Wenn wir einen "Ring um die Erde" im Orbit machen - einen Drahtring im Orbit - könnten wir damit Strom erzeugen?

Ich stelle mir einen leitenden Draht vor, der aus einem Satelliten extrudiert wird, wenn er seine Umlaufbahn beendet, und dann ein Stück über seinen Startpunkt hinausgeht, bevor er die Extrusion stoppt. Dann wird der Satellit geschickt, um beide Enden zu packen und sie zu einem vollständigen Drahtring um die Erde zu verbinden, sagen wir im Höhenbereich geostationärer Satelliten. Könnte dies viele Male tun und ein Kabel erstellen. Dieser Ring bewegt sich schneller als sich die Erde dreht, vielleicht um ein Vielfaches schneller. Wenn Sie dann einen Satelliten in eine geostationäre Umlaufbahn bringen, der eine Drahtschleife um diesen Erdring legen kann, könnte dies nicht Strom erzeugen, der zur Erde gesendet wird?

Ein konstantes Magnetfeld senkrecht zu einer Spule erzeugt keinen elektrischen Wechselstrom.
Berechnen Sie auch grob, wie viel Metall Sie für diesen Ring benötigen. Denken Sie daran, dass Sie, egal ob dies funktioniert oder etwas, damit sich dies auch nur hypothetisch auszahlt, die erdgebundenen Übertragungsverluste kompensieren müssten, was bedeutet, dass Sie viel Strom benötigen, um von diesem Ring transportiert zu werden. Stellen Sie sich jetzt vor, Sie hätten, anstatt die Energie in die Raffination dieses Metalls zu stecken und es dann vom Erdpotential in den Weltraum zu bringen, einfach die gleiche Energie verwendet, um Wüsten mit Turbinen in Gewächshäuser umzuwandeln. Gern geschehen.
Um Larry Niven zu paraphrasieren: "Der Ringdraht ist instabil!"
Ein Ring um die Erde auf ihrer Oberfläche würde ausreichen, es besteht keine Notwendigkeit, sie in die Umlaufbahn zu bringen. Aber es wird nur dann einen induzierten Strom geben, wenn sich das Magnetfeld der Erde ändert.
Wie würde das "Extrudieren eines Drahtes" funktionieren? Denken Sie an etwas wie einen Millimeter pro Sekunde, damit es ungefähr auf derselben Umlaufbahn bleibt?

Antworten (2)

Ich bin mir nicht ganz sicher, was Sie vorschlagen. Ein Drahtring um die Erde (vorausgesetzt, Sie könnten die erforderliche Viertelmillion oder so Kilometer Draht in die Umlaufbahn bringen) ist in Ordnung. Wenn es sich um einen sehr starken Draht handelt, könnte er sich etwas schneller drehen als die Umlaufgeschwindigkeit, was durch die Spannung im Draht niedergehalten wird, aber (a) kein echtes Material würde Sie viel schneller gehen lassen und (b) es wird orbital instabil, wenn Sie auch gehen schnell. Dies tut jedoch nichts über die Stromerzeugung. Wenn Sie einen Strom durch den Draht leiten (von dem wir ebenso gut annehmen können, dass er supraleitend ist), wirkt er als Elektromagnet und fügt dem Erdmagnetfeld hinzu (oder wirkt ihm entgegen).

Wenn Sie nun einen Draht haben, der sich durch ein Magnetfeld bewegt, wird ein elektrisches Potential erzeugt, und wenn der Draht Teil eines Stromkreises ist, kann Strom darin fließen. Wenn Strom fließt, erfährt der Draht eine Kraft, die dazu neigt, seine Bewegung relativ zum Magnetfeld zu verlangsamen. Sie können dies also tun, indem Sie einfach das natürliche Feld der Erde verwenden (siehe Elektrodynamische Halteseile ), wenn auch nicht in einer geostationären Umlaufbahn, da sich ein Satellit dort nicht relativ zum Erdmagnetfeld bewegt. Dies macht jedoch keine Energie aus dem Nichts. Sie wandeln die kinetische Energie des Satelliten in elektrische Energie um (oder Sie können das Gegenteil tun, was oft nützlicher ist). Da diese kinetische Energie aus dem Raketentreibstoff stammte, der zum Starten des Satelliten verwendet wurde und für dessen Herstellung auf der Erde viel Energie benötigt wurde, gibt es keinen Nettogewinn.

In einer äquatorialen Umlaufbahn würde es nicht funktionieren - weil in diesem Winkel zum Magnetfeld keine Kraft erzeugt würde. Es funktioniert im polaren Orbit - für eine sehr kurze Zeit.

Wenn sich der Ring um seine Achse dreht, würde sich jedes Stück davon wie ein Satellit verhalten und verhindern, dass er auf die Erde fällt - während seine eigene Drehbewegung keinen elektrischen Strom verursachen würde und ein geringfügiges Überschreiten der Umlaufgeschwindigkeit den Ring straff halten würde. plus sein Drehimpuls würde dazu führen, dass es dieselbe Umlaufebene beibehält.

In der Zwischenzeit würde die Erde, die sich unter ihr dreht, und ihr eigenes Magnetfeld, das sich mit ihr dreht, Elektrizität im Draht erzeugen. Schade, zusammen mit Elektrizität würde es eine elektrodynamische Kraft erzeugen, die auf den Draht einwirken und ihn seitwärts ziehen würde - und die beteiligten Kräfte würden ausreichen, um ihn innerhalb von Augenblicken nach dem Schließen der Schleife in Stücke zu reißen.

Ich denke, Robert L. Forward in Dragon's Egg hat Roboter, die dies um einen Neutronenstern herum tun, um Energie aus seinem Magnetfeld zu extrahieren, um Dinge zu tun