Kreisförmige Raumstation - wie hoch ist die Rotationsgeschwindigkeit, um erdähnliche Schwerkraft zu erreichen?

Stellen Sie sich vor, es gibt eine Raumstation in Form eines Zylinders. Der Zylinder dreht sich um seine Achse, um durch die Zentripetalkraft eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen.

Meine Frage: Wie schnell müsste sich die Raumstation drehen, damit die Schwerkraft dieselbe ist wie auf der Erde?

Mir ist klar, dass ich ohne Details zu Größe und Masse wahrscheinlich keine genaue Geschwindigkeit erhalten kann, also suche ich eher nach einem Bereich (wenn es möglich ist, eine genaue Geschwindigkeit zu erhalten, ohne die Details zu kennen [wie durch eine Formel oder so etwas]. wäre auch super). Die Raumstation wäre groß. Ich denke, es würde aus "Rädern" bestehen, und dann wird jedes Rad an seiner Achse befestigt, um den Zylinder zu bilden. Jedes Rad wäre etwa so groß wie eine kleine Stadt. Die Raumstation hätte auch eine extrem große Bevölkerung (denken Sie an die Evakuierung der Erde), sodass ihre Masse wahrscheinlich gigantisch wäre. Die Raumstation driftet - sie umkreist nichts.

Ich merke, es ist nicht viel weiter zu machen. Leider sind das so ziemlich alle Details, die ich im Moment habe.

Das gehört wirklich in den Austausch von Physik- oder Weltraumforschungsstacks.
@iAdjunct, die Frage ist zu alt zum Migrieren. Ich schlage vor, dass das OP dort eine neue Frage erstellt.
Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses OP wusste ich nicht, dass Space Exploration SE existiert. Das tut mir leid. Aber da diese Frage bereits eine Antwort hat, sehe ich keinen Grund, sie erneut auf einem anderen SE zu posten. Es sei denn, ich übersehe etwas?
@TommyMyron Wenn Sie mit den hier erhaltenen Antworten zufrieden sind, müssen Sie nichts unternehmen. Die Frage droht schließlich nicht zu verschwinden.
@MonicaCellio Die Antwort ist alles, was ich jemals brauchen würde, also kann ich es lassen, wenn du es bist.
Nominierung für die Wiedereröffnung, weil es einer Vielzahl von akzeptierten, gut beantworteten und gut abgestimmten Fragen auf dieser Website ähnelt. Zu wissen, wie man eine Raumstation zum Laufen bringt, kann ein wesentlicher Bestandteil des Weltenbaus sein.
Sie sollten die Antwort wirklich in zB jedem Physik 101-Text finden können.

Antworten (4)

Werfen Sie einen Blick auf http://www.artificial-gravity.com/sw/SpinCalc/SpinCalc.htm

Dieser Rechner gibt Ihnen nicht nur die Werte basierend auf dem, was Sie über Ihr Design wissen, sondern er gibt Ihnen auch schöne grafische Indikatoren dafür, wie bequem es sein wird (z ).

Danke für den Link! Dies sieht jedoch so aus, als würde es die Oberflächengravitation messen - das heißt, die Schwerkraft auf der Oberfläche der Station. Die Menschen würden innerhalb der Station leben, von knapp unter der Oberfläche für mindestens etwa 100 bis 200 Meter oder so. Würde sich die Schwerkraft unterscheiden, je nachdem, wie weit Sie sich innerhalb der Station befinden - dh wie nahe am Zentrum?
Es würde; Je näher Sie kommen, desto weniger Schwerkraft würden Sie spüren. Die Rotationsrate würde jedoch gleich bleiben, sodass Sie diesen Rechner verwenden können, um den Effekt abzuschätzen, indem Sie die Rate gleich halten und den Radius verringern.
Wenn ich weiter innen wäre, müsste sich dann auch die Felgengeschwindigkeit ändern?
Die Felgengeschwindigkeit würde sich ändern. Nur zwei der vier Variablen können gleichzeitig unabhängig sein (dh von Ihnen gesteuert werden), und in diesem Fall wären dies die Winkelgeschwindigkeit und der Radius.
@TommyMyron In Robert Heinleins „The Cat Who Walked Through Walls“ (Die Katze, die durch Wände ging) finden Sie großartige Texte zu Stationen mit unterschiedlicher Schwerkraft auf verschiedenen Ebenen. Beachten Sie, dass einige davon gelöst werden können, indem Sie jedes Level mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, obwohl das Reisen zwischen den Levels schwierig wird.

Die Schleudergeschwindigkeit richtet sich ausschließlich nach dem Durchmesser des Zylinders. Je größer der Durchmesser, desto langsamer muss es gehen. Wenn der Durchmesser 2 klein ist, wirkt sich die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um die Schwerkraft zu erzeugen, auf den Menschen aus, als würde man auf einer Karnevalsfahrt fahren. Größer ist also besser. Ich glaube, ich habe gelesen, dass 1 Meile ein ziemlich guter Anfangsdurchmesser ist.

Aus diesem Grund haben Sie, wenn Sie mehrere Ebenen wünschen, unterschiedliche Schwerkraft in unterschiedlichen Entfernungen. Dies bedeutet, dass Sie die Wahl haben.

  1. Sie haben separate Ringe, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, obwohl dies Probleme beim Bewegen zwischen den Schichten verursachen kann.

  2. Sie machen das Schiff wie eine Blechdose ohne die Enden, Sie hätten nur die Mechanik darin und vielleicht eine Art Antriebssystem, das offene Ende könnte sogar als Schaufel dienen, die Material sammelt, wenn es durchfährt, für Vorräte oder Treibstoff.

  3. Ähnlich wie Nr. 2, außer dass es viel größer ist. Wenn Sie mit einem Durchmesser von 2,5 Meilen beginnen und darauf abzielen, 1 g bei 2,3-2,4 zu haben, können Sie eine Schwerkraft von fast einer halben Meile erreichen, die für Menschen relativ angenehm ist, und alles wird ein solides Stück sein. Jetzt strecken Sie das für 10-15 Meilen aus und Sie haben eine Menge Platz.

Wenn Sie jedoch planen, dass Millionen von Menschen leben und vollständig von diesem Schiff abhängig sind, dann denke ich vielleicht eher an einen viel größeren Radius, einen Durchmesser von 10 Meilen, der einen fast 2 Meilen dicken „Rand“ für die Besiedlung bei angemessener Schwerkraft haben könnte.

(Ich habe den Link Adams answer verwendet, um meine Schätzungen zu erhalten.)

Stellen Sie jedoch sicher, dass der seitliche Querschnitt ungefähr quadratisch ist; sonst würden herumlaufende Leute es unkontrolliert ins Wanken bringen. Außerdem wäre es nicht unbedingt eine schlechte Sache, Ebenen mit deutlich unterschiedlicher Schwerkraft zu haben. Ich für meinen Teil wäre völlig einverstanden damit, sagen wir, ein Kampfgebiet im Stil von Ender's Game in die Mitte zu stellen.
Es gibt eine bestimmte Obergrenze für den Radius des Rings. Der nach außen gerichtete Impuls der Materialien des Rings sowie der von allen auf dem Ring ruhenden Objekten erzeugen eine Spannung auf dem Ring, und wenn sie zu groß ist, wird der Ring versagen. Die Spannung nimmt zu, wenn entweder der Radius oder die Rotationsgeschwindigkeit zunimmt. Überprüfen Sie die Mathematik, aber ein Ring mit einem Durchmesser von mehr als ein paar hundert Metern erfordert magisch verbesserte Strukturmaterialien.
@EvilSnack - dein Kommentar ergibt keinen Sinn. Durch Vergrößern des Radius verringert sich die erforderliche Rotationsgeschwindigkeit proportional. Die Spannung bleibt gleich.

Dies ist eher eine physikalische Frage, basiert aber auf:

http://www.regentsprep.org/regents/physics/phys06/bartgrav/default.htm

Sie benötigen eine Geschwindigkeit gleich der Quadratwurzel von 9,81*r, wobei r der Radius Ihrer Station in Metern ist.

Außerdem sollte die Station groß genug sein, damit sich die effektive Schwerkraft auf Ihrem Körper nicht stark ändert, was Schwindel verursachen könnte.
@Oldcat: Wenn Menschen in einer Umgebung mit einem erheblichen Schwerkraftgradienten entlang der Körperlänge leben müssten, würden sie sich natürlich ziemlich schnell anpassen (und sich dann komisch fühlen, wenn sie sich irgendwo ohne diese Art von Schwerkraftgradient bewegen würden).

Bei einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit ist die gefühlte Pseudogravitation direkt proportional zu Ihrem Abstand von der Achse. Wenn Sie also auf 1000 m ein Gee haben (eine Drehung in 63,4 Sekunden), dann haben Sie auf 900 m 0,9 Gee.

Die Formel für die Zentripetalbeschleunigung lautet 4 π 2 R T 2 , wo R ist Radius und T ist Periode.

Für ein g bei einer Umdrehungszahl ist R 894 m; eine Umdrehung pro Stunde, 3,22 Megameter (Mars würde nicht ganz in diesen Ring passen); eine Umdrehung pro Tag (die Art von Ringwelten, die von Iain Banks beschrieben wird), 6,15 Lichtsekunden.

Kreisförmige Raumstation - wie hoch ist die Rotationsgeschwindigkeit, um erdähnliche Schwerkraft zu erreichen?
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