлен не строго вниз, а под углом к направлению на центр Земли. Что приведёт к изгибанию троса, либо поперечным нагрузкам на ствол жёсткой шахты. Отсутствовать такой изгиб будет только для троса ровно на полюсе.
Насколько силён этот эффект, я сейчас посчитать сходу не могу, подзабыл школьную физику, однако учитывать его однозначно придётся.

Даже Илон Маск, известный своими масштабными проектами, отказался высказаться на тему космического лифта.

— это неправда, Илон Маск высказывался на тему космического лифта, и не раз. Вот одно из самых мягких высказываний:

Думаю, одно только незвание видео "Elon Musk on Why Space ElevatorsWon't Work" может намекнуть на содержание видео, и на отношение Илона Маска к идее космического лифта.

 

за ценнейшим гелием-3, необходимым для развития термоядерной энергетики

— это неправда. Развитие термоядерной энергетики никак не упирается в гелий-3, это миф.

Во-первых, гелий-3 термояду не нужен. Миф строится на том, что это анейтронное топливо, которое позволит сделать безопасные реакторы.

Это миф.

Уюбедиться в этом в научных работах вы можете, например, посмотрев в

Workshop on D-3He Based Reactor Studies, 1991, статью А. И. Морозова, В. В. Савельева о ловушке MIRAGE. В ней авторам пришлось считать нейтронный поток для расчета защиты левитирующего диполя*. Нейтронный поток оказался на уровне нейтронного потока в быстрых реакторах (неудивительно, там идет и D+D, дающая в одном канале нейтрон 2.45 МэВ, а в другом - тритий, который потом прекрасно дает 14 МэВ-ный нейтрон в D+T).

Ни о какой анейтронности с D+He3 и речи не идет.

*

* (такая вот занятная у них ловушка была; другую их ловушку вы сейчас можете видеть под именем CFR команды МакГвайра, делающей ее под крылом Lockheed Martin (не взлетит!), она же есть на проходной иллюстрации в статье А. И. Морозова, В. В. Савельева "О галатеях-ловушках с погруженными в плазму проводниками", УФН, 1998)


Ни о какой анейтронности с D+He3 и речи не идет.

Это рушит довод "это анейтронная реакция".

Сейчас ни один серьезный УТС-проект (и даже несерьезный), известный мне (а это примерно равно "ни один серьезны, или серьезный несерьезный") не рассматривает D+He3 как свою цель.

Команда (ИЯФ им. Будкера), работающая по самому перспективному направлению (ОЛ, ГДМЛ), целится в бор-протон синтез (куда более анейтронный чем D+He3, при том не имеющий проблем с доступностью топлива), а в качестве плана "Б" рассматривают монотопливо D+D.
Тесно работающие с ними ребятся из TAE Technologies, имеющую идею похуже, но финансирование получше, целятся в бор-протон.

Токамаки вообще выше D+T не целятся.


Так что запроса от отрасли НЕТ.

Единственное, во что сейчас упирается развитие термоядерной энергетки, это финансирование.

С 70-х годов все успешно пущенные установки магнитного термояда давали либо запланированный, либо лучше, чем запланированный результат.

И пока выделяемых крох денег хватало на установки новых поколений (то есть до середины второй половины 90-х) параметры установок росли быстрее, чем по закону Мура:

Так что единственное, что нужно для будущего УТС-энергетики — это адекватное задаче финансирование (и адекватное задаче управление).

He3 там и рядом не лежал.

Если интересно, кому продать He3, посмотрите в сторону медицины (томография альвеол) и нац.безопасности и прочих потребителей детекторов нейтронов (например, геологов).

как задача, решаемая космическим лифтом (в смысле "для решения которой предназначен космический лифт"), так и задача, решаемая "революционным решением" Пенуара и Сэндфорда

Революционное решение, позволяющее решить эту проблему уже на современном уровне развития технологий, было предложено Зефиром Пенуаром и Эмили Сэндфорд в 2019 году. Возможно, первую очередь космического лифта было бы реалистичнее не возвести с Земли, а свесить с Луны.

...куда лучше решается Skyhook-ротоваторами:

Их можно использовать в паре с таким же лунным ротоватором, чтобы избавиться от необходимости поднимать якорь иными способами (а заодно избавит нас от необходимости строит кабель до Луны для решения задач грузвого сообщения сообщения с ней, это в такой схеме пойдет бесплатным приложением).


А если очень хочется "тросс с неба", — можно использовать орбитальное кольцо.

(напомню, что его преимуществом явлется то, что для его создания достаточно существующих типов материалов, и он не требует создания большой уязвимой структуры до геостационарной орбиты включительно).

Это не отменяет использования ротоваторов, ротоваторы можно использовать для разгона грузов, поднятых лифтами орбитального кольца, разргузив кольцо от задачи разгона грузов до орбитальной скорости кольца.

Skyhook-ротоватор

Это для Безоса?

это для Человечества. Это чуть ли не лучший вариант для сообщения в Солнечной системе на регулярных маршрутах, не говоря о том, что это хорошая часть транспортной системы, которая способна поднять Человечество с глубины гравитационного колодца Земли.

Прочитал. Потом специально искал по "вибр", "ампл", "колеб". Не нашел. Хотя колебания струны такой длины, хоть из нано-трубок, хоть из бетона, обязаны быть. И при такой длине, если амплитуда будет в километры, можно будет считать систему идеально жесткой.

Вообще, все эти лифты, сферы Дайсона очень походят на картинки будущего из Техники молодежи тридцатых-сороковых годов. Все это было очень интересно тогда, но абсолютно иначе реализовано сейчас.

Подозреваю, что играя долями процентов в изменении толщины троса (попеременно и в + и в -) можно устроить гашение большей части колебаний.

Я, в худшем значении этого слова, гуманитарий, но просится аналогия с гитарной струной, толщина которой гуляет наверняка не на доли, а на целый процент или больше, что не мешает ей колебаться на несколько своих диаметров как минимум. При этом, соотношение длины к толщине несравнимо с таким же у гипотетического орбитального лифта.

Случайные изменения толщины картину не изменяют. Я говорю о заранее расчетных изменениях толщины на определенных участках для гашения колебаний определенных частот, борьбой с резонансом. Здесь я тоже не специалист, я предполагаю такую возможность.

В принципе wtigga очень точно описал весь юмор ситуации, только видимо его даже не поняли, хотя вроде как тему обсуждали многократно )))

1. Выброшенный с космического аппарата кабель никогда не «полетит к поверхности Земли» — он будет летать на той же орбите, что и сам аппарат. Более того, учитывая отношение объема к площади поверхности, цельной кабель даже об остаточную атмосферу тормозился бы меньше, чем сам пустотелый аппарат — т.е.через N-лет к Земле ближе бы приблизился бы сам аппарат, а не кабель.
2. Чтоб кабель опустился относительно КА, нужно на его кончике разместить двигательную установку, которая бы по трансверсалке «тормозила» бы кабель. Хотя и тут есть тонкость. При «торможении» (а вернее при снижении полной мех энергии) секция кабеля уменьшит высоту орбиты, но при этом растет первая космическая скорость на новой высоте — т.е. при принудительном «спуске» кабеля его нижняя секция начнет «обгонять» верхние — линейная скорость будет просто выше, а угловая еще выше. т.ч. вместо вертикального троса получим спираль, между секциями которой будут возникать растягивающие усилия. По сути это аналог спирального роста скорости при аэродинамическои торможении (АД парадокс). При этом верхняя точка (КА) не привязана, потому частично из-за этого межсекционного растяжения получим потерю полной мех энергии и самого аппарата.
3. Основная проблема идеологии таких механических «лифтов» кроется в самом их названии — «поднимать», т.е. менять потенциальную энергию. Вопрос изменения кинетической энергии при принуждении на смену высоты вообще игнорируется. А ведь это только потенциальная энергия с высотой меняется линейно, с кинетической несколько сложнее, к тому же ее изменение разнонаправленное с потенциальной.

Исходя их этого, все непрерывные системы «лифтов» изначально обречены на провал, жизнеспособны только дискретные, но практическая реализация энергетически так и остается нецелесообразной — стабилизировать спираль не выйдет, а подлавливать моменты, когда синхронизируются элементы спирали для очередного скачка не целесообразно
По п1,2). Получим не спираль, а «карусель» — любая тросовая система на орбите начинает вращаться (за счёт приливных сил — это то о чём вы рассуждали упоминая «первые космические») и «натягивается» центробежными силам. Причём период этого вращения обязательно синхронизуется с орбитальным. Нечто подобное произошло с Луной (там не тросовая система, а система типа «большая капля жидкости», но принцип тот же).

По факту (в НеИСО корабля) это выглядит именно как «спускание троса с орбиты на поверхность».
Проблемы там создаёт только скорость спускания троса. Там да, дядюшка Кориолис поднапортит. Но это просто вызовет раскачку троса, как мятника (опять-таки с периодом равным орбитальному), который вполне себе можно гасить двигателями на тросе (не только на конце) и очень медленной скоростью разворачивания.

По п3) да тут дядюшка Кориолис тоже будет портить изгибая трос назад-вперёд по ходу орбиты. Но по факту трос будет разгонять лифт по мере подъёма за счёт своей центробежной силы натяжения ( центр масс всей конструкции должен быть ЗА геостационарной орбитой — в этом весь смысл), замедляя при этом Землю (привет, unix-time!).

Главная проблема здесь — это то самый пружинный предел и гашение колебаний. И это такие проблемы, что других — не нужно.
Если мы сможем раскрутить трос на 50 000 000 метров в космосе, то мы сможем и на Луне противометеоритные купола с площадью в десятки квадратных километров ставить, да и просто обитаемую ракету размером с автобус (ну хорошо, в два-три автобуса) на орбиту пускать. И зачем тогда лифт?
если трос цельной (от поверхности Земли до конечной орбиты), то это сходящаяся спираль, вращения — это наверное если трос из кусочков?

«скорость спускания троса» это про что? если с силой выбрасывать трос к Земле, то он к Земле все равно не полетит, просто изменится форма эллипса. По Кориолису… это достаточно формально — по сути псевдосила Кориолиса нужна только в рассмотрении относительного движения во вращающейся системе коорлинат. Какая СК тут подразумевается, гринвичская что ли? но в ней и само орбитальное движение плохо описывается, логичнее брать локальные СК троса, и уже от них выражать относительные (я этот метод применил, чтоб найти однозначное прямое и обратное решение по платформу Гью-Стюарта ))))
100 часов в KSP и идея спуска троса с ГСО будет на интуитивном уровне казаться бредом сумасшедшего :)

КМК, статья имеет множественные "взаимоисключающие параграфы".


Поезд должен был бы постепенно разгоняться до тех пор, пока не достигнет первой космической скорости, причем, гнать его вверх должно было исключительно магнитное поле. Горючее при этом бы не тратилось.

Выше геостационарной орбиты притяжения уже практически не будет

подъемники-вагоны, которые будут уравновешивать друг друга, если в каждый момент времени один из них будет двигаться снизу вверх, а другой – сверху вниз.

Не всегда будут равновешивать — смотря по их количеству на единицу длины "лифта" и загрузке. В любом случае, даже при полном равновесии — нужны затраты энергии на их движение.


Поскольку подъемники будут выполнять не только транспортную, но и уравновешивающую функцию, они не могут нести с собой горючего.

Тут автор хотел сказать что-то другое? Дальше в абзаце вообще какой-то сюр.


В районе земной орбиты есть удивительные места, в которых гравитация практически не действует, поскольку в них гравитация Земли и другого небесного тела гасит друг друга. В 1772 году эти точки открыл французский математик Лагранж… Если поместить в точку Лагранжа космический аппарат или, например, космическую станцию, он(а) никуда оттуда не денется.

Гравитация — действует везде. Но в т. Лагранжа — гравитация двух тел взаимно уравновешивает друг-друга.
Кто ясно мыслит — тот ясно излагает?
Очень даже денется, т.к. т. Лагранжа строятся для двух тел. В Солнечной системе это не так.

«запуск ракет должен осуществляться с орбиты, там, где они с легкостью будут приобретать вторую космическую скорость и отправляться в нужном направлении.»

Объект, выведенный за пределы атмосферы с помощью космического лифта, будет иметь скорость около 0,5 км/с — до второй космической ему не хватает каких-нибудь 10,5 км/с. С ГСО не хватит 8 км/с.

«На сборку стабилизатора можно пустить космический мусор и отработанные искусственные спутники.»

Та же песня — для сбора космического мусора нужна постоянная смена Δv, т.е. в отсутствии технологии транспортного луча — уйма топлива или рабочего тела.

Как вариант, подошёл бы «трос Хойта», упомянутый в «Семиевии» Нила Стивенсона. Ведь как только появится трос, подходящий для космического лифта, его можно будет использовать в качестве космического кнута (кончик метрового кнута разгоняется до сверхзвуковой скорости), забрасывающего объекты в нужную точку с приданием нужной скорости. Правда, понадобится массивная точка подвеса в виде той же станции в точке Лагранжа.

Несмотря на недостаток технологий и подходящих материалов, некоторая работа проводится в практической плоскости, в частности периодически проводится конкурс «Космический лифт» с заметными премиями. Приятно, что есть некоторые практические достижения.

For_Sale

читал про это в "Занимательной физике" Перельмана которой уже лет 70, а вот что не понятно: почему упоминается подьем на высоту сразу 50000 км? В то время как нынешние орбитальные станции летают на высотах порядка всего лишь сотен километров

Потому что геостационарная орбита (объекты на которой как бы висят неподвижно над точкой на земле) это ~35 тыс километров. К МКС не привяжешь кабель до земли, потому что МКС вокруг земли крутится. Ещё ~15 тыс километров для расположения противовеса.
Читал где-то про двухвалентные мононити углерода. У них прочность на разрыв в два раза больше и они больше подходят для космического лифта. Только на момент чтения статьи их производство еще не было освоено даже в лабораторных условиях. Не помню, когда это было. Может год назад, может три…
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.