Wäre es möglich, die Erdrotation zu nutzen, um Raumschiffe zu anderen Planeten zu starten?

Eine wirklich einfache Frage - wenn Sie einen Weltraumaufzug gebaut haben, bauen Sie über den geostationären Punkt hinaus weiter, um Spannung auf das Halteseil zu legen. Wenn Sie jetzt weiter und weiter bauen, bewegt sich das Ende des Halteseils immer schneller. Wenn Sie weiter bauen, fahren Sie theoretisch schneller als die Fluchtgeschwindigkeit der Erde.

Meine Frage ist also, wie machbar wäre es, so etwas zu bauen und damit Schiffe auf den Weg zu bringen? Indem Sie das richtige Startfenster auswählen, können Sie Schiffe praktisch ohne Treibstoffverbrauch an jeden beliebigen Ort im Sonnensystem schicken.

Um genau zu sein:

  • Wie lang müsste die Leine sein?

  • Wie hoch wären die g-Kräfte am Ende des Halteseils?

  • Nicht ganz so wichtig wie die anderen beiden - aber welches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht müsste das Halteseilmaterial haben? Ist es im Bereich der materiellen Möglichkeiten oder einfach nur lächerlich?

Du meinst Skyhooks ?
@SerbanTanasa Skyhooks sind nicht mit der Erde verbunden. Ein Schiff müsste immer noch von der Erde starten, um dorthin zu gelangen.
Ah, das Konzept für den Weltraumstart hat idealerweise einen Skyhook, der in festen Zeitintervallen mit dem Ende eines Weltraumaufzugs in der geostationären Umlaufbahn verbunden ist, sodass der Skyhook indirekt von der Erdrotation profitiert.
"Wenn Sie einen Weltraumaufzug bauen würden" Keine Sorge, das werden wir nicht. Der Bau eines 40.000 km langen Seils ist viel schwieriger als das Handschwenken von "Kohlenstoffnanoröhren + Lasern".

Antworten (1)

Ja, das funktioniert theoretisch.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Tatsächlich gibt es mindestens ein Papier , in dem die erforderlichen Radien diskutiert werden, um bestimmte Mondumlaufbahnen zu erreichen (das Foto oben stammt aus diesem Papier).

Während das Schiff sein Ziel ohne Treibstoff erreichen könnte, kann es nicht landen und es kann keine Ziele haben, die sich zum Zeitpunkt des Starts außerhalb der Äquatorialebene der Erde befinden. Es dauert auch etwas länger, das oben gezeigte Einsetzen in niedrige Mondumlaufbahnen dauert etwa 279-321 Stunden (11-13 Tage). Das ist etwa viermal länger als Apollo 16 , die einen ähnlichen Weg nahm.

Wie lang müsste die Leine sein?

Der Punkt, an dem das Schiff freigegeben wird, bestimmt das Ziel, das es erreichen kann. Untersuchungen legen nahe , dass ein Weltraumaufzug mindestens 53.000 km hoch sein muss, um von der Erde wegzukommen, aber 107.000 km hoch sein müsste, damit ein Schiff Jupiter loslassen und erreichen kann.

Ein theoretisches Kabel auf Basis von Kohlenstoffnanoröhren könnte tatsächlich weit über die 107.000 km Höhe reichen, die erforderlich ist, um Schiffe zum Jupiter zu bringen. Einige Schätzungen ( gleiches Papier ) beziffern das Maximum auf etwa 144.000 km.

Wie hoch wären die g-Kräfte am Ende des Halteseils?

Ich habe in dieser Antwort die G-Kräfte entlang eines Weltraumaufzugs berechnet .

Die scheinbare Schwerkraft , die von der Erde aus zu spüren ist, wenn man einen Weltraumaufzug hinauffährt, ist gegeben durch:

g a p p a r e n t = G M r 2 + ω 2 r

Woher G ist die Gravitationskonstante, M ist die Masse der Erde, r ist die Entfernung von diesem Punkt zum Erdmittelpunkt, und ω ist die Rotationsgeschwindigkeit der Erde.

Ich habe dies als Funktion der Entfernung von der Erdoberfläche aufgetragen. Unten an der Oberfläche ist die Schwerkraft normal, hier als -9,8 dargestellt m / s 2 .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie Sie sehen können, fallen die scheinbaren g-Kräfte ziemlich schnell ab. Die Beschleunigung am Ende des Kabels ist vernachlässigbar. Beschleunigung (außerhalb der von der Erde sichtbaren) tritt nur auf, wenn man das Kabel hinaufsteigt , weil die Rotationsgeschwindigkeit konstant ist.

Ist es im Bereich der materiellen Möglichkeiten oder einfach nur lächerlich?

Es ist theoretisch möglich. Die maximale Spannung für dieses Startsystem tritt am geosynchronen Punkt (dem Nulldurchgang in der obigen Grafik) auf. Kohlenstoffnanoröhren können derzeit nicht in ausreichender Menge, Qualität und gebundener Länge hergestellt werden, aber diese Probleme sind auf unsere derzeitige Technologie zurückzuführen, nicht auf grundlegende Unmöglichkeiten.