Laser.

Sie müssen die Trümmer nicht zerstören, sondern schieben Sie sie nur ein wenig aus dem Weg . Die überwiegende Mehrheit des Weltraumschrotts wird verfolgt, wie andere bereits erwähnt haben, sodass Sie wissen, was eine Bedrohung darstellt, lange bevor sie tatsächlich eintrifft. Schlagen Sie mit einem Laser auf die Trümmer, um ihren Weg leicht zu ändern, und Sie können Kollisionen vermeiden.

Da Sie die meisten Trümmer verfolgen können, können Sie diesen Prozess sogar weit im Voraus beginnen. Trümmer werden sehr schnell vorbeirasen, aber Sie sollten in der Lage sein, alles Gefährliche mehrmals zu treffen, wenn es mit jeder Umlaufbahn vorbeikommt.

Sie können dieses System sogar verwenden, wenn es den Aufzug nicht direkt schützt, um beim Vorbeifahren langsam wieder in den Weltraumschrott einzudringen. Verlangsamen Sie einfach die Geschwindigkeit von allem, was vorbeikommt, und irgendwann wird das Zeug aus der Umlaufbahn fallen. Es schafft Platz und schützt den Aufzug gleichzeitig!

Was nicht verfolgt wird, müssen Sie in der Lage sein, es im Voraus zu erkennen, daher ist eine Art Sensorausrüstung erforderlich, aber Sie benötigen diese bereits für das Laserzielen. Glücklicherweise sind die Dinge, die nicht verfolgt werden, alles sehr kleine Dinge, so dass es einfacher ist, sie aus dem Weg zu räumen, und Sie brauchen nicht so viel Vorankündigung.

Tiefer eintauchen!

Zum Glück für alle, die eine gründliche, wissenschaftliche Analyse dieser Option wünschen, bin ich nicht sehr originell und der Laser-Wiedereintritt von Weltraumschrott wurde untersucht! Ein bestimmtes Papier DOI: 10.1016/j.asr.2012.02.003 geht ziemlich in die Tiefe, und ich werde hier einige seiner wichtigeren Ergebnisse zitieren.

Erstens, wie groß ist das Problem von Weltraumschrott?

Es gibt ungefähr$N_1 = 2,200$große Objekte (Durchmesser ≥ 100 cm, Masse in der Größenordnung von 1 Tonne) in LEO und$N_2 = 190k$kleine Gegenstände (Durchmesser ≥ 1 cm). Der Fluss für die Kleinen im Bereich der Spitzendichte beträgt ca$R_2 = 1.4E-4$ $m^{-2}year^{-1}$... [Wenn man diese Zahlen anwendet], ist die Chance, dass ein großes Objekt auf ein großes Objekt einschlägt, einmal gegeben$T_{11} = 134$Jahren, während die Chance, dass ein kleines Objekt auf ein großes Objekt einwirkt, nur einmal besteht$T_{21} = 3$Jahre.

Eine Variable scheint irgendwann in ihren Berechnungen den Namen zu ändern, daher bin ich mir nicht sicher, wie sich dies auf ein stationäres Objekt übertragen lässt, aber es gibt uns eine Zeitskala.

Wenn wir also nichts tun, werden wir alle paar Jahre einen kleinen Streik veranstalten. Aber lass uns nicht nichts tun! Lassen Sie uns einige Laser verwenden!

Zunächst einmal, wie funktionieren Laser, um Trümmer zu deorbitieren? Grundsätzlich trifft der Laser auf die Oberfläche und überhitzt das Material schnell, wodurch es verdampft. Dieser Dampf befindet sich jedoch immer noch im Weg des Lasers, sodass er weiterhin vom Laserstrahl getroffen wird, wo er sich etwas mehr überhitzt und zu Plasma wird. Das Plasma wird schnell dekomprimiert, drückt das Objekt weg und bildet im Wesentlichen einen kleinen Strahl auf der Oberfläche des Objekts. Nach einiger Zeit ist es kontraproduktiv, dem System mehr Energie hinzuzufügen, daher schlagen die Autoren dieses Artikels einen gepulsten Laser statt eines kontinuierlichen vor.

Die Autoren gehen von einem Zeitraum von$\tau = 5ns$für den Laserpuls, und finden Sie anhand dieser Nummer, dass sie sich bewerben müssen$53\ kJ/m^2$zum Objekt, um ein Aluminium-Target optimal zu beschleunigen.

In einem praktischen Fall, wo$D_{eff} = 10m$, wenn$T = 80\%$,$T_{eff} = 0.5$. Um zu liefern$53 kJ/m^2$zu einem Ziel bei$1000km$Sortiment, das Produkt$WD_{eff}^2$muss mindestens
 $993
kJm^2$, Laserpulsenergie sein muss$7.3kJ$, und der Spiegeldurchmesser$D$ 
muss sein 
$13m$.

Das bedeutet, dass die Laser nicht einmal im Weltraum sein müssen! Mit ziemlich aktueller Technologie können Sie ein System von ihnen auf der Oberfläche einsetzen und von dort aus den Orbit verlassen!

Die Autoren stellen fest, dass jedes Objekt mit einer Masse von weniger als 1 kg in einem einzigen Durchgang erneut betreten werden kann. Größere Objekte (ihr Beispiel ergab eine Masse von 1 Tonne) würden mehrere Jahre brauchen, um wieder einzutreten, aber wenn Sie sich an die Häufigkeit von Wechselwirkungen zwischen großen Objekten erinnern, ist die Wahrscheinlichkeit einer katastrophalen Kollision sehr gering, und wir können diese Objekte sehr leicht anstoßen in einem Durchgang aus dem Weg.

Dies wird wahrscheinlich kein Problem sein:

1. Weltraumaufzüge sind nicht wirklich Türme, sie sind Seile. Eine starke, aber relativ dünne Reihe von Drähten aus einem superstarken Material, die sich weit über die geostationäre Umlaufbahn hinaus erstrecken (um etwas Spannung darin zu haben).
2. Space Junk sind nicht nur zufällige Metallstücke, die überall herumschwirren. Wir haben Zonen und Umlaufbahnen, die sicher sind, und solche, die überhaupt nicht sicher sind. Wir verfolgen diese Teile. Und bis wir die Technologie und die Bereitschaft haben, einen Weltraumaufzug zu bauen, hätten wir wahrscheinlich eine Flotte von Weltraummüllwagen, die all diesen Müll sammeln, ihn zerkleinern und in die Atmosphäre entsorgen

Eine magnetische Abschirmung wäre der effektivste Weg, um einen Weltraumlift vor Weltraumschrott und kosmischer Strahlung zu schützen.

Ein magnetisches Gleichfeld würde hochenergetische Partikel veranlassen, sich um die Feldquelle herum zu krümmen und zu biegen, wodurch Insassen und Ladung gleichermaßen abgeschirmt würden.

Ein magnetisches Wechselfeld würde induktive Materialien "erregen" und von der Feldquelle "abstoßen". (Siehe Wirbelströme).

Ein großer supraleitender Magnet würde eine kostengünstige Möglichkeit bieten, das Magnetfeld zu erzeugen. Es würde auch einem zweiten Zweck dienen, der Übertragung von Energie zur und von der Bodenstation und der Orbitalplattform des Weltraumaufzugs.

Ein Kraftwerk an der Basis des Space Elevators würde ausreichend Strom für Orbitalfahrzeuge, Space Elevator Elevators und das Kühlsystem mit supraleitenden Magneten liefern. Tatsächlich könnte das Feld selbst verwendet werden, um die strukturelle Integrität des Space Tether zu erhöhen.

Das Halteband selbst müsste "angelenkt" werden, um ein Schwingen zu ermöglichen, sonst würde eine strukturelle Ermüdung in der Materialzusammensetzung des Haltebands resultieren. Aufgrund des Newtonschen Gesetzes der entgegengesetzten Kräfte würde das Magnetfeld des Halteseils auf ein Stück Weltraumschrott wirken, das sich selbst wegdrückt, und auch auf den Weltraumschrott. Ein Stück Weltraumschrott mit einer Masse, die größer ist als das Halteseil selbst, könnte jedoch eine Notsituation verursachen, insbesondere wenn das Halteseil nicht rechtzeitig aus dem Weg schwingen kann.

Das Sci-Fi-Buch „Web between Worlds“ spricht ein wenig über dieses Thema.

Ja, die einfachste Möglichkeit besteht darin, in Gebieten mit Weltraumschrott eine Art physische Abschirmung zu verwenden. Dies erhöht die Gesamtmasse des Halteseils, ist aber sicherlich lohnenswert.

Eine Art Verbundpanzerung wäre ideal, eine Kombination aus Abstandsschutz, um große Trümmerstücke aufzubrechen, einer stoßdämpfenden Schicht, um sie zu verlangsamen, und einem Kohlenstoff-Nano-Netz, um alles aufzuwischen, was sich noch bewegt.

Es müsste regelmäßig ersetzt werden und würde dem Halteseil viel Gewicht hinzufügen, aber wenn Sie einen Weltraumaufzug bauen können, sollten Sie in der Lage sein, eine hochfeste Verbundpanzerung mit geringer Masse zu bauen.

Das Grundprinzip wäre, dass die Panzerung in der Lage sein muss, das Halteseil nur vor Weltraumschrott zu schützen, den Sie nicht verfolgen können. Weltraumschrott, den Sie verfolgen können, könnte mit anderen Mitteln entfernt oder umgeleitet werden.

Sie möchten auch Redundanz in das Design einbauen, z. B. mit 4 Tethern anstelle von 1, wobei der Verlust von 1 Tether keinen katastrophalen Ausfall verursacht

Denken Sie auch daran, dass im Falle eines Bruchs des Halteseils nichts „oberhalb“ des Bruchs auf die Erde fallen wird, sodass die gesamte teure Hebeausrüstung, der Raumhafen usw. an der Spitze des Aufzugs vor einem ungeplanten Wiedereintritt sicher wären. Simulationen zeigen jedoch , dass das Gegengewicht wahrscheinlich die Erdumlaufbahn verlassen würde, was für jeden unbequem wäre, der nicht in den Weltraum gehen möchte. Daher wäre es eine weitere vernünftige Vorsichtsmaßnahme, das „Gegengewicht“ mit genügend Treibstoff auszustatten, um sich selbst wieder in eine stabile Umlaufbahn zu bringen. Ich habe nicht berechnet, ob das machbar wäre, aber es wäre kein Problem, den Treibstoff dorthin zu bringen, Sie haben schließlich einen Weltraumaufzug! Aller Wahrscheinlichkeit nach wird der Raumhafen ganz oben ohnehin zum Betanken von Schiffen für die Weiterreise genutzt.

Etwas, das in keiner der anderen Antworten erwähnt wird und meiner Meinung nach zu diesem Thema gehören sollte, ist der Unterschied zwischen Kollisionen zwischen Weltraumschrott und etwas im Orbit und einem festen Ziel wie einem Weltraumaufzug.

Wenn Sie jemals eine Zeichnung einer Umlaufbahn über dem Boden gesehen haben, sieht die Bodenspur wie eine Sinuskurve aus, die auf dem Äquator zentriert ist. Einige Bodenspuren sind für polare oder geostationäre Umlaufbahnen unterschiedlich, aber das einzige, was sie alle gemeinsam haben, ist, dass sie irgendwann den Äquator kreuzen und aufgrund der Präzession schließlich ihre Umlaufbahn jeden Punkt auf dem Äquator kreuzen wird.

Warum kümmern wir uns also darum? Bei Orbitalkollisionen sind Sie besorgt, wenn die Umlaufbahn von allem, was Ihnen wichtig ist, Umlaufbahnen von Trümmern schneidet, viele Umlaufbahnen die Umlaufbahn unseres Ziels niemals kreuzen und ignoriert werden können und andere nur selten kreuzen, und viele dieser Objekte bewegen sich hinein die gleiche Richtung, so dass die relativen Aufprallgeschwindigkeiten verringert werden.

Ein herkömmlicher Weltraumaufzug muss am oder in der Nähe des Äquators positioniert werden, sodass bei ausreichender Zeit jeder Gegenstand in einer Umlaufbahn, die niedriger als die geostationäre ist, irgendwann unseren Weltraumaufzug kreuzt. Es geht nicht darum, die seltenen Gegenstände auf Kollisionskurs zu finden, buchstäblich alles wird es schließlich treffen. Was die Relativgeschwindigkeit betrifft, so ist unser Weltraumaufzug stationär, also erfolgt jeder Aufprall mit Umlaufgeschwindigkeit, hier gibt es keine flüchtigen Schläge (auf der positiven Seite gibt es keine Frontalkollisionen mit doppelter Umlaufgeschwindigkeit).

Angesichts der Tatsache, dass alles ein Anliegen ist, erfordert ein Weltraumaufzug ein sehr intensives Programm, um alles im Orbit zu verfolgen (innerhalb bestimmter Größengrenzen). Nicht nur abbilden, sondern aktiv Änderungen verfolgen und die bevorstehenden potenziellen Kollisionen mit dem Aufzug berechnen und die entsprechenden Maßnahmen ergreifen. Dort haben Sie drei Möglichkeiten; Bewegen Sie den Gegenstand in eine andere Umlaufbahn, die für einige Zeit nicht mit dem Aufzug kollidiert, bewegen Sie den Aufzug aus dem Weg oder absorbieren Sie die Kollision.

Bewegen Sie den Collider

Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:

• Wenn es sich um einen funktionierenden Satelliten, eine Station oder ein Fahrzeug mit Manövriersteuerung handelt, müsste es seine Umlaufbahn aktiv leicht anpassen, um die Kollision zu vermeiden, und da alle Umlaufbahnen schließlich das Kabel schneiden, hat alles in der niedrigen bis mittleren Umlaufbahn jetzt eine zusätzliche Station, die Triebwerksanforderungen hält um die periodischen Kollisionen zu vermeiden.

• Bei größeren nicht funktionierenden Gegenständen und Trümmern möchten Sie, dass Satellitenschlepper zum Entfernen von Müll oder zum Auftanken an den Gegenstand andocken und ihn aus dem Orbit entfernen oder I zurück in die erste Kategorie bringen. Dies wird teuer sein, aber es sollte ein einmaliger Kostenfaktor sein, da Sie schließlich den größten Teil des großen Mülls beseitigen (wenn Sie beginnen, Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer aktiv zu deorbitieren).

• Bei kleineren Trümmern führt die Laserablation dazu, dass ein Teil des Gegenstands abkocht, um den Gegenstand in eine andere Umlaufbahn zu schieben, die Ihren Aufzug oder Ihre Umlaufbahn verfehlt. Dies würde sehr kleine Mengen an Delta-V liefern und muss daher Gegenstände lange vor der möglichen Kollision anvisieren.

• Es ist wahrscheinlich nicht sehr effektiv, den Gegenstand vollständig in die Luft zu jagen, Sie werden nur kleinere Trümmerteile zurücklassen, die sich jetzt in vielen leicht unterschiedlichen Umlaufbahnen bewegen und jetzt mehr Verfolgung und Kollisionsvermeidung erfordern.

• Und als ob es nicht schon schwer genug wäre, birgt das Deorbitieren von Gegenständen (unsere normale Schrottbeseitigungsmethode) einige neue Gefahren. Diese Deorbits sind aufgrund der komplizierten Wechselwirkungen mit der Atmosphäre von Natur aus unvorhersehbar. Sie erhalten normalerweise einen großen vorhergesagten Pfad, der Sie sicherstellen sollten, dass er niemals Ihren Aufzug kreuzt.

Bewegen Sie den Aufzug

Damit Sie wissen, wo die Trümmer sein werden, stellen Sie einfach sicher, dass der Aufzug woanders ist:

• Weltraumaufzüge sind keine monolithischen starren Strukturen, sie sind eher wie wirklich lange Seile. Wenn Sie Material am Kabel auf und ab bewegen, entwickeln Sie Schwingungen im Kabel, die Sie steuern können, je nachdem, wie viel und wie schnell Sie Material am Kabel auf und ab bewegen. Zumindest sollten Sie diese Vibrationen überwachen, um einen gefährlichen Aufbau harmonischer Bewegungen zu verhindern. Sie können die Bewegung auch steuern, um den betreffenden Bereich einige Kilometer aus dem Weg einer möglichen Kollision zu verschieben.

• Einige Vorschläge befürworten einen beweglichen Bodenstandort, der an einer schwimmenden Ölplattform verankert ist (der größte Teil des Äquators ist Ozean, und in einem Weltraumaufzug helfen die letzten paar Kilometer eines Berges nicht wirklich). Sie könnten möglicherweise auch das obere Ende oder die Zwischenabschnitte mit Triebwerken versehen haben, um eine aktive Bewegung von Abschnitten des Kabels zu ermöglichen. Diese Bewegungen hätten Grenzen und würden Vibrationen entlang des Kabels verursachen, könnten aber einen Abschnitt genug drücken, um eine Kollision zu vermeiden (stellen Sie einfach sicher, dass Ihre Vibration keinen anderen Abschnitt in eine Kollision versetzt).

Nehmen Sie den Schlag

Manchmal können Sie sie nicht bewegen, Sie können nicht ausweichen und Sie müssen den Treffer einstecken, aber es gibt Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass es sich nicht um einen katastrophalen Treffer handelt.

• Redundanz ist dein Freund. Ein Seil besteht nicht aus einer großen Schnur, es besteht aus vielen, ebenso sollte Ihr Weltraumaufzug aus mehreren redundanten Kabeln bestehen, die mit einem Abstand zwischen ihnen verbunden sind, sodass es einer sehr großen vermeidbaren Kollision bedürfen würde, um alle zu durchtrennen Kabel und mehrere Kabelbrüche können von angrenzenden Abschnitten getragen werden.

• Konstruktionsdicke und Sicherheitsfaktoren, dies sind standardmäßige technische Konstruktionsmethoden. Wenn sich etwas mit x-Rate verschlechtert und y-Zeit halten muss, machen Sie es dick genug, um noch zu überleben, bis es gewartet oder ersetzt werden kann. Wenn Sie berechnet haben, wie dick etwas sein muss, um nicht zu brechen, machen Sie es um einen Sicherheitsfaktor dicker.

• Abschirmung, versehen Sie das Kabel mit einem Außenmantel, ähnlich einem Whipple Shield . Diese Schilde würden aufbrechen und die Einschläge der kleineren Mikrometeoroiden und Trümmer absorbieren.

• Aktive Reparatur, das Kabel sollte aktive Roboterkletterer haben, die ständig auf und ab gehen, um beschädigte Abschnitte zu reparieren und zu ersetzen. Sie werden wahrscheinlich diese Art von Technologie benötigen, um den Weltraumlift überhaupt zu bauen, es ist nur sinnvoll, ihn für die Wartung an Ort und Stelle zu lassen. Auf der eher theoretischen Ebene könnten Sie mithilfe der Nanotechnologie Materialien aktivieren, die Schäden erkennen und reparieren.

Die derzeit unter Forschern beliebte Methode zum Schutz eines Weltraumaufzugs besteht darin, ihn zu „wackeln“.

Die Basisstation muss in der Lage sein, die Basis des Halteseils zu bewegen, um Schwingungen des Halteseils zu dämpfen (und es vor dem Hinzufügen einer Nutzlast vorzudehnen) – der gleiche Mechanismus würde verwendet, um eine Welle aufzubauen, die sich nach oben bewegt Haltegurt, damit es nicht dort ist, wo die Trümmer sind, wenn es vorbeikommt.

Spezialfahrzeuge zur Reparatur von Haltegurten würden verwendet, um Schäden durch nicht nachweisbare Trümmer zu reparieren.

Der JBIS vol. 69, Nr. Die Ausgabe 6/7 war Weltraumaufzügen gewidmet und könnte ein guter Ort sein, um mit der Recherche zu beginnen, falls Sie daran interessiert sind. 15,00 £ , wenn Sie es nicht in einer örtlichen Bibliothek finden können

Es ist keine Frage des Könnens, sondern eine Frage des Müssens, wenn Sie Ihren Aufzug über einen längeren Zeitraum in Betrieb halten wollen.

Wie macht man das jetzt eigentlich? ...

Alles, was wir direkt an der Struktur anbringen, wie große Schilde oder irgendetwas anderes, würde unsere Struktur wahrscheinlich völlig undurchführbar machen, das Hinzufügen von so viel Gewicht und Masse würde unsere Fähigkeit, unseren Aufzug zu bauen, zu warten und zu benutzen, wirklich behindern.

Wir wollen keine Kanonen oder Raketen verwenden, um Trümmer aus dem Weg zu schießen, da die resultierenden Kollisionen/Explosionen noch mehr Trümmer schaffen würden, mit denen wir fertig werden müssten.

Wir könnten Magnetfelder verwenden, wie bereits vorgeschlagen, aber diese würden wahrscheinlich massive Interferenzen mit der Kommunikation und den Computern an Bord von Schiffen verursachen, die vom Aufzug starten ...

Unser Halteseil wird wahrscheinlich aus zwei Gründen sehr flexibel sein müssen:

1. Unser Anker auf der Weltraumseite könnte versuchen, das Halteseil zu manövrieren, um es aus dem Weg zu biegen, um große Kollisionen zu vermeiden.
2. Aber nicht alle Objekte sind rückverfolgbar/vermeidbar. Sie sind zu klein. Für diese unvermeidlichen Kollisionen muss unser Tether also überleben können. Der beste Weg ist, so viel Energie wie möglich zu absorbieren, wie ein Fußballnetz ein süßes Tor absorbiert.

Aber selbst dann werden wir von Zeit zu Zeit Schaden erleiden. Also muss unser Halteseil so gebaut sein, dass es von diesen kleinen Kerben reparierbar / heilbar ist, ohne es komplett neu aufzubauen.

Da die Nachbarschaft immer überfüllter wird (was mit unserem einfachen Zugang zum Weltraum in unserem Aufzug definitiv passieren wird!), brauchen wir etwas mehr als nur Vermeidung und Absorption. Wir brauchen Satelliten, die in der Lage sind, Weltraumschrott abzufangen und sicher aus dem Orbit zu entfernen. Derzeit wäre ein solcher Satellit illegal, da er leicht in eine Waffe verwandelt werden könnte. Es wäre trivial, andere Länder, die Satelliten betreiben, anzugreifen und sie aus der Umlaufbahn zu entfernen und ihnen so den Zugang zum Weltraum zu verweigern. Waffen (oder alles, was bewaffnet werden könnte) im Weltraum zu haben, ist derzeit ein großes No-Go für das Völkerrecht. Aber zu dem Zeitpunkt, an dem wir in der Lage sind, Weltraumaufzüge zu bauen, wird der Bedarf an Müllabfuhr so ​​groß sein, dass ich sicher bin, dass eine Art Vereinbarung für ihren Betrieb erreicht werden könnte.

Kurz gesagt, schützen Sie Ihren Aufzug auf drei Arten:

1. Beugen Sie sich aus dem Weg, um den großen Dingen auszuweichen
2. Seien Sie flexibel, stark und reparierbar genug, um kleinere Kollisionen zu bewältigen
3. Verwenden Sie Garbage-Collection-Satelliten, um die Nachbarschaft von so viel Müll wie möglich zu befreien.

Ich schlage vor, dass das größte Problem bei einem Weltraumseil darin besteht, dass jeder einzelne Zentimeter davon ein potenzieller Punkt für ein katastrophales Versagen ist.

Die Lösung dafür ist ... machen Sie die Struktur davon redundant. Die orbitalen Höhenabschnitte sollten eine netzartige Struktur mit viel größerem Durchmesser oder viele dünnere Kabel anstelle eines großen sein. Diese könnten in regelmäßigen Abständen miteinander verbunden werden, damit beschädigte Abschnitte gelöst und ersetzt werden können, ohne buchstäblich Hunderte von Kilometern Kabel zu ersetzen.

Die erste Regel der technischen Sicherheit besteht darin, davon auszugehen, dass alle vorbeugenden Maßnahmen letztendlich versagen und das System selbst einer Katastrophe standhalten muss.

Für den Fall, dass ein Trümmerteil mit mehreren Kilometern pro Sekunde oder mehr auf das Seil trifft, ist es besser, einen Teil des Kabels zu durchtrennen als das Ganze.

Um mit Gewichtsproblemen fertig zu werden, könnten Sie die unteren Abschnitte physisch mit weniger Strähnen versehen.

Das zusätzliche obere Gewicht wäre eigentlich eine gute Sache, da es die Gesamtlänge des Halteseils wesentlich kürzer machen könnte, da es als Gegengewicht fungiert (eine Rolle, die normalerweise von einem eingefangenen Asteroiden ausgefüllt wird oder das Kabel einfach viel weiter als nötig verlängert).

Pro – Segmentierter Weltraumaufzug ist einfacher zu reparieren und zu konstruieren sowie widerstandsfähiger gegen Katastrophen

Nachteile - Segmente sind wahrscheinlich schwächer als ein zusammenhängendes Kabel.

Sie möchten dies mit anderen Maßnahmen wie dem präventiven Deorbiting/Erfassen/Zerstören von Trümmern oder dem Wegschieben des Aufzugs selbst kombinieren. aber in der Lage zu sein, Teilsegmente des Kabels vor Ort zu ersetzen, würde das Risiko potenzieller Katastrophen erheblich verringern.

Sie können es mit einem turmbasierten automatischen Zielsystem recht gut schützen. Ich vermute jedoch, dass Sie etwas Komplexeres wollen.
ALSO! Wie wäre es mit einer sekundären, unabhängigen Struktur? Eine, die wie eine Wabenglocke ist und alle Stöße absorbiert und es Ihnen ermöglicht, diese Trümmer zu ernten.

Die Basis enthält die Triebwerke und Kommandoteile, die es ihr ermöglichen, im Orbit zu bleiben. Ich denke, die Struktur könnte als eine Art Basis für den Aufzug dienen

Ich denke, das ist kein Thema.

Wenn Sie über die Technologie verfügen, um die superleichten, superstarken Materialien zu bauen, müssten Sie einen praktischen Weltraumaufzug bauen, der diese Materialien stark genug macht, um zu überleben oder sich selbst zu heilen, nachdem sie von Weltraumschrott getroffen wurden, oder sich davor zu ducken übrigens, könnte nur ein zweitrangiges und triviales Problem sein.

Beginnen wir damit, eine Niederlage einzugestehen, und gehen wir davon aus, dass es keine praktische Möglichkeit gibt, die versehentliche Trennung der Leine eines Weltraumfahrstuhls durch Weltraumschrott zu verhindern. Sobald sich das Halteseil in seiner Betriebsposition befindet, können wir im Durchschnitt alle N Tage mit einem katastrophalen Ausfall des Halteseils rechnen, unabhängig davon, welchen Wert von N unsere Analyse uns liefert.

Sind wir also verloren? Nein, denn wir können immer mehrere Halteseile nebeneinander aufstellen. Es besteht die Möglichkeit, dass jeder einzelne von ihnen abgetrennt wird, aber die Wahrscheinlichkeit, dass sie alle gleichzeitig abgetrennt werden, ist viel geringer – vermutlich ist jeder Weltraumschrott, der groß genug ist, um sie alle auf einmal zu schneiden, auch groß genug, um leicht zu sein verfolgt und vermieden.

Um das Reparieren eines durchtrennten Seils zu erleichtern, können Sie die Seile in Abständen querverbinden, sodass ein durchtrenntes Seil größtenteils an Ort und Stelle bleibt, anstatt auf die Erde (oder in den Weltraum) zu fallen.

Räumen Sie Platz auf und armieren Sie das Kabel

Weltraumpartikel treffen zu hart

Das größte Problem mit dem Kabel des Weltraumaufzugs ist, dass es nicht mit Umlaufgeschwindigkeit fährt. Das bedeutet, dass alles, was darauf trifft , Umlaufgeschwindigkeit relativ zum Kabel wird .

Für einige grundlegende kinetische Energievergleiche trifft ein 200-g-Objekt das Kabel mit der Kraft der Hauptkanone eines Kampfpanzers und ein 20-g-Objekt mit der Kraft eines 2-Tonnen-Autos bei 70 Meilen pro Stunde. Jedes Gramm Objekt entspricht etwa 10 g TNT.

Offensichtlich macht der angesammelte Schaden selbst durch die kleinsten Schläge den Aufzug unbrauchbar.

Große Partikel müssen entfernt werden

Sie können einfach nicht zu viele Treffer von Autobahnautos ertragen. Glücklicherweise sind Partikel wie diese gut katalogisiert. Der Standard für detektierte Weltraumpartikel ist 10 cm. Eine 10-cm-Kugel mit der Dichte von Kunststoff wiegt etwa 4 g; mit der dichte von stahl ist etwa 35g. Partikel dieser Größe müssen entfernt werden. Laut einem Artikel im Vanderbilt Journal of Law (im Zusammenhang mit Haftungsansprüchen im Weltraum war ich überrascht, auch Informationen in einer juristischen Zeitschrift zu finden!) verfolgt die Air Force 21.000 Objekte mit einer Größe von 10 cm oder mehr und mehr als dem Zehnfachen viele über 1 cm.

Die aktive Schmutzentfernung ist eine Technik, die langfristig funktioniert. Ein Arbeitspapier der NASA aus dem Jahr 2007 berechnet, dass der 200-jährige effektive Reduktionsfaktor für die Entfernung eines Stücks Weltraumschrott 36 beträgt; Das bedeutet, dass das Entfernen eines Trümmerstücks jetzt 36 zukünftige Trümmerteile entfernt (aufgrund von Kollisionen, die dazu führen, dass sich Trümmer vermehren, dh Kessler-Syndrom). Die Studie zeigte auch, dass anstelle eines exponentiellen Anstiegs des Weltraumschrotts im Laufe der Zeit (wiederum Kessler-Syndrom) der Müll auf einen linearen Anstieg begrenzt werden konnte, indem nur 5 Weltraumschrott pro Jahr entfernt wurden, solange dies die größten 5 Teile waren .

Da Kollisionen großer Objekte im Weltraum derzeit einfach nicht stattfinden, wäre ein Weltraumaufzug bei einem linearen Wachstum von Weltraumschrott lange Zeit vor großen Einschlägen sicher. Da Partikel mit einer Größe von 10 cm und mehr verfolgt werden, würden sie in einem Weltraumlift mit größerer Genauigkeit verfolgt, und eine Vorwarnung könnte Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von Kollisionen ermöglichen.

Entfernungsmethoden

Es gibt im Allgemeinen zwei Arten der Entfernung : Deorbitieren und Absorption.

Bei größeren Objekten ist es sinnvoller, sie aus der Umlaufbahn zu entfernen. Wenn Sie nur 5 Objekte pro Jahr entfernen, können Sie einen Weltraumschlepper bauen, um diese Objekte sanft in eine Umlaufbahn zu bringen, die sie zum Verbrennen in die Atmosphäre schickt. Wenn Sie kleinere Objekte entfernen möchten, würde ein Laser, der sie in die Atmosphäre drückt, auch gut funktionieren. Ein Laser würde auf etwas von der Größe eines Satelliten nicht gut funktionieren, es wäre zu groß die Gefahr, dass der Laser seine eigenen Trümmer erzeugt.

Kleinere Objekte im Bereich von 10 cm und darunter könnten Sie mit Aerogelen fangen . Ein Weltraumschlepper würde einen großen Aerogelblock durch den Weltraum ziehen. Kleine Gegenstände würden auf das Gel aufprallen und von diesem absorbiert werden. Dies ist nicht sehr kosteneffektiv und erfordert im Laufe der Zeit viel Kehren, aber wenn das Risiko der Verlust eines Weltraumaufzugs ist, der sicherlich Hunderte von Milliarden, wenn nicht mehr kostet, dann wäre es das wert.

Sie müssen das Kabel noch armieren

Sie werden niemals in der Lage sein, alle kleinsten Objekte aufzufegen, selbst mit einer Armee von Aerogel-Schleppern. Der Raum ist einfach so groß. Die letzte Verteidigungslinie wäre also, das Kabel selbst zu armieren.

Die gesamte Struktur, einschließlich des Raums, in dem sich die Aufzugskabinen auf und ab bewegen, sollte durch einen Peitschenschutz geschützt werden . Dies ist nur ein Stoßfänger, um Stöße zu absorbieren und aufprallende Partikel in Plasma aufzubrechen. Da Sie einen Weltraumaufzug haben, sind die Kosten für den Transport von Materialien in den Weltraum zur Reparatur des Schildes nicht so hoch, also muss es wirklich nicht viel mehr als Aluminiumfolie sein. Fortgeschrittenere Materialien wie Keramikfasern könnten verfügbar sein und für diese Abschirmung verwendet werden.

Fazit

• Kontrollieren Sie streng die Anzahl der Satelliten im Weltraum und entfernen Sie nicht mehr funktionierende Satelliten mit Weltraumschleppern, indem Sie sie in die Atmosphäre schieben
• Mit Lasern kleinere Partikel in die Atmosphäre schießen
• Fegen Sie die kleinsten Partikel mit Aerogelen auf
• Armieren Sie das Kabel mit einem Whiple-Shield

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben jetzt einen sicheren und funktionierenden Aufzug!