Безопасность космического лифта

Существуют риски, связанные с никогда ранее не применявшимися технологиями, такими как строительство и эксплуатация космического лифта . Космический лифт будет представлять опасность для навигации как для самолетов, так и для космических кораблей. С воздушными судами можно бороться с помощью простых ограничений управления воздушным движением. Более сложную проблему для строительства и эксплуатации космического лифта создают удары космических объектов, таких как метеороиды, спутники и микрометеориты.

Спутники

Если бы ничего не было предпринято, практически все спутники с перигеями ниже верхней части лифта в конечном итоге столкнулись бы с тросом лифта. ^{[ 1 ]}

Каскад отказов

Для стабильности недостаточно того, чтобы другие волокна могли принять на себя нагрузку вышедшей из строя пряди — система также должна выдерживать немедленные динамические последствия отказа волокна, в результате чего образуются снаряды, направленные на сам кабель. Например, если кабель имеет рабочее напряжение 50 гигапаскалей (7 300 000 фунтов на квадратный дюйм) и модуль Юнга 1000 гигапаскалей (150 000 000 фунтов на квадратный дюйм), его деформация составит 0,05, а запасенная упругая энергия составит 1/2 × 0,05 × 50 ГПа = 1,25×10 ⁹ джоули на кубический метр. Разрыв волокна приведет к тому, что пара волн снятия натяжения разойдется со скоростью звука в волокне, при этом сегменты волокна за каждой волной будут двигаться со скоростью более 1000 метров в секунду (3300 футов / с) (больше, чем начальная скорость) . стандартного .223 патрона калибра ( 5,56 мм ), выпущенного из винтовки М16 ). Если эти быстро движущиеся снаряды не удастся безопасно остановить, они порвут и другие волокна, инициируя каскад отказов, способный разорвать кабель. Проблема предотвращения разрыва волокна, вызывающего каскад катастрофических отказов, по-видимому, не рассматривается в современной литературе по наземным космическим лифтам. ^{[ нужна ссылка ]} Проблемы такого рода было бы легче решить в приложениях с более низким напряжением (например, в лунных лифтах). Эту проблему описал физик Фримен Дайсон . ^{[ 2 ]}

Коррозия

Некоторые считают, что коррозия представляет собой риск для любого тонкого троса (чего требует большинство конструкций). В верхних слоях атмосферы атомарный кислород постоянно разъедает большинство материалов. ^{[ 3 ]}

Другие анализы показывают, что атомарный кислород на практике не представляет проблемы. ^{[ 4 ]}

Радиация и пояса Ван Аллена

Большая часть конструкции космического лифта будет находиться внутри радиационного пояса Ван Аллена , а космический лифт будет проходить через пояса Ван Аллена . Это не проблема для большинства грузов, но количество времени, которое альпинист проводит в этом регионе, может вызвать радиационное отравление любого незащищенного человека или других живых существ. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Придется пересечь внутренний пояс, где – за экраном из трех миллиметров (0,12 дюйма) алюминия – мощность дозы может достигать 465 мЗв/ч. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Более того, эффективность магнитосферы по отклонению излучения, исходящего от Солнца, резко снижается после подъема на несколько радиусов Земли над поверхностью. Это ионизирующее излучение может привести к повреждению материалов как внутри троса, так и внутри альпинистов. ^{[ 9 ]}

Поэтому, чтобы космический лифт мог использоваться пассажирами-людьми, радиационный пояс Ван Аллена должен быть освобожден от заряженных частиц. Это было предложено в рамках проекта Высоковольтного орбитального длинного троса. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

В случае неудачи

Разрезать возле точки привязки

Если лифт будет разрезан в точке его крепления на поверхности Земли, внешняя сила, создаваемая противовесом, заставит весь лифт подняться вверх на более высокую орбиту или вообще выйти из-под земной гравитации. ^{[ 12 ]}

Пробег примерно до 25 000 км.

Если бы разрыв произошел на большей высоте, примерно до 25 000 километров (16 000 миль), нижняя часть лифта опустилась бы на Землю и расположилась вдоль экватора к востоку от точки привязки, в то время как теперь уже несбалансированная верхняя часть поднялась бы до высоты. более высокая орбита. ^{[ 13 ]}

Пробег выше 25 000 км.

Если бы обрыв произошел на стороне противовеса лифта, нижняя часть, которая теперь включает в себя «центральную станцию» лифта, начала бы падать и продолжила бы движение вниз, чтобы войти в атмосферу, если бы ни одна часть троса ниже также не вышла из строя. В зависимости от размера он либо сгорит при входе в атмосферу, либо ударится о поверхность. Механизм немедленного разрыва кабеля под станцией предотвратил бы повторный вход станции и привел бы к ее продолжению на высокой и слегка измененной орбите. Моделирование показало, что по мере того, как спускающаяся часть космического лифта «обертывает» Землю, нагрузка на оставшуюся длину кабеля увеличивается, в результате чего его верхние секции отрываются и отбрасываются. Детали того, как эти кусочки ломаются, и траектории, по которым они двигаются, очень чувствительны к начальным условиям. ^{[ 13 ]}

См. также

Лунный космический лифт - Предлагаемая транспортная система
Безракетный запуск в космос - Концепции запуска в космос
Строительство космического лифта
Экономика космического лифта - сравнивает стоимость отправки полезного груза на околоземную орбиту с помощью космического лифта со стоимостью этого с альтернативами.
Космические лифты в художественной литературе

Ссылки

^ Кларк, Артур К. (12 августа 2003 г.). «Космический лифт: «мысленный эксперимент», или ключ к Вселенной? (Часть 3)» . Справочник по космическому лифту. Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года . Проверено 8 февраля 2011 г.
^ ван Пелт, Мишель (12 июня 2009 г.). Космические тросы и космические лифты . Спрингер. ISBN 978-0-387-76556-3 .
^ де Руджи, А. «Коррозия в космосе» (PDF) . Европейское космическое агентство . Проверено 8 февраля 2011 г.
^ Эдвардс, Брэдли Карл. «Космический лифт: исследование фазы II» .
^ Келли Янг (13 ноября 2006 г.). «Космические лифты: «Первый этаж, смертельная радиация!» » . Новый учёный .
^ А. М. Йоргенсена; С. Е. Патамиаб и Б. Гассенд (февраль 2007 г.). «Аспекты пассивной радиационной защиты предлагаемого космического лифта». Акта Астронавтика . 60 (3). ООО «Эльзевир»: 189–209. Бибкод : 2007AcAau..60..198J . дои : 10.1016/j.actaastro.2006.07.014 .
^ «Определение дозы радиации миссии Аполлон-11» (PDF) . Проверено 13 ноября 2022 г.
^ «Информационная система ЕКА по космической среде» .
^ «Зонды Ван Аллена и доза радиации» (PDF) .
^ Мирнов Владимир; Учер, Дефне; Данилов Валентин (10–15 ноября 1996 г.). «Высоковольтные тросы для усиленного рассеяния частиц в ремнях Ван Аллена». Тезисы докладов заседания Отделения физики плазмы АФН . 38 . Колледж-Парк, Мэриленд: Американское физическое общество , собрание отдела физики плазмы: 7. Бибкод : 1996APS..DPP..7E06M . ОСЛК 205379064 . Аннотация №7Е.06.
^ «Высоковольтный орбитальный длинный трос (HiVOLT): система восстановления радиационных поясов Ван Аллена» . Тетерс без ограничений. Архивировано из оригинала 17 мая 2011 г. Проверено 18 июня 2011 г.
^ Эдвардс, Брэдли Карл (август 2005 г.). «Подъемник в небеса» . IEEE Спектр онлайн . Архивировано из оригинала 25 октября 2005 г.
^ Jump up to: ^а ^б Гассенд, Блез (2004). «Анимация сломанного космического лифта» . Проверено 14 января 2007 г.

Внешние ссылки

Лифт: 2010 г. Архивировано 6 января 2007 г. на Wayback Machine Space. соревнованиях по призам лифтов
Справочник по космическому лифту
Смелые и возмутительные: космические лифты
СМИ, связанные с космическими лифтами , на Викискладе?

[1] Кларк, Артур К. (12 августа 2003 г.). «Космический лифт: «мысленный эксперимент», или ключ к Вселенной? (Часть 3)» . Справочник по космическому лифту. Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года . Проверено 8 февраля 2011 г.

[2] ван Пелт, Мишель (12 июня 2009 г.). Космические тросы и космические лифты . Спрингер. ISBN 978-0-387-76556-3 .

[3] де Руджи, А. «Коррозия в космосе» (PDF) . Европейское космическое агентство . Проверено 8 февраля 2011 г.

[4] Эдвардс, Брэдли Карл. «Космический лифт: исследование фазы II» .

[5] Келли Янг (13 ноября 2006 г.). «Космические лифты: «Первый этаж, смертельная радиация!» » . Новый учёный .

[6] А. М. Йоргенсена; С. Е. Патамиаб и Б. Гассенд (февраль 2007 г.). «Аспекты пассивной радиационной защиты предлагаемого космического лифта». Акта Астронавтика . 60 (3). ООО «Эльзевир»: 189–209. Бибкод : 2007AcAau..60..198J . дои : 10.1016/j.actaastro.2006.07.014 .

[7] «Определение дозы радиации миссии Аполлон-11» (PDF) . Проверено 13 ноября 2022 г.

[8] «Информационная система ЕКА по космической среде» .

[9] «Зонды Ван Аллена и доза радиации» (PDF) .

[10] Мирнов Владимир; Учер, Дефне; Данилов Валентин (10–15 ноября 1996 г.). «Высоковольтные тросы для усиленного рассеяния частиц в ремнях Ван Аллена». Тезисы докладов заседания Отделения физики плазмы АФН . 38 . Колледж-Парк, Мэриленд: Американское физическое общество , собрание отдела физики плазмы: 7. Бибкод : 1996APS..DPP..7E06M . ОСЛК 205379064 . Аннотация №7Е.06.

[11] «Высоковольтный орбитальный длинный трос (HiVOLT): система восстановления радиационных поясов Ван Аллена» . Тетерс без ограничений. Архивировано из оригинала 17 мая 2011 г. Проверено 18 июня 2011 г.

[12] Эдвардс, Брэдли Карл (август 2005 г.). «Подъемник в небеса» . IEEE Спектр онлайн . Архивировано из оригинала 25 октября 2005 г.

[gassend-13] Jump up to: ^а ^б Гассенд, Блез (2004). «Анимация сломанного космического лифта» . Проверено 14 января 2007 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

v т и Космический лифт
Основные статьи	Строительство Экономика Безопасность В художественной литературе
Технологии	Электромагнитная тяга Противовес Углеродные нанотрубки Нанотехнологии Космический трос Обменный привязь Momentum
Связанные понятия	Запустить цикл Лунный космический лифт Орбитальное кольцо Скайхук Космический фонтан
Соревнования	Список соревнований Лифт:2010 г.
Люди	Юрий Арцутанов Брэдли С. Эдвардс Джером Пирсон Константин Циолковский
Организации	KC Космические Пираты ЛазерМотив ЛифтПорт Групп
Неракетный космический запуск Космический полет Мегамасштабное проектирование