Könnte sich ein Stanford-Torus um eine zusätzliche Achse drehen, um ihm einen Tageszyklus zu geben?

Das Problem dabei ist, dass Sie kontinuierlich Kräfte auf die Raumstation ausüben müssten, damit sie das tut, was Sie beschreiben (und wenn Sie nicht aufpassen, würde sie auch Dinge tun, die Sie vielleicht nicht wollen).

Wenn sich ein starrer Körper frei dreht, bleibt die Rotationsachse in die gleiche Richtung zeigen, es sei denn, es wird ein äußeres Drehmoment aufgebracht. Sobald dieses Drehmoment gestoppt wird, wird die Achse wieder fixiert. Dies ist genau analog dazu, wie ein Körper, der sich im freien Raum bewegt, eine konstante Geschwindigkeit beibehält, wenn keine Kraft auf ihn ausgeübt wird.

Wenn Sie es versuchen

"Fügen Sie eine weitere Rotationsachse entlang dieser Tangente hinzu"

durch jede vorübergehende Anwendung von Kraft/Drehmoment wird eines von (oder beide) zwei Dinge passieren.

Die Raumstation kann ihre Rotationsachse ändern (dh die Richtung, in die die "Achse" der Station relativ zu ihrer Umlaufbahn zeigt, ändert sich - möglicherweise wie Sie es wünschen), während die Kraft ausgeübt wird, bleibt dann aber in einer neuen, aber statischen Rotation fixiert Achse, sobald die Krafteinwirkung aufhört.

Oder die Raumstation entwickelt ein Wackeln, so dass sie sich nicht mehr um ihre normale Achse dreht, sondern um eine beliebige Achse in einem Winkel zur "Achse" der Raumstation. Dies wäre unerwünscht, da der Effekt der "künstlichen Schwerkraft", den Sie durch die Zentrifugalkräfte der Rotation der Raumstation erhalten, nicht mehr senkrecht zu den Böden der Station wäre.

Als Antwort auf Ihre Frage unten

Richtig, ich bin bereit, eine beliebige Menge an aktivem Antrieb zuzulassen, um das erforderliche Drehmoment bereitzustellen (und ich habe diese Anmerkung zu meiner Frage hinzugefügt). Ist das in etwa machbar?

Ja, dann ist es machbar. Damit die Raumstation in einer stabilen kreisförmigen (?) Umlaufbahn bleibt, müssten Sie an den beiden Enden Ihrer „Achse“ gleiche und entgegengesetzte Kräfte aufbringen. Wenn die Raumstation so ausgerichtet ist, wie Sie es in Ihrer Frage vorgeschlagen haben (dh mit ihrer Rotationsachse in der Ebene ihrer Umlaufbahn), müssten die Kräfte senkrecht zur Ebene der Umlaufbahn sein. Siehe die Bilder unten. .

NEIN.

Was Sie wollen, ist eine axiale Neigung von Null oder einer geringen Neigung . In diesem Fall funktioniert der Tag-Nacht-Zyklus genauso wie auf der Erde, aber umgekehrt. Die der Sonne zugewandte Seite des Torus ist durch den Toruskörper blockiert und liegt im Schatten. Die von der Sonne abgewandte Seite erhält Sonnenlicht, wenn sie Fenster in der Decke hat, da die andere Seite des Torus nicht breit genug ist, um die Sonne zu blockieren. Obwohl das von der Geometrie abhängt. Aber da Sie derjenige sind, der die Station entwirft...

Es wäre tatsächlich besser, Glasfasern zu verwenden, um Licht von der Außenfläche des Torus zur Innendecke zu leiten. Dies würde eine robuste Strahlungsfilterung ermöglichen und die Notwendigkeit von Fenstern beseitigen. Keine Fenster sind gut, denn abgesehen von der Verlegung der optischen Fasern könnten Sie den Torus dann aus den besten verfügbaren Materialien und Strukturen bauen, die wahrscheinlich nicht transparent sein werden.

Die benötigte Technologie ist eigentlich schon auf dem Markt.

Ein Stanford-Torus verhält sich wie ein großes Gyroskop, er dreht sich und in dieser Drehung ist er stabil, er erzeugt obendrein noch "Schwerkraft".

Sie versuchen, die Komplikation einer zweiten Rotationsachse einzuführen, aber das ist eigentlich nicht so schlimm, da Sie ein Gyroskop haben, und Gyroskope zeigen ein schreckliches Verhalten namens gyroskopische Präzession, das wir jetzt ausnutzen werden.

Wenn Sie eine Kraft auf die Kreiselachse ausüben, beginnt Ihre Station zu präzedieren . Es dreht sich einfach nicht in die Richtung, die Sie relativ zu den Kräften erwarten würden, die Sie anwenden, da Sie die Kraft senkrecht zur Richtung des beabsichtigten Effekts anwenden müssen. Ich werde nicht im Detail darauf eingehen, wie das funktioniert, da ich nicht ganz sicher bin, ob ich es verstehe, aber letztendlich lautet Ihre Antwort ja, Sie können es auf einer zweiten Achse drehen , ohne dass das Ganze destabilisiert wird.

Ob das Ihnen einen Tageszyklus geben würde, nicht wirklich, Sie erhalten einen größeren Tageseffekt, wenn Sie die Primärrotation relativ zum Stern abwinkeln, als wenn Sie eine solche Struktur auf einer Ebene senkrecht zur Achse drehen.

Mein erster Gedanke war, dass Sie ein Gewicht hinzufügen könnten, das aus einer Seite der Mittelachse herausragt, und es in einer 24-Stunden-Umlaufbahn platzieren könnten, indem Sie die Gezeitenverriegelung verwenden, um es zu drehen.

Während dieses Experiment ( https://space.skyrocket.de/doc_sdat/dodge.htm ) bewies, dass man einen Satelliten durch Gezeiten sperren kann, dauerte es 12 Tage, ohne dass ein Kreisel versuchte, ihn in der Linie zu halten; Dies würde also nicht an einer Spinnstation funktionieren, die den Gezeitensperrkräften aktiv entgegenwirken würde.

Eine zweite Möglichkeit wäre, zwei Stationsringe zu binden, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. Dies würde dazu führen, dass sie den Drehimpuls des anderen aufheben, wodurch sich die Station entweder über Manövrierdüsen oder Gezeitensperre leicht drehen lässt. Dies ist jedoch auch problematisch, da die zentrale Achse, die sie bindet, die massiven Drehmomentkräfte der kombinierten Drehungen erfahren würde, die wahrscheinlich alles in dieser Größenordnung zerbrechen würden.

Dann habe ich das gefunden ( https://www.youtube.com/watch?v=vGun5athdfg ). Legt man zwei gleichsinnig rotierende Ringe um eine zentrale Achse, lässt sie sich doppelt so leicht drehen. Wenn ich dieses Phänomen richtig verstehe, bedeutet dies, dass die Station leichter zu sperren oder manuell zu drehen wäre als eine Station ohne sich drehende Komponenten, ohne dass größere Spannungspunkte entstehen.

Verwenden Sie also diese Informationen:

Wenn sich diese Station in der Umlaufbahn der Erde (oder eines anderen Planeten) befindet, müssen Sie sich nur den Fensterwänden der Kreisel zuwenden, die vom Planeten weg zeigen, und den "schweren" Kreisel größer und langsamer machen, um gleiche Kreiselkräfte zu erzeugen aber ungleiche Gewichtsverteilung. Dies wird dazu beitragen, die Station zu sperren. Der große Ring wird in den Vormittags- und Abendstunden einige kleinere Sonnenfinsternisse erleben, aber diese sollten relativ gering sein. Andernfalls wird Ihre Station die Bewegung der Sonne über die Wand genauso erleben, wie wir ihre Bewegung über den Himmel erfahren.

Wenn dies eine Weltraumstation ist, würde ich vorschlagen, sie an die Sonne zu sperren, um lange kalte Winter zu vermeiden, wenn Ihre Station monatelang seitwärts feststeckt, und dann einfach Rollläden zu verwenden, um Tag und Nacht zu erzeugen, da sie manuell für einen Tag-Nacht-Zyklus gedreht wird wäre ein Vielfaches der Stromkosten.