Gravitations-/Zentrifugaleffekte in einem Weltraumaufzug

Ich verstehe, dass ein Weltraumaufzug mindestens so lang sein sollte wie eine geosynchrone Umlaufbahn (22.236 Meilen), denn nur darüber hinaus ist die Zentrifugalkraft der Erdrotation größer als die Auswirkungen ihrer Schwerkraft.

Gleichzeitig erleben Astronauten in einer Raumstation im erdnahen Orbit Schwerelosigkeit, obwohl die Schwerkraft etwa 90 % der Stärke wie an der Oberfläche beträgt. Ich verstehe, dass dies daran liegt, dass sie sich im freien Fall befinden, aber aufgrund der hohen Geschwindigkeit, in der die Raumstation ursprünglich platziert wurde, im Orbit bleiben.

Nehmen wir an, Sie haben einen 40.000-Meilen-Weltraumaufzug am Äquator und einen Kletterer, in dem die Insassen in Stühlen festgeschnallt sind. Wenn ich das richtig verstehe, wenn Sie den Kletterer stoppen und dort halten oder die Bremsen betätigen würden, dann bei ...

  • 4.000 Meilen (ungefähr der Erdradius) würden die Insassen etwa 1/4 der Auswirkungen der Erdanziehungskraft spüren. Wenn sie also ein Objekt halten und loslassen würden, würde es fallen, aber langsamer als auf der Erde.

  • 22.236 Meilen (GEO) würden sich die Insassen schwerelos fühlen. Wenn sie ein Objekt halten und loslassen würden, würde es (theoretisch) schweben.

  • Bei mehr als 22.236 Meilen würden sich die Insassen zur Decke hingezogen fühlen. Wenn sie ein Objekt loslassen, würde es aufsteigen und gegen die Decke schlagen, mit einer Geschwindigkeit, die proportional dazu ist, wie viel größer als GEO sie sind.

Habe ich das richtig?

Bearbeitet. Jetzt ist es nur eine Physikfrage, oder?
Alles, was Sie sagen, ist richtig, außer dass ich ungefähr 26.200 Meilen für den Punkt bekommen habe, an dem Sie in einem Weltraumaufzug schwerelos wären. Es ist nicht an dem Punkt, an dem Sie sich in einer geosynchronen Umlaufbahn befinden. Aber durch Zufall ist es gar nicht so weit weg.
Nein, das ist nicht richtig. Habe ich einen Rechenfehler gemacht?

Antworten (2)

Ich stimme deinen Zahlen zu. Ich vermute, Sie wissen bereits Folgendes:

G R A v ich T j = μ / R 2
Wo μ ist die Gravitationskonstante mal der Masse der Erde.

C e N T R ich F u G A l F Ö R C e = ω 2 ∗ R
Wo ω ist eine Winkelgeschwindigkeit von 2 Pi Radianten pro Sterntag.

N e T A C C e l e R A T ich Ö N = ( μ / R 2 ) − ( ω 2 ∗ R )

Wenn r größer als 42.161.150 Meter ist, dann ist die ω 2 ∗ R übersteigt μ / R 2 und die Nettobeschleunigung ist von der Erde entfernt.

Hier ist ein Screenshot aus einer Tabelle, die ich aufgepeppt habe :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Fühlen Sie sich frei, mit dieser Tabelle zu spielen.

Drüben bei der Space Stack Exchange zeichnete ich die verschiedenen Orbit-Nutzlasten, die folgen würden, wenn sie von verschiedenen Punkten auf dem Aufzug losgelassen würden. Ich habe die gleichen Illustrationen ausführlicher bei General Template for Space Elevators gemacht

Ein Weltraumaufzug muss erheblich weiter als die geostationäre Umlaufbahn reichen. Der Grund ist, dass die Struktur nur durch Spannung getragen werden kann. Es gibt keinen entfernt plausiblen Weg, einen Turm zu bauen, der hoch genug ist, um selbst eine erdnahe Umlaufbahn zu erreichen, der sein eigenes Gewicht tragen könnte.

Der Weltraumaufzug ist im Grunde ein großer Felsen, der durch ein "Kabel" mit der Erde verbunden ist und die Erde einmal am Tag umkreist, aber irgendwo außerhalb der geostationären Höhe. Die Zentrifugalkraft will den Stein wegschleudern, aber das Seil stoppt sie.

Ein praktisches Weltraumfahrstuhlsystem hätte eine Station, die am Kabel in geostationärer Höhe verankert ist, von der aus Raumfahrzeuge bequem gestartet werden könnten, und es hätte eine Anzahl von "Ketten", die das Kabel hinauf- und hinunterklettern könnten.

Es ist eine lange Reise, also müssten die Crawler mit Hunderten bis Tausenden von Meilen pro Stunde einmal über die Atmosphäre „kriechen“.

Wie ist es plausibel, einen so großen Turm mit Spannung zu halten? Weltraumaufzüge sind eine nette Idee, aber nicht praktikabel.
Es ist kein "Turm" (dh es trägt nicht sein eigenes Gewicht). Es ist ein Seil , das einen großen Felsen (dh einen eingefangenen Asteroiden) daran hindert, in den Weltraum zu fliegen. Ich behaupte nicht, dass irgendjemand es tatsächlich finanzieren könnte. Aber wir wissen, wie man Materialien herstellt, die fast stark genug sind, damit es funktioniert. Auf der anderen Seite haben wir keine Ahnung, wie wir irgendein Material unter Druck stark genug machen können, um das Gewicht eines freistehenden Turms zu tragen, der sogar eine Meile hoch ist, geschweige denn Hunderte oder Tausende oder Zehntausende Meilen hoch.
Gravitations-/Zentrifugaleffekte in einem Weltraumaufzug
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