Строительство космического лифта

три основных подхода к созданию космического лифта Были предложены : во-первых, использование космических ресурсов для производства всего кабеля в космосе. Во-вторых, запуск и развертывание первого семенного троса и последовательное усиление семенного троса дополнительными тросами, транспортируемыми альпинистами. В-третьих, сматываем два кабеля вниз, а затем соединяем концы, образуя петлю.

Ранние концепции строительства

Существует два подхода к построению космического лифта . Либо кабель изготавливается в космосе, либо его запускают в космос и постепенно укрепляют дополнительными кабелями, транспортируемыми альпинистами в космос. Производство кабеля в космосе в принципе может быть осуществлено с использованием астероида или околоземного объекта . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Один из ранних планов предусматривал подъем всей массы лифта на геостационарную орбиту и опускание одного троса вниз к поверхности Земли, в то время как другой кабель разворачивается вверх прямо от поверхности Земли. ^{[ 3 ]}

Приливные силы ( гравитация и центробежная сила ) естественным образом будут тянуть кабели прямо к Земле и прямо от нее, сохраняя равновесие лифта на геостационарной орбите. Когда кабель развернут, силы Кориолиса будут тянуть верхнюю часть кабеля несколько на запад, а нижнюю часть кабеля - несколько на восток; этим эффектом можно управлять, изменяя скорость развертывания. ^{[ 3 ]}

Однако этот подход требует подъема сотен или даже тысяч тонн на обычных ракетах , что является дорогостоящим мероприятием.

Конструкция заделки кабеля

Брэдли К. Эдвардс , бывший директор по исследованиям Института научных исследований (ISR), базирующегося в Фэрмонте, Западная Вирджиния, предположил, что, если нанотрубки достаточной прочности можно будет производить в больших количествах, космический лифт можно будет построить немногим больше, чем за 1 час. десятилетие, а не далекое будущее. Он предложил использовать одиночный 20-тонный «семенной» кабель, похожий на волос. ^{[ не удалось пройти проверку ]} быть развернут традиционным способом, что дает очень легкий лифт с очень небольшой грузоподъемностью. Затем вдоль него из земли будут протягивать все более тяжелые тросы, многократно усиливая его, пока лифт не достигнет необходимой массы и прочности . Это во многом та же самая техника, которая используется для строительства подвесных мостов . Длина этого кабеля составляет 35 786 км или 35 786 000 м. Кабель массой 20 тонн будет весить около 1,12 грамма на метр. ^{[ 4 ]}

Конструкция петлевого лифта

Это менее развитая конструкция, но она предлагает некоторые другие возможности.

Если кабель обеспечивает полезную прочность на разрыв до плотности около 48,1 ГПа/(кг/м ³) или выше, то кабель постоянной ширины может выйти за пределы геостационарной орбиты, не сломавшись под собственным весом. Затем дальний конец можно развернуть и передать обратно на Землю, образуя петлю постоянной ширины, которая будет продолжать вращаться, чтобы избежать запутывания. Две стороны петли естественным образом разделены силами Кориолиса из-за вращения Земли и петли. Увеличивая толщину троса от земли, можно выполнить очень быстрое (экспоненциальное) создание нового лифта (помогает то, что не требуются активные альпинисты и питание подается механически). При постоянной скорости присоединение к петле и выход из нее может быть несколько затруднительным, а грузоподъемность такой петли ниже, чем у обычной конической конструкции. ^{[ 5 ]}

Текущий статус

В настоящее время рассматривается проект прокладки кабеля и проект космического производства. Проект космического производства будет использовать углеродистый астероид или околоземный объект для добычи его материала и производства кабеля из углеродных нанотрубок . ^{[ 2 ]} Затем кабель будет доставлен обратно на геостационарную орбиту и намотан. Хотя этот подход уводит сложность конструкции от использования альпинистов при прокладке кабеля, он увеличивает сложность необходимой космической инфраструктуры .

Проект прокладки кабеля может оказаться невозможным, если прочность материала будет значительно ниже, чем прогнозировал Брэд Эдвардс. ^{[ 2 ]}

Текущее технологическое состояние конструкции кабельной заделки:

Параметр	Необходимый	Достигнуто	Год	Примечания
Тетер
Сила	30-100 меганьютонов/(кг/м) ^{[ 6 ]}^{[ нужна ссылка ]}	7100 Н	2010	House Tether (волокно Zylon и клей M77). ^{[ 7 ]}
Альпинист
Скорость	83 м/с (300 км/ч) ^а	18,3 м/с (66 км/ч) 4 м/с (14 км/ч)	2010 2009	Альпинист на аккумуляторной батарее на расстояние 300 м, Вторые японские технические и инженерные соревнования по космическим лифтам. ^{[ 8 ]} Альпинист на лучевой тяге на высоту 1 км, Space Elevator Games 2009. ^{[ 9 ]}
Высота	36 000 км ^{[ 10 ]}	1 км	2009	Скорость более 4 м/с (14 км/ч). ^{[ 9 ]}
Полезная нагрузка		10 кг	2009	По оценкам, во время Игр по космическим лифтам 2009 года альпинист протащил нижний упор примерно на 30 метров вверх со скоростью более 6 м/с (22 км/ч). ^{[ 9 ]}
Лазерное излучение
Силовой луч		1 кВт	2009	Дистанция более 300 метров. ^{[ 9 ]}

высоты 36 000 км с такой скоростью потребуется 5 дней а) Для достижения геостационарной . ^{[ 11 ]}

См. также

Ссылки

^ Д.В. Смитерман (ред.), Космические лифты: передовая земно-космическая инфраструктура для нового тысячелетия. Архивировано 28 марта 2015 г. в Wayback Machine , NASA/CP-2000-210429, Центр космических полетов Маршалла, Хантсвилл, Алабама, 2000 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Хейн, А.М., Создание троса космического лифта с использованием ОСЗ: предварительная оценка , Международный астронавтический конгресс 2012 г., IAC-2012, Неаполь, Италия, 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Пирсон, Дж. (1975). Орбитальная башня: пусковая установка космического корабля, использующая энергию вращения Земли. Acta Astronautica, 2 (9), 785–799.
^ «Космический лифт: исследование фазы I» Брэдли Карла Эдвардса
^ Гассенд, Блез. «Экспоненциальные тросы для ускоренного развертывания космического лифта» (PDF) . Проверено 5 марта 2006 г.
^ Удельная прочность 100 меганьютонов/(кг/м) соответствует кабелю постоянного сечения и коэффициенту безопасности 2. Возможность строительства с использованием кабеля постоянного сечения имеет некоторые преимущества, но не является обязательной. Сужение поперечного сечения кабеля от максимума на уровне геостационарной орбиты до минимума внизу и вверху позволяет строить из материалов, имеющих меньшую удельную прочность. Минимальная удельная прочность, необходимая для конического кабеля, во многом зависит от бюджета запуска и других финансовых факторов. Нижний предел в 30 меганьютонов/(кг/м) был упомянут в качестве цели удельной прочности, необходимой для поддержки достаточно финансово осуществимого космического лифта - девизом конференции по космическим лифтам 2011 года было «30 мегаюрисов или крах!». «Юри» здесь используется как единица, обозначающая один Ньютон/(кг/м).
^ «Насколько близко находится космический лифт? Насколько он будет дорог? - Ссылки на данные» . Архивировано из оригинала 1 июня 2013 г. Проверено 19 апреля 2014 г.
^ «Результаты японского конкурса JSETEC 2010 г.» . 11 августа 2010 г. Проверено 23 апреля 2011 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ньюджент, Том (07 ноября 2009 г.). «Основные моменты конкурса 2009 года» . ЛазерМотив. Архивировано из оригинала 16 марта 2012 г. Проверено 23 апреля 2011 г.
^ Космический лифт#Кабель
^ Космический лифт#Альпинисты

Внешние ссылки

[1] Д.В. Смитерман (ред.), Космические лифты: передовая земно-космическая инфраструктура для нового тысячелетия. Архивировано 28 марта 2015 г. в Wayback Machine , NASA/CP-2000-210429, Центр космических полетов Маршалла, Хантсвилл, Алабама, 2000 г.

[HEIN-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Хейн, А.М., Создание троса космического лифта с использованием ОСЗ: предварительная оценка , Международный астронавтический конгресс 2012 г., IAC-2012, Неаполь, Италия, 2012 г.

[PEAR-3] Перейти обратно: ^а ^б Пирсон, Дж. (1975). Орбитальная башня: пусковая установка космического корабля, использующая энергию вращения Земли. Acta Astronautica, 2 (9), 785–799.

[4] «Космический лифт: исследование фазы I» Брэдли Карла Эдвардса

[5] Гассенд, Блез. «Экспоненциальные тросы для ускоренного развертывания космического лифта» (PDF) . Проверено 5 марта 2006 г.

[6] Удельная прочность 100 меганьютонов/(кг/м) соответствует кабелю постоянного сечения и коэффициенту безопасности 2. Возможность строительства с использованием кабеля постоянного сечения имеет некоторые преимущества, но не является обязательной. Сужение поперечного сечения кабеля от максимума на уровне геостационарной орбиты до минимума внизу и вверху позволяет строить из материалов, имеющих меньшую удельную прочность. Минимальная удельная прочность, необходимая для конического кабеля, во многом зависит от бюджета запуска и других финансовых факторов. Нижний предел в 30 меганьютонов/(кг/м) был упомянут в качестве цели удельной прочности, необходимой для поддержки достаточно финансово осуществимого космического лифта - девизом конференции по космическим лифтам 2011 года было «30 мегаюрисов или крах!». «Юри» здесь используется как единица, обозначающая один Ньютон/(кг/м).

[7] «Насколько близко находится космический лифт? Насколько он будет дорог? - Ссылки на данные» . Архивировано из оригинала 1 июня 2013 г. Проверено 19 апреля 2014 г.

[8] «Результаты японского конкурса JSETEC 2010 г.» . 11 августа 2010 г. Проверено 23 апреля 2011 г.

[lasermotive2009-9] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ньюджент, Том (07 ноября 2009 г.). «Основные моменты конкурса 2009 года» . ЛазерМотив. Архивировано из оригинала 16 марта 2012 г. Проверено 23 апреля 2011 г.

[cable-10] Космический лифт#Кабель

[11] Космический лифт#Альпинисты

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

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