Im 21. Jahrhundert sind Aufzüge nicht mehr nur Mechanismen, die Lasten auf eine bestimmte Höhe heben. Mit zunehmender Geschwindigkeit und Kapazität werden Aufzüge zu mehr Fahrzeugen.

Ein Beispiel ist der japanische Automobilriese Mitsubishi. Seine Ingenieure haben einen Aufzug entwickelt, der mit einer Geschwindigkeit von 60 km / h aufsteigen kann. Aber wie Sie jetzt sehen werden, ist dies nicht die Grenze.

Natürlich sind solche Aufzüge für die höchsten Gebäude der Welt konzipiert - Wolkenkratzer. Und egal in welchem ​​Land sich das Gebäude befindet, Hauptsache der Aufzug funktioniert. Und wie sonst kann man Menschen auf eine Höhe von 50 Stockwerken heben? Und bei 100? Bleibt die Aufstiegsgeschwindigkeit gleich, dann wird die Zeit unglaublich langsam vergehen. Daher steigt die Kapazität der Aufzüge jeden Tag.

Die besten in diesem Geschäft sind die Japaner. Die Obayashi Corporation gab nach Überlegung bekannt, dass Wolkenkratzer weit von der Grenze dafür entfernt sind. Die Ingenieure des Unternehmens bauen einen Aufzug ins All. Erstellungszeit - etwa 40 Jahre. Höchstwahrscheinlich wird der grandiose Bau bis 2050 abgeschlossen sein.

Es ist geplant, die Aufzugskabine so geräumig wie möglich zu gestalten, um mehrere Dutzend Personen zu heben. Die Menschen werden sich erheben, bis sie im Weltraum sind. Es ist technisch möglich. Immerhin haben Ingenieure aus Japan ein spezielles Kabel aus Carbon Nanotubes entwickelt. Dieses Material ist fast zwei Dutzend Mal stärker und stärker als der haltbarste Stahl der Welt, Sie können Dokumentationen darüber online ansehen. Darüber hinaus wird der Aufzug mit einer Geschwindigkeit von 200 km / h steigen, was bedeutet, dass er in einer Woche eine Höhe von 36.000 Kilometern erreicht.

Wer das Geld für ein solches Projekt bereitstellt, ist schwer zu sagen. Immerhin läuft die Entwicklung eines Weltraumaufzugs seit vielen Jahren, beginnend mit Theorien dazu – zu Beginn des 20. Jahrhunderts.

Normalerweise werden solche ehrgeizigen Projekte von NASA-Mitarbeitern selbst in die Hand genommen, aber jetzt haben sie wie die Vereinigten Staaten insgesamt große wirtschaftliche Probleme.

Werden die Japaner ein solches Megaprojekt durchziehen können? Wird er in der Lage sein, sich zu regenerieren und echte Gewinne zu erzielen? Diese Fragen werden wir nicht beantworten können. Aber gerade die Tatsache, dass die Japaner jahrzehntelang in Kategorien denken, erinnert uns einmal mehr daran, dass Planung nicht das stärkste Merkmal der russischen Mentalität ist.

Solange die Wissenschaft in Japan so populär ist, braucht man sich nicht um ihren Technologiesektor zu fürchten, der eng mit Marketing und Ökonomie verbunden ist, die wiederum die Wissenschaft nährt.

Die Japaner bauen bis 2050 einen Aufzug ins All

Dieses Gerät wird in der Lage sein, Menschen und Fracht zur Raumstation zu bringen, die auch in Zukunft erscheinen wird.

Das japanische Unternehmen Obayashi hat angekündigt, bis 2050 einen Aufzug ins All zu bauen. Die Japaner versprechen, dass es 60.000 Meilen klettern und Menschen und Fracht zu einer Raumstation bringen kann, die ebenfalls in ferner Zukunft erscheinen wird. Es wird von ABC News berichtet.

Die Bauherren garantieren auch, dass der neue Aufzug sicherer und billiger wird als Space Shuttles. Derzeit betragen die Kosten für den Versand eines Kilogramms Fracht per Shuttle etwa 22.000 US-Dollar. Und das Science-Fiction-Gerät Obayashi soll für das gleiche Geld bis zu 200 Kilogramm transportieren können.

Die Geschäftsführung des Bauunternehmens geht davon aus, dass die Entstehung dieses Verkehrssystems mit dem Aufkommen von Kohlenstoff-Nanomaterialien möglich wird. Laut einem der Anführer von Obayashi Yoji Ishikawa werden die Aufzugskabel futuristische Nanoröhren sein, die hundertmal stärker sind als solche aus Stahl. Wir sind derzeit nicht in der Lage, lange Kabel zu erstellen. Wir können immer noch 3-Zentimeter-Nanoröhren herstellen, aber bis 2030 werden wir erfolgreich sein, sagte er und fügte hinzu, dass der Aufzug in nur einer Woche bis zu 30 Menschen zur Raumstation bringen kann.

Obayashi glaubt, dass ihr Aufzug die Raumfahrt revolutionieren wird. Das Unternehmen rekrutiert Studenten von allen Universitäten in Japan, um an diesem Projekt zu arbeiten. Sie freut sich auch auf die Zusammenarbeit mit ausländischen Wissenschaftlern.

Japanische Aufzüge gelten als die besten der Welt. Auch ein japanisches Unternehmen entwickelt derzeit den schnellsten Aufzug der Welt. Hitachi wird es einem der chinesischen Wolkenkratzer zur Verfügung stellen. Dieser Aufzug wird eine Geschwindigkeit von bis zu 72 Stundenkilometern erreichen und eine Höhe von 440 Metern erreichen, also bis in den 95. Stock.

Vor fünfzig Jahren glaubten die Menschen, dass Raumfahrt zu unserer Zeit so erschwinglich sein würde wie in ihren Jahren mit öffentlichen Verkehrsmitteln. Leider haben sich diese Hoffnungen nicht erfüllt. Aber vielleicht wird es bereits 2050 möglich sein, mit dem Aufzug in den Weltraum zu gelangen - das Konzept dieses Fahrzeugs wurde von der japanischen Firma Obayashi Corporation vorgestellt.

Aufzüge sind anders! Es gibt einen gewöhnlichen Aufzug, es gibt einen Aufzug im Badezimmer, es gibt einen Aufzug im Aquarium und die Obayashi Corporation verspricht, in ein paar Jahrzehnten einen Aufzug ins All zu bringen! Tatsächlich beschäftigen sich mehrere wissenschaftliche und technische Gruppen auf der ganzen Welt unter der Aufsicht der NASA-Weltraumbehörde mit der Entwicklung solcher Technologien. Nach Angaben der Japaner ist dieser Prozess jedoch sehr langsam, so dass die Obayashi Corporation beschlossen hat, unabhängig von anderen einen Weltraumaufzug zu entwickeln.

Die Hauptleistung der Wettbewerbe der NASA besteht darin, dass sie die Möglichkeit bewiesen haben, einen Weltraumaufzug zu bauen. Die Obayashi Corporation verspricht, dieses ungewöhnliche Fahrzeug bis 2050 auf den Markt zu bringen!

Dieser Aufzug wird von der Erde zu einer Raumstation in einer Höhe von 36.000 Kilometern führen. Aber die Länge des Kabels wird 96 Tausend Kilometer betragen. Dies ist notwendig, um ein orbitales Gegengewicht zu schaffen. Künftig kann damit die Aufzugsroute verlängert werden.

Nachrichten Wissenschaftler sind bereit, einen Diamantenaufzug ins All zu bauen Sie können auf Ihren Telefonen, iPad, iPhone und Android und anderen Geräten lesen.

Wissenschaftler der Pennsylvania State University haben einen Weg entdeckt, ultradünne Diamant-Nanodrähte herzustellen, die sich ideal für das Heben eines Weltraumlifts zum Mond eignen. Experten haben zuvor vorgeschlagen, dass Diamant-Nanodrähte das ideale Material für die Herstellung eines Kabels für einen Aufzug in den Weltraum sein könnten.

Ein Team von Wissenschaftlern um den Chemieprofessor John Badding hat für isolierte Benzolmoleküle Wechseldruckzyklen in einem flüssigen Medium geschaffen. Experten waren erstaunt über das Ergebnis, als sich die Kohlenstoffatome in einer geordneten und sauber aufgebauten Kette ansammelten. Wissenschaftler haben Nanofilamente hergestellt, die 20.000 Mal kleiner sind als menschliches Haar. Es sind jedoch Diamantketten, die das haltbarste Material auf der Erde sein können.

Vor kurzem hat ein Team der Queensland University of Technology in Australien einen künstlichen Diamant-Nanodraht mit groß angelegten Molekulardynamikstudien modelliert. Physiker sind zu dem Schluss gekommen, dass ein solches Material auf Dauer viel flexibler ist als bisher angenommen, wenn die richtige Molekülstruktur gewählt wird.

Wissenschaftler spekulierten, dass die Verlängerung des Diamantstrangs das resultierende Material letztendlich sehr spröde machen könnte, aber die Forschung hat das Gegenteil bewiesen. Daher haben Kohlenstoff-Nanodrähte große Chancen für die Nutzung im Weltraum, unter anderem als Kabel für einen Aufzug zum Mond, dessen Konzept bereits 1895 vorgeschlagen wurde.

Quellen: spaceon.ru, www.bfm.ru, dlux.ru, news.ifresh.ws, mirkosmosa.ru

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Trotz Krise und Sanktionskrieg in den zivilisierten, wirtschaftlich entwickelten Ländern besteht ein großes Interesse an der Raumfahrt. Dies wird durch Erfolge bei der Entwicklung der Raketentechnik und bei der Erforschung des erdnahen Weltraums, der Planeten des Sonnensystems und seiner Peripherie mit Hilfe von Raumfahrzeugen ermöglicht. Immer mehr Staaten schließen sich dem Weltraumrennen an. China und Indien kündigen lautstark ihre Ambitionen an, das Universum zu erobern. Das Monopol der staatlichen Strukturen Russlands, der USA und Europas auf Flügen jenseits der Erdatmosphäre gehört der Vergangenheit an. Die Wirtschaft zeigt ein zunehmendes Interesse daran, Menschen und Fracht in den Weltraum zu befördern. Es sind Firmen entstanden, die von weltraumbegeisterten Enthusiasten geleitet werden. Sie sind an der Entwicklung sowohl neuer Trägerraketen als auch neuer Technologien beteiligt, die einen Sprung in die Erforschung des Universums machen werden. Ideen, die gestern als undurchführbar galten, werden ernsthaft in Erwägung gezogen. Und was als Erfindung der entzündeten Fantasie von Science-Fiction-Autoren galt, ist nun eines der möglichen Projekte, die in naher Zukunft umgesetzt werden sollen.

Ein solches Projekt könnte ein Weltraumaufzug sein.

Wie realistisch ist das? Diese Frage versuchte der Air Force-Journalist Nick Fleming in seinem Artikel "Ein Aufzug im Orbit: Science-Fiction oder eine Frage der Zeit?"

Orbit-Aufzug: Science-Fiction oder eine Frage der Zeit?

Dank Weltraumaufzügen, die Menschen und Güter von der Erdoberfläche in die Umlaufbahn bringen können, könnte die Menschheit auf den Einsatz umweltschädlicher Raketen verzichten. Aber ein solches Gerät zu bauen ist nicht einfach, fand der Korrespondent von BBC Future heraus.

Wenn es um Vorhersagen über die Entwicklung neuer Technologien geht, betrachten viele die Autorität des Millionärs Elon Musk - einer der Führer des privaten Forschungssektors, der die Idee von "Hyperloop" hatte - ein Projekt von hoher eine schnelle Pipeline-Passagierverbindung zwischen Los Angeles und San Francisco (die Fahrzeit beträgt nur 35 Minuten). Aber es gibt Projekte, die selbst Musk für praktisch unmöglich hält. Zum Beispiel ein Weltraumlift-Projekt.

"Dies ist eine zu technische Herausforderung. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Weltraumaufzug in der Realität gebaut werden kann", sagte Musk im vergangenen Herbst auf einer Konferenz am Massachusetts Institute of Technology. Seiner Meinung nach ist es einfacher, eine Brücke zwischen Los Angeles und Tokio zu bauen, als einen Aufzug in den Orbit zu bauen.

Die Idee, Menschen und Fracht in Kapseln in den Weltraum zu schicken, die entlang eines riesigen Kabels, das von der Erdrotation gehalten wird, nach oben gleiten, ist nicht neu. Ähnliche Beschreibungen finden sich in den Werken von Science-Fiction-Autoren wie Arthur Clarke. In der Praxis wurde dieses Konzept jedoch noch nicht als praktikabel erachtet. Vielleicht ist der Glaube, dass wir in der Lage sind, dieses äußerst komplexe technische Problem zu lösen, tatsächlich nur Selbsttäuschung?

Weltraumaufzug-Enthusiasten glauben, dass es durchaus möglich ist, einen zu bauen. Raketen, die mit giftigem Treibstoff betrieben werden, sind ihrer Meinung nach veraltet, gefährlich für Mensch und Natur und eine zu teure Form des Weltraumtransports. Die vorgeschlagene Alternative ist im Wesentlichen eine in die Umlaufbahn gelegte Eisenbahnlinie - ein superstarkes Kabel, von dem ein Ende auf der Erdoberfläche befestigt ist und das andere - zu einem Gegengewicht, das sich in einer geosynchronen Umlaufbahn befindet und daher ständig über einem Punkt auf der Erde hängt Erdoberfläche. Aufzugskabinen würden elektrische Geräte verwenden, die sich entlang des Kabels auf und ab bewegen. Weltraumaufzüge könnten die Kosten für den Transport von Fracht ins All auf 500 US-Dollar pro Kilogramm senken – ein aktueller Bericht der International Academy of Astronautics (IAA) liegt jetzt bei rund 20.000 US-Dollar pro Kilogramm.

Enthusiasten von Weltraumaufzügen weisen auf die Schädlichkeit von Raketenstarttechnologien hin

"Diese Technologie eröffnet phänomenale Möglichkeiten, sie wird der Menschheit den Zugang zum Sonnensystem ermöglichen", sagt Peter Swan, Präsident des International Space Elevator Consortium ISEC und Co-Autor des IAA-Berichts acht solcher Geräte stehen uns zur Verfügung, die sicher genug sind, um Menschen zu transportieren."

Die Ursprünge der Idee

Die Schwierigkeit besteht darin, dass die Höhe einer solchen Struktur bis zu 100.000 km betragen sollte - das sind mehr als zwei Erdäquatoren. Dementsprechend muss die Struktur stark genug sein, um ihr eigenes Gewicht zu tragen. Es gibt auf der Erde einfach kein Material mit den erforderlichen Festigkeitseigenschaften.

Einige Wissenschaftler glauben jedoch, dass dieses Problem im laufenden Jahrhundert gelöst werden kann. Ein großes japanisches Bauunternehmen hat angekündigt, bis 2050 einen Weltraumaufzug zu bauen. Und amerikanische Forscher haben kürzlich ein neues diamantähnliches Material auf der Basis komprimierter Benzol-Nanodrähte entwickelt, dessen berechnete Stärke einen Weltraumaufzug währenddessen verwirklichen könnte das Leben vieler von uns.

Das Konzept eines Weltraumaufzugs wurde erstmals 1895 von Konstantin Tsiolkovsky in Betracht gezogen. Inspiriert vom Beispiel des kürzlich errichteten Eiffelturms in Paris hat der russische Wissenschaftler die physikalischen Aspekte des Baus eines riesigen Turms aufgegriffen, mit dem Raumschiffe ohne den Einsatz von Raketen in den Orbit befördert werden könnten. Später, 1979, wurde dieses Thema von dem Science-Fiction-Autor Arthur Clarke im Roman "Fountains of Paradise" erwähnt - sein Protagonist baut einen Weltraumaufzug, ähnlich den jetzt diskutierten Projekten.

Die Frage ist, wie man die Idee zum Leben erweckt. „Ich liebe die Kühnheit des Weltraumaufzugskonzepts“, sagt Kevin Fong, Gründer des Center for Altitude, Space and Extreme Medicine am University College London. "Ich kann verstehen, warum die Leute es so attraktiv finden: Die Möglichkeit, kostengünstig und sicher in die niedrigen Umlaufbahnen der Erde zu gelangen, erschließt uns das gesamte innere Sonnensystem."

Sicherheitsbedenken

Der Bau eines Weltraumaufzugs wird jedoch nicht einfach sein. „Zunächst muss das Kabel aus einem superfesten und dennoch flexiblen Material bestehen, das die nötigen Gewichts- und Dichteeigenschaften besitzt, um das Gewicht der sich bewegenden Fahrzeuge zu tragen und gleichzeitig konstanten Seitenkräften standhalten kann Material gibt es einfach nicht", sagt Fong. "Außerdem erfordert der Bau eines solchen Aufzugs den intensivsten Einsatz von Raumfahrzeugen und die meisten Weltraumspaziergänge in der Geschichte der Menschheit."

Sicherheitsbedenken seien nicht zu vernachlässigen, sagte er: "Selbst wenn es uns gelingt, die enormen technischen Schwierigkeiten beim Bau eines Aufzugs zu überwinden, wird die resultierende Struktur eine riesige gespannte Schnur sein, die Raumschiffe aus der Umlaufbahn bringt und ständig von Weltraummüll bombardiert wird."

Werden Touristen jemals den Aufzug benutzen können, um ins All zu reisen?

In den letzten 12 Jahren wurden weltweit drei detaillierte Weltraumaufzüge veröffentlicht. Der erste wird von Brad Edwards und Eric Westling in dem 2003 veröffentlichten Buch Space Elevators beschrieben. Dieser Aufzug wurde entwickelt, um 20-Tonnen-Fracht mit der Energie von Lasersystemen auf der Erde zu transportieren. Die geschätzten Transportkosten betragen 150 US-Dollar pro Kilogramm, und die Projektkosten werden auf 6 Milliarden US-Dollar geschätzt.

2013 entwickelte die IAA in einem eigenen Projekt dieses Konzept, das einen erhöhten Schutz von Aufzugskabinen vor atmosphärischen Phänomenen bis zu einer Höhe von 40 km vorsieht, in der die Bewegung der Kabinen in die Umlaufbahn durch Sonnenenergie erfolgen soll. Die Transportkosten betragen 500 US-Dollar pro Kilogramm, und die Kosten für den Bau der ersten beiden Aufzüge betragen 13 Milliarden US-Dollar.

In den frühen Konzepten des Weltraumaufzugs wurden verschiedene Lösungsmöglichkeiten für das Problem eines Weltraumgegengewichts vorgestellt, das das Halteseil in einer straffen Position halten soll - einschließlich des Vorschlags, zu diesem Zweck einen eingefangenen Asteroiden zu verwenden und in die gewünschte Umlaufbahn zu bringen. Der IAA-Bericht weist darauf hin, dass eine solche Lösung eines Tages möglicherweise umgesetzt werden kann, dies jedoch in naher Zukunft nicht möglich sein wird.

Droge"

Um ein 6.300 Tonnen schweres Seil zu tragen, muss das Gegengewicht 1.900 Tonnen wiegen. Es kann teilweise aus Raumschiffen und anderen Hilfsfahrzeugen bestehen, die zum Bau des Aufzugs verwendet werden. Es ist auch möglich, in der Nähe befindliche verbrauchte Satelliten zu verwenden, indem sie in eine neue Umlaufbahn geschleppt werden.

Sie schlagen auch vor, den "Anker", der das Kabel an der Erde befestigt, in Form einer schwimmenden Plattform von der Größe eines großen Öltankers oder Flugzeugträgers herzustellen und in der Nähe des Äquators zu platzieren, um seine Tragfähigkeit zu erhöhen. Als optimaler Ankerpunkt wird ein Gebiet 1000 km westlich der Galapagos-Inseln vorgeschlagen, das selten anfällig für Hurrikans, Tornados und Taifune ist.

Weltraumschrott könnte als Gegengewicht am oberen Ende eines Weltraumaufzugskabels verwendet werden

Obayashi Corp., eines der fünf größten Bauunternehmen Japans, kündigte im vergangenen Jahr Pläne an, einen robusteren Weltraumaufzug zu bauen, der automatisch magnetisch aufgehängte Kabinen transportieren würde. Eine ähnliche Technologie kommt bei Hochgeschwindigkeitsbahnen zum Einsatz. Da mit dem japanischen Aufzug auch Personen transportiert werden sollen, ist ein stärkeres Kabel erforderlich. Die Kosten des Projekts werden auf 100 Milliarden US-Dollar geschätzt, während die Kosten für den Transport von Fracht in die Umlaufbahn 50 bis 100 US-Dollar pro Kilogramm betragen könnten.

Während die technischen Schwierigkeiten beim Bau eines solchen Aufzugs zweifellos groß sein werden, ist das einzige Konstruktionselement, das noch nicht erstellt werden kann, das Kabel selbst, sagt Swan: „Das einzige technologische Problem, das gelöst werden muss, ist das richtige Material zu finden das Kabel machen. Den Rest können wir jetzt bauen."

Diamantfilamente

Das derzeit am besten geeignete Material für das Kabel sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die 1991 unter Laborbedingungen hergestellt wurden. Diese zylindrischen Strukturen haben eine Zugfestigkeit von 63 Gigapascal, dh sie sind etwa 13-mal stärker als der stärkste Stahl.

Die maximal erreichbare Länge solcher Nanoröhren nimmt ständig zu - 2013 gelang es chinesischen Wissenschaftlern, sie auf einen halben Meter zu bringen. Die Autoren des IAA-Berichts sagen voraus, dass 2022 und 2030 eine Kilometerlänge erreicht sein wird. es wird möglich sein, Nanoröhren geeigneter Länge für den Einsatz in einem Weltraumaufzug herzustellen.

Im September letzten Jahres tauchte unterdessen ein neues superstarkes Material auf: In einem in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlichten Artikel berichtete eine Gruppe von Wissenschaftlern um den Chemieprofessor John Badding von der University of Pennsylvania, dass superdünne "Diamant-Nanodrähte" wurden im Labor erhalten, die möglicherweise sogar stärker sind als Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

Wissenschaftler haben flüssiges Benzol mit dem 200.000-fachen Atmosphärendruck komprimiert. Dann wurde der Druck langsam gesenkt, und es stellte sich heraus, dass sich die Benzolatome neu anordneten, wodurch eine hochgeordnete Struktur pyramidaler Tetraeder entstand.

Als Ergebnis wurden superdünne Fäden gebildet, die in ihrer Struktur einem Diamanten sehr ähnlich sind. Obwohl es aufgrund ihrer ultrakleinen Abmessungen unmöglich ist, ihre Festigkeit direkt zu messen, deuten theoretische Berechnungen darauf hin, dass diese Fäden stärker sein können als die stärksten verfügbaren synthetischen Materialien.

Risiken reduzieren

„Wenn wir lernen, wie man Diamant-Nanodrähte oder Kohlenstoff-Nanoröhren der erforderlichen Länge und Eigenschaften herstellt, können wir fast sicher sein, dass sie stark genug für den Einsatz in einem Weltraumaufzug sind“, sagt Badding.

Aber selbst wenn es möglich ist, ein geeignetes Material für das Kabel zu finden, wird es sehr schwierig sein, die Struktur zu montieren. Wahrscheinlich wird es auch Schwierigkeiten geben, die Sicherheit des Projekts, die erforderliche Finanzierung und die kompetente Trennung konkurrierender Interessen zu gewährleisten. Dies hält Swan jedoch nicht auf.

Auf die eine oder andere Weise strebt die Menschheit nach Weltraum und ist bereit, viel Geld dafür auszugeben.

„Natürlich werden wir auf große Schwierigkeiten stoßen, aber die Probleme mussten beim Bau der ersten transkontinentalen Eisenbahn [in den USA] und beim Bau des Panama- und des Suezkanals gelöst werden“, sagt er viel Zeit und Geld, aber man muss, wie bei jedem Großprojekt, Probleme einfach lösen, wenn sie entstehen und gleichzeitig mögliche Risiken schrittweise reduzieren."

Selbst Elon Musk ist nicht bereit, die Möglichkeit, einen Weltraumaufzug zu schaffen, kategorisch abzulehnen. „Ich glaube nicht, dass diese Idee heute umsetzbar ist, aber wenn jemand das Gegenteil beweisen kann, wird es großartig“, sagte er auf der letztjährigen Konferenz am MIT.

Heute erforschen Raumschiffe Mond, Sonne, Planeten und Asteroiden, Kometen und den interplanetaren Raum. Chemisch betriebene Raketen sind jedoch immer noch ein teures Mittel mit geringer Leistung, um Nutzlasten über die Schwerkraft hinaus anzutreiben. Die moderne Raketentechnik hat praktisch die Grenze der Möglichkeiten erreicht, die die Natur chemischer Reaktionen bietet. Hat die Menschheit eine technologische Sackgasse erreicht? Ganz und gar nicht, wenn man die alte Idee eines Weltraumaufzugs bedenkt.

Am Ursprung

Der erste, der ernsthaft darüber nachdachte, wie man die Schwerkraft des Planeten durch "Hochziehen" überwinden kann, war einer der Entwickler des Strahlapparats Felix Zander. Anders als der Träumer und Erfinder Baron Münchhausen schlug Zander eine wissenschaftlich fundierte Version eines Weltraumlifts für den Mond vor. Auf dem Weg zwischen Mond und Erde gibt es einen Punkt, an dem sich die Anziehungskräfte dieser Körper ausgleichen. Er befindet sich 60.000 km vom Mond entfernt. Näher am Mond wird die Mondgravitation stärker sein als die irdische und weiter - schwächer. Wenn Sie also den Mond mit einem Kabel mit einem Asteroiden verbinden, der beispielsweise 70.000 km vom Mond entfernt ist, dann lässt nur das Kabel den Asteroiden nicht auf die Erde fallen. Das Kabel wird ständig von der Schwerkraft gezogen und es wird möglich sein, von der Mondoberfläche über die Grenzen der Mondanziehung hinaus zu klettern. Aus wissenschaftlicher Sicht ist dies eine absolut richtige Idee. Es erhielt nicht sofort die Aufmerksamkeit, die es verdiente, nur weil es zu Zanders Zeiten einfach keine Materialien gab, bei denen das Kabel nicht unter seinem eigenen Gewicht abbrechen würde.

„1951 entwarf Professor Buckminster Fuller eine freischwebende Ringbrücke um den Erdäquator. Um diese Idee in die Realität umzusetzen, bedarf es lediglich eines Weltraumaufzugs. Und wann haben wir es? Ich möchte nicht raten, also passe ich die Antwort an, die Arthur Kantrowitz gab, als ihn jemand nach seinem Laserstartsystem fragte. Der Weltraumlift wird 50 Jahre später gebaut, nachdem die Idee nicht mehr belächelt wird. ("The Space Elevator: A Thought Experiment or a Key to the Universe?" Rede auf dem XXX International Astronautical Congress, München, 20. September 1979.)

Erste Ideen

Die allerersten Erfolge der Raumfahrt weckten erneut die Fantasie der Enthusiasten. 1960 machte der junge sowjetische Ingenieur Yuri Artutanov auf ein interessantes Merkmal der sogenannten geostationären Satelliten (GSS) aufmerksam. Diese Satelliten befinden sich auf einer kreisförmigen Umlaufbahn genau in der Ebene des Erdäquators und haben eine Umlaufzeit, die der Dauer des Erdtages entspricht. Daher schwebt ein geostationärer Satellit ständig über dem gleichen Punkt auf dem Äquator. Artsutanov schlug vor, das GSS mit einem Kabel an den Punkt darunter am Erdäquator anzuschließen. Das Kabel wird relativ zur Erde bewegungslos sein, und entlang ihm liegt die Idee, eine Aufzugskabine ins All zu schicken. Diese zündende Idee hat viele Köpfe erobert. Der berühmte Schriftsteller Arthur Clarke hat sogar einen Science-Fiction-Roman "Fountains of Paradise" geschrieben, in dem die ganze Handlung mit dem Bau eines Weltraumlifts verbunden ist.

Aufzugsprobleme

Heute versuchen die USA und Japan bereits, die Idee eines Weltraumlifts bei der GSS umzusetzen, und es werden sogar Wettbewerbe unter den Entwicklern dieser Idee veranstaltet. Die Hauptanstrengungen der Konstrukteure zielen darauf ab, Materialien zu finden, aus denen ein Kabel mit einer Länge von 40.000 km hergestellt werden kann, das nicht nur seinem Eigengewicht, sondern auch dem Gewicht der restlichen Struktur standhält. Toll, dass bereits ein geeignetes Material für das Kabel erfunden wurde. Dies sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Ihre Festigkeit ist um ein Vielfaches höher als die eines Weltraumaufzugs, aber wir müssen noch lernen, wie man aus solchen zehntausend Kilometer langen Rohren einen fehlerfreien Faden macht. Es besteht kein Zweifel, dass ein solches technisches Problem früher oder später gelöst wird.

Von der Erde in die erdnahe Umlaufbahn wird die Fracht mit herkömmlichen chemisch betriebenen Raketen transportiert. Von dort setzen Orbitalschlepper Fracht auf die „untere Aufzugsplattform“, die mit einem am Mond befestigten Seil sicher verankert ist. Ein Aufzug bringt Waren zum Mond. Durch den Verzicht auf Bremsen (und die Raketen selbst) auf der letzten Stufe und beim Aufstieg vom Mond sind erhebliche Kosteneinsparungen möglich. Im Gegensatz zu der im Artikel beschriebenen wiederholt eine solche Konfiguration jedoch praktisch die Idee von Zander und löst nicht das Problem, die Nutzlast von der Erde zu entfernen und die Raketentechnologie für diese Phase beizubehalten.

Die zweite und ebenfalls ernstzunehmende Aufgabe beim Bau eines Weltraumaufzugs ist die Entwicklung eines Antriebs für einen Aufzug und eines Systems zu seiner Energieversorgung. Immerhin muss die Kabine bis zum Ende des Aufstiegs 40.000 km ohne Tanken klettern! Niemand hat noch herausgefunden, wie man dies erreichen kann.

Instabiles Gleichgewicht

Aber die größte, sogar unüberwindbare Schwierigkeit für einen Aufzug zu einem geostationären Satelliten hängt mit den Gesetzen der Himmelsmechanik zusammen. Das GSS befindet sich nur aufgrund des Gleichgewichts von Schwerkraft und Zentrifugalkraft in seiner bemerkenswerten Umlaufbahn. Jede Verletzung dieses Gleichgewichts führt dazu, dass der Satellit seine Bahn ändert und seinen "Standpunkt" verlässt. Schon kleine Unregelmäßigkeiten im Gravitationsfeld der Erde, die Gezeitenkräfte von Sonne und Mond und der Druck des Sonnenlichts führen dazu, dass Satelliten in geostationärer Umlaufbahn ständig driften. Es besteht kein Zweifel, dass der Satellit unter dem Gewicht des Aufzugssystems nicht in der geostationären Umlaufbahn bleiben kann und abstürzt. Es besteht jedoch die Illusion, dass es möglich ist, den Haltegurt weit über die geostationäre Umlaufbahn hinaus zu verlängern und an seinem anderen Ende ein massives Gegengewicht zu platzieren. Auf den ersten Blick zieht die auf das angebundene Gegengewicht wirkende Fliehkraft das Seil, so dass die Zusatzlast der mitfahrenden Kabine die Position des Gegengewichts nicht verändern kann und der Lift in Arbeitsstellung verharrt. Dies wäre der Fall, wenn anstelle eines flexiblen Kabels ein starrer, nicht biegsamer Stab verwendet würde: Dann würde die Energie der Erdrotation durch den Stab auf die Kabine übertragen und seine Bewegung würde nicht zum Auftreten eines seitlichen Kraft, die nicht durch die Spannung des Seils kompensiert wird. Und diese Kraft wird unweigerlich die dynamische Stabilität des erdnahen Aufzugs brechen und er wird zusammenbrechen!

Himmlischer Spielplatz

Zum Glück für Erdbewohner hält die Natur für uns eine wunderbare Lösung bereit - den Mond. Der Mond ist nicht nur so massiv, dass ihn keine Aufzüge bewegen können, er befindet sich noch immer auf einer fast kreisförmigen Umlaufbahn und ist gleichzeitig immer mit einer Seite der Erde zugewandt! Die Idee liegt auf der Hand - das Höhenruder zwischen Erde und Mond zu spannen, aber das Höhenruderkabel mit nur einem Ende auf dem Mond zu befestigen. Das andere Ende des Kabels kann fast bis zur Erde abgesenkt werden und wird von der Schwerkraft wie eine Schnur entlang der Linie gezogen, die die Massenschwerpunkte von Erde und Mond verbindet. Sie können einfach nicht zulassen, dass das freie Ende die Erdoberfläche erreicht. Unser Planet dreht sich um seine Achse, weshalb das Ende des Kabels eine Geschwindigkeit von etwa 400 m pro Sekunde relativ zur Erdoberfläche haben wird, sich also mit einer Geschwindigkeit größer als die Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre bewegen wird. Keine Struktur kann einem solchen Luftwiderstand standhalten. Wenn Sie jedoch die Aufzugskabine auf eine Höhe von 30-50 km absenken, in der die Luft ausreichend verdünnt ist, kann der Widerstand vernachlässigt werden. Die Cockpitgeschwindigkeit wird bei etwa 0,4 km / s bleiben, und moderne Stratoflugzeuge in großer Höhe können diese Geschwindigkeit leicht erreichen. An die Aufzugskabine herangeflogen und an dieser angedockt (diese Andocktechnik ist in der Flugzeugindustrie für die Luftbetankung und in Raumfahrzeugen seit langem ausgereift), kann man die Last vom Stratoplane ins Cockpit oder umgekehrt bewegen. Danach beginnt die Aufzugskabine, zum Mond zu steigen, und das Stratoflugzeug kehrt zur Erde zurück. Übrigens: Die vom Mond angelieferte Fracht lässt sich einfach per Fallschirm aus dem Cockpit abwerfen und sicher am Boden oder im Meer abholen.

Kollisionen vermeiden

Der Aufzug, der Erde und Mond verbindet, muss ein weiteres wichtiges Problem lösen. Im erdnahen Weltraum gibt es eine große Anzahl von funktionierenden Raumfahrzeugen und mehrere Tausend außer Betrieb befindliche Satelliten, deren Fragmente und anderer Weltraummüll. Eine Kollision eines Aufzugs mit einem von ihnen würde das Kabel brechen. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird vorgeschlagen, den "unteren" Teil des Kabels 60.000 km lang anzuheben und aus dem Bewegungsbereich der Erdsatelliten zu nehmen, wenn er dort nicht benötigt wird. Die Kontrolle der Positionen von Körpern im erdnahen Raum ist durchaus in der Lage, die Zeiträume vorherzusagen, in denen die Bewegung der Aufzugskabine in diesem Bereich sicher ist.

Weltraumaufzugswinde

Der Weltraumaufzug zum Mond ist in ernsthaften Schwierigkeiten. Die Kabinen üblicher Aufzüge bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von nur wenigen Metern pro Sekunde, und bei dieser Geschwindigkeit sollte selbst der Aufstieg auf eine Höhe von 100 km (bis zur unteren Grenze des Weltraums) mehr als einen Tag dauern. Selbst wenn man sich mit der Höchstgeschwindigkeit von Eisenbahnzügen von 200 km/h fortbewegt, dauert die Reise zum Mond fast drei Monate. Ein Aufzug, der nur zwei Fahrten zum Mond im Jahr ermöglicht, wird wahrscheinlich nicht gefragt sein.

Wenn das Kabel mit einer Supraleiterfolie bedeckt ist, kann man sich entlang des Kabels auf einem Magnetkissen ohne Kontakt mit seinem Material bewegen. In diesem Fall ist es möglich, auf halbem Weg zu beschleunigen und die Kabine auf halbem Weg abzubremsen.

Eine einfache Rechnung zeigt, dass bei einer Beschleunigung von 1 g (entspricht der üblichen Schwerkraft auf der Erde) die gesamte Reise zum Mond nur 3,5 Stunden dauert, d. h. die Kabine wird täglich drei Flüge zum Mond machen können . Wissenschaftler arbeiten aktiv an der Entwicklung von Supraleitern, die bei Raumtemperatur betrieben werden, und in absehbarer Zeit ist mit deren Erscheinen zu rechnen.

Um den Müll wegzuwerfen

Es ist interessant zu bemerken, dass die Geschwindigkeit der Kabine in der Mitte der Fahrt 60 km / s erreicht. Wenn die Nutzlast nach der Beschleunigung vom Cockpit abgenommen wird, kann sie mit einer solchen Geschwindigkeit an jeden Punkt im Sonnensystem, auf jeden, sogar den entferntesten Planeten, gelenkt werden. Dies bedeutet, dass ein Aufzug zum Mond in der Lage sein wird, raketenfreie Flüge von der Erde innerhalb des Sonnensystems zu ermöglichen.

Und es wird ziemlich exotisch sein, mit Hilfe eines Aufzugs gefährliche Abfälle von der Erde in die Sonne werfen zu können. Unser lieber Stern ist ein Atomofen von solcher Kraft, dass jeder Abfall, selbst radioaktiver, spurlos verbrennt. Ein vollwertiger Aufstieg zum Mond kann also nicht nur die Grundlage für die Weltraumexpansion der Menschheit werden, sondern auch ein Mittel, um unseren Planeten von der Verschwendung des technologischen Fortschritts zu reinigen.

Die Idee einer astroengineering-Struktur, um Fracht in die Planetenbahn oder sogar darüber hinaus zu befördern. Zum ersten Mal wurde eine solche Idee 1895 von Konstantin Tsiolkovsky zum Ausdruck gebracht, die Idee wurde in den Werken von Yuri Artsutanov detailliert entwickelt. Das hypothetische Design basiert auf der Verwendung eines Seils, das sich von der Oberfläche des Planeten zu einer Orbitalstation im GSO erstreckt. Vermutlich kann ein solches Verfahren in Zukunft um Größenordnungen günstiger sein als der Einsatz von Trägerraketen.
Das Kabel wird mit einem Ende an der Oberfläche des Planeten (Erde) und mit dem anderen an einem Punkt oberhalb des Planeten über der geostationären Umlaufbahn (GSO) aufgrund der Zentrifugalkraft gehalten. Entlang des Kabels fährt ein Aufzug mit einer Nutzlast nach oben. Beim Anheben wird die Last durch die Erdrotation beschleunigt, wodurch sie in ausreichend großer Höhe aus der Erdanziehungskraft herausgeführt werden kann.
An das Seil wird eine extrem hohe Zugfestigkeit bei gleichzeitig geringer Dichte gefordert. Nach theoretischen Berechnungen scheinen Kohlenstoffnanoröhrchen ein geeignetes Material zu sein. Geht man von ihrer Eignung zur Herstellung eines Kabels aus, dann ist die Erstellung eines Weltraumaufzugs ein lösbares technisches Problem, das allerdings den Einsatz von Weiterentwicklungen und hohen Kosten anderer Art erfordert. Die Herstellung des Aufzugs wird auf 7-12 Milliarden US-Dollar geschätzt. Die NASA fördert bereits relevante Entwicklungen am American Institute for Scientific Research, darunter die Entwicklung eines Hebezeugs, das sich unabhängig an einem Seil bewegen kann.
Inhalt [entfernen]
1 Konstruktion
1.1 Fundament
1.2 Seil
1.2.1 Verdickung des Kabels
1.3 Aufzug
1.4 Gegengewicht
1.5 Drehimpuls, Geschwindigkeit und Neigung
1.6 Start ins All
2 Konstruktion
3 Die Wirtschaftlichkeit des Weltraumaufzugs
4 Erfolge
5 Literatur
6 Weltraumaufzug in verschiedenen Arbeiten
7 Siehe auch
8 Hinweise
9 Referenzen
9.1 Organisationen
9.2 Sonstiges
Entwurf

Es gibt mehrere Gestaltungsmöglichkeiten. Fast alle von ihnen enthalten eine Basis (Basis), ein Drahtseil (Seil), Heber und ein Gegengewicht.
Base
Die Basis des Weltraumlifts ist die Stelle auf der Oberfläche des Planeten, an der das Seil befestigt wird und das Heben der Last beginnt. Es kann mobil sein und sich auf einem Seeschiff befinden.
Der Vorteil einer beweglichen Basis ist die Manövrierfähigkeit, um Hurrikans und Stürme zu vermeiden. Die Vorteile einer stationären Basis sind billigere und kostengünstigere Energiequellen und die Möglichkeit, die Kabellänge zu reduzieren. Der Unterschied von mehreren Kilometern des Kabels ist relativ gering, kann jedoch dazu beitragen, die erforderliche Dicke des Mittelteils und die Länge des austretenden Teils zu reduzieren für geostationäre Orbit.
Kabel
Das Seil muss aus einem Material mit einem extrem hohen Verhältnis von Zugfestigkeit zu spezifischem Gewicht bestehen. Ein Weltraumaufzug wird wirtschaftlich sein, wenn er im industriellen Maßstab zu einem vernünftigen Preis ein Seil mit einer Dichte vergleichbar mit Graphit und einer Festigkeit von ca 65-120 Gigapascal.
Zum Vergleich: Die Festigkeit der meisten Stahlsorten beträgt etwa 1 GPa, und selbst in den stärksten Typen beträgt sie nicht mehr als 5 GPa, und Stahl ist schwer. Ein viel leichteres Kevlar hat eine Festigkeit im Bereich von 2,6-4,1 GPa und für Quarzfasern - bis zu 20 GPa und höher. Die theoretische Festigkeit von Diamantfasern kann etwas höher sein.
Kohlenstoffnanoröhren sollten theoretisch eine viel höhere Dehnbarkeit aufweisen, als für einen Weltraumaufzug erforderlich. Die Technologie ihrer Herstellung in industriellen Stückzahlen und ihrer Verwebung zu einem Kabel steht jedoch erst am Anfang. Theoretisch sollte ihre Festigkeit mehr als 120 GPa betragen, aber in der Praxis betrug die höchste Dehnbarkeit einer einwandigen Nanoröhre 52 GPa, und im Durchschnitt brachen sie im Bereich von 30–50 GPa. Das stärkste aus Nanoröhren gewebte Filament ist weniger stark als seine Komponenten. Die Forschung zur Verbesserung der Reinheit des Röhrenmaterials und zur Herstellung verschiedener Röhrentypen ist im Gange.
Die meisten Weltraumaufzugsprojekte verwenden einwandige Nanoröhren. Multilayer haben eine höhere Festigkeit, sind aber schwerer und ihr Verhältnis von Festigkeit zu Dichte ist niedriger. Eine mögliche Option ist die Verwendung einer Hochdruckverbindung von einwandigen Nanoröhren. Gleichzeitig geht zwar durch den Ersatz der sp²-Bindung (Graphit, Nanotubes) durch die sp³-Bindung (Diamant) Festigkeit verloren, sie werden jedoch durch Van-der-Waals-Kräfte besser in einer Faser gehalten und ermöglichen dies um Fasern beliebiger Länge herzustellen. 810 Tage angegeben]

Defekte im Kristallgitter verringern die Festigkeit von Nanotubes
In einem Experiment von Wissenschaftlern der University of Southern California (USA) zeigten einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine 117-mal höhere spezifische Festigkeit als Stahl und 30-mal höher als die von Kevlar. Der Index von 98,9 GPa konnte erreicht werden, der Maximalwert der Nanoröhrenlänge betrug 195 µm.
Die Technologie des Webens solcher Fasern steckt noch in den Kinderschuhen.
Selbst Kohlenstoffnanoröhren werden laut einigen Wissenschaftlern niemals stark genug sein, um ein Weltraumliftkabel herzustellen.
Experimente von Wissenschaftlern aus der technologischen die University of Sydney konnte Graphenpapier herstellen. Mustertests sind ermutigend: Die Dichte des Materials ist fünf- bis sechsmal geringer als die von Stahl, die Zugfestigkeit zehnmal höher als die von Kohlenstoffstahl. Gleichzeitig ist Graphen ein guter Stromleiter, der es ermöglicht, als Kontaktbus Strom auf das Hebezeug zu übertragen.
Verdickung des Seils

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Der Weltraumaufzug muss zumindest sein Eigengewicht tragen können, das aufgrund der Kabellänge durchaus beachtlich ist. Eine Verdickung erhöht einerseits die Festigkeit des Kabels, andererseits erhöht sie das Gewicht und damit die erforderliche Festigkeit. Die Belastung wird an verschiedenen Stellen unterschiedlich sein: In einigen Fällen muss der Kabelabschnitt dem Gewicht der darunter liegenden Segmente standhalten, in anderen muss er der Zentrifugalkraft standhalten, die die oberen Teile des Kabels in der Umlaufbahn hält. Erfüllen dieser Bedingung und um die Optimalität des Kabels an jedem Punkt zu erreichen, wird seine Dicke variabel sein.
Es kann gezeigt werden, dass unter Berücksichtigung der Erdanziehungskraft und der Fliehkraft (aber nicht unter Berücksichtigung des geringeren Einflusses von Mond und Sonne) der von der Höhe abhängige Abschnitt des Halteseils durch folgende Formel beschrieben wird:

Hier ist A ® die Querschnittsfläche des Kabels in Abhängigkeit vom Abstand r vom Erdmittelpunkt.
Die folgenden Konstanten werden in der Formel verwendet:
A0 ist die Querschnittsfläche des Kabels in Höhe der Erdoberfläche.
ρ ist die Dichte des Seilmaterials.
s ist die Endfestigkeit des Seilmaterials.
ω ist die Kreisfrequenz der Rotation der Erde um ihre Achse, 7,292 × 10−5 Radiant pro Sekunde.
r0 ist der Abstand zwischen dem Erdmittelpunkt und der Basis des Kabels. Es ist ungefähr gleich dem Radius der Erde, 6.378 km.
g0 - Erdbeschleunigung an der Basis des Kabels, 9.780 m / s².
Diese Gleichung beschreibt ein Seil, dessen Dicke zunächst exponentiell zunimmt, dann in einer Höhe von mehreren Erdradien langsamer wird, dann konstant wird und schließlich eine geostationäre Umlaufbahn erreicht. Danach beginnt die Dicke wieder abzunehmen.
Damit ergibt sich das Verhältnis der Kabelquerschnittsflächen an der Basis und am GSO (r = 42 164 km):
Setzt man hier die Dichte und Festigkeit von Stahl und den Durchmesser des Kabels auf Erdniveau mit 1 cm ein, erhält man auf der Ebene des GSO einen Durchmesser von mehreren hundert Kilometern, was bedeutet, dass wir Stahl und andere Materialien gewohnt sind sind für den Bau eines Aufzugs ungeeignet.
Daraus folgt, dass es vier Möglichkeiten gibt, eine vernünftigere Wireline-Dicke auf GSO-Ebene zu erreichen:
Verwenden Sie weniger dichtes Material. Da die Dichte der meisten Feststoffe in einem relativ kleinen Bereich von 1000 bis 5000 kg/m³ liegt, ist es unwahrscheinlich, dass hier etwas erreicht werden kann.
Verwenden Sie haltbareres Material. Die Forschung geht im Wesentlichen in diese Richtung. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind zehnmal stärker als der beste Stahl und reduzieren die Dicke des Kabels auf GSO-Ebene erheblich.
Heben Sie die Basis des Kabels höher an. Aufgrund des exponentiellen Faktors in der Gleichung verringert selbst eine geringfügige Erhöhung der Basis die Dicke des Kabels stark. Es werden Türme mit einer Höhe von bis zu 100 km angeboten, die neben der Einsparung des Kabels auch den Einfluss atmosphärischer Prozesse vermeiden.
Machen Sie die Basis des Kabels so dünn wie möglich. Es muss immer noch dick genug sein, um das Hebezeug mit der Last zu tragen, daher hängt die Mindestdicke am Fuß auch von der Festigkeit des Materials ab. Es genügt, ein Kabel aus nur einen Millimeter dicken Carbon-Nanotubes an der Basis zu haben.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Basis des Aufzugs beweglich zu machen. Das Bewegen sogar mit einer Geschwindigkeit von 100 m / s führt bereits zu einer Zunahme der Kreisgeschwindigkeit um 20 % und einer Verkürzung der Kabellänge um 20-25 %, wodurch sie um 50 % oder mehr leichter wird. Wenn Sie das Kabel "verankern" Überschall [Quelle keine Angabe 664 Tage] per Flugzeug oder Bahn, dann wird der Zugewinn an Kabelmasse bereits nicht prozentual, sondern dutzendfach gemessen (aber Verluste auf Widerstand Luft).
Aufzug

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Konzeptionelle Zeichnung eines Weltraumaufzugs, der durch die Wolken aufsteigt
Ein Weltraumaufzug kann nicht wie ein normaler Aufzug (mit beweglichen Kabeln) funktionieren, da die Dicke seines Kabels nicht konstant ist. Die meisten Projekte schlagen vor, ein Hebezeug zu verwenden, das auf einer festen Leitung nach oben klettert, obwohl es Optionen für die Verwendung kleiner segmentierter beweglicher Leitungen entlang der Hauptleitung gab.
Es werden verschiedene Arten von Hebezeugen angeboten. Bei Flachseilen können Sie Rollenpaare verwenden, die durch Reibung gehalten werden. Andere Möglichkeiten sind das Bewegen von Stricknadeln mit Haken auf Platten, Rollen mit einziehbaren Haken, Magnetschwebebahn (unwahrscheinlich, da sperrige Wege am Kabel befestigt werden müssen) usw. [Quelle nicht angegeben 661 Tage]
Schwerwiegendes Problem bei der Aufzugskonstruktion – Energiequelle [Quelle nicht näher bezeichnet 661 Tage]. Es ist unwahrscheinlich, dass die Energiespeicherdichte jemals so hoch ist, dass ein Hebezeug genug Energie hat, um das gesamte Kabel anzuheben. Mögliche externe Energiequellen sind Laser- oder Mikrowellenstrahlen. Andere Möglichkeiten sind, die Bremsenergie von abwärts fahrenden Aufzügen zu nutzen; Unterschied der troposphärischen Temperaturen; ionosphärische Entladung usw. Die Hauptvariante [Quelle nicht angegeben 661 Tage] (Energiestrahlen) hat ernsthafte Probleme im Zusammenhang mit mit Effizienz und Wärmeableitung an beiden Enden, obwohl dies, wenn man optimistisch in Bezug auf zukünftige technologische Fortschritte ist, realisierbar ist.
Die Hebezeuge sollten in optimalem Abstand aufeinander folgen, um die Belastung des Seils und dessen Schwingung zu minimieren. und maximieren Bandbreite. Der unzuverlässigste Bereich des Kabels befindet sich in der Nähe seiner Basis. Es sollte nicht mehr als einen Skilift geben [Quelle nicht angegeben 661 Tage]. Nur nach oben fahrende Aufzüge erhöhen die Kapazität, ermöglichen jedoch keine Verwendung von Bremsenergie bei der Abwärtsbewegung und können auch keine Personen auf den Boden zurückführen. Darüber hinaus müssen die Komponenten solcher Aufzüge im Orbit für andere Zwecke verwendet werden. Auf jeden Fall sind kleine Aufzüge besser als große Aufzüge, da ihr Zeitplan flexibler ist, aber sie mehr technologische Einschränkungen auferlegen.
Darüber hinaus erfährt der Aufzugsfaden selbst ständig die Wirkung sowohl der Coriolis-Kräfte als auch der atmosphärischen Strömungen. Da sich der "Aufzug" außerdem über der Höhe der geostationären Umlaufbahn befinden muss, wird er ständigen Belastungen ausgesetzt, einschließlich Spitzenbelastungen, zum Beispiel Ruck [Quelle nicht angegeben 579 Tage].
Wenn die oben genannten Hindernisse jedoch auf irgendeine Weise beseitigt werden können, kann der Weltraumaufzug realisiert werden. Ein solches Projekt wäre jedoch extrem kostspielig, könnte aber in Zukunft mit Einweg- und wiederverwendbaren Raumfahrzeugen konkurrieren [Quelle nicht näher bezeichnet 579 Tage].
Gegengewicht

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Das Gegengewicht kann auf zwei Arten hergestellt werden - durch das Binden eines schweren Gegenstands (z. B. eines Asteroiden) hinter der geostationären Umlaufbahn oder die Verlängerung des Kabels selbst über eine beträchtliche Distanz für geostationäre Orbit. Die zweite Option ist in letzter Zeit immer beliebter geworden, da sie einfacher zu implementieren ist und außerdem Lasten vom Ende des verlängerten Kabels leichter auf andere Planeten eingeleitet werden können, da sie eine erhebliche Geschwindigkeit relativ zur Erde aufweist.
Winkelmoment, Geschwindigkeit und Neigung

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Wenn sich das Höhenruder nach oben bewegt, neigt sich das Höhenruder um 1 Grad, da sich der obere Teil des Höhenruders schneller um die Erde bewegt als der untere Teil (Coriolis-Effekt). Maßstab nicht gespeichert
Die horizontale Geschwindigkeit jedes Abschnitts des Kabels nimmt mit der Höhe proportional zum Abstand zum Erdmittelpunkt zu und erreicht bei der geostationären die erste kosmische Geschwindigkeit umkreisen. Daher muss er beim Heben einer Last einen zusätzlichen Drehimpuls (horizontale Geschwindigkeit) erhalten.
Der Drehimpuls entsteht durch die Rotation der Erde. Der Lift bewegt sich zunächst etwas langsamer als das Seil (Coriolis-Effekt), wodurch das Seil „verlangsamt“ und leicht nach Westen umgelenkt wird. Bei einer Aufstiegsgeschwindigkeit von 200 km/h neigt sich das Seil um 1 Grad. Horizontale Zugkomponente in nicht vertikal das Seil zieht die Last zur Seite und beschleunigt sie in östlicher Richtung (siehe Diagramm) - dadurch gewinnt der Aufzug zusätzliche Geschwindigkeit. Nach Newtons drittem Gesetz verlangsamt das Seil die Erde um einen kleinen Betrag.
Gleichzeitig führt der Einfluss der Fliehkraft dazu, dass das Kabel in eine energetisch günstige vertikale Position zurückkehrt, so dass es sich in einem stabilen Gleichgewichtszustand befindet. Wenn der Schwerpunkt des Aufzugs unabhängig von der Geschwindigkeit des Aufzugs immer höher als die geostationäre Umlaufbahn ist, wird er nicht fallen.
Wenn die Last das GSO erreicht, reicht ihr Drehimpuls (horizontale Geschwindigkeit) aus, um die Last in die Umlaufbahn zu bringen.
Beim Absenken der Last erfolgt der umgekehrte Vorgang, das Seil wird nach Osten gekippt.
Weltraumstart
Am Ende des 144.000 km hohen Kabels wird die Tangentialkomponente der Geschwindigkeit 10,93 km / s betragen, was mehr als ausreicht, um das Schwerefeld der Erde zu verlassen und Schiffe in Richtung Saturn zu starten. Lässt man das Objekt frei an der Spitze des Halteseils entlang gleiten, reicht seine Geschwindigkeit aus, um das Sonnensystem zu verlassen. Dies geschieht aufgrund des Übergangs des Gesamtdrehimpulses des Kabels (und der Erde) in die Geschwindigkeit des gestarteten Objekts.
Um noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, können Sie das Seil verlängern oder die Last durch Elektromagnetismus beschleunigen.
Konstruktion

Bau ist im Gange mit geostationärem Bahnhof. Das ist der einzige ein Ort, an dem ein Raumschiff andocken kann. Ein Ende wird von der Schwerkraft an die Erdoberfläche gezogen. Ein anderer, für ausbalancieren, - im Gegenteil Seite durch Zentrifugalkraft. Das bedeutet, dass alle Baumaterialien angehoben werden müssen. zu geostationär auf traditionelle Weise umkreisen, unabhängig vom Bestimmungsort der Ladung. Das heißt, die Kosten für das Anheben des gesamten Weltraumaufzugs zu geostationär orbit - die minimalen Kosten des Projekts.
Wirtschaftlichkeit von Weltraumaufzügen

Vermutlich wird der Weltraumaufzug die Kosten für den Transport von Fracht in den Weltraum erheblich reduzieren. Weltraumaufzüge sind teuer in der Herstellung, aber ihre Betriebskosten sind niedrig, sodass sie am besten über einen langen Zeitraum für sehr große Frachtmengen eingesetzt werden. Derzeit ist der Markt für Frachteinführungen möglicherweise nicht groß genug, um den Bau eines Aufzugs zu rechtfertigen, aber eine drastische Preissenkung sollte zu einer größeren Vielfalt an Frachtgütern führen. In gleicher Weise rechtfertigt sich auch andere Verkehrsinfrastruktur - Autobahnen und Eisenbahnen.
Die Entwicklungskosten eines Aufzugs sind vergleichbar mit denen eines Space Shuttles [nicht näher bezeichnet 810 Tage]. Noch ist die Frage nicht beantwortet, ob der Weltraumaufzug das in ihn investierte Geld zurückbringt oder ob es besser ist, es in die Weiterentwicklung der Raketentechnik zu investieren.
Vergessen Sie nicht die Begrenzung der Anzahl der Repeater-Satelliten bei der geostationären Orbit: Derzeit erlauben internationale Vereinbarungen 360 Satelliten - ein Repeater pro Winkelgrad, um Störungen beim Senden im Ku-Band zu vermeiden. Bei C-Frequenzen ist die Anzahl der Satelliten auf 180 begrenzt.
Damit ist der Weltraumaufzug für Massenstarts nur minimal geeignet. zu geostationär Umlaufbahn [Quelle nicht angegeben 554 Tage] und eignet sich am besten für die Erforschung des Weltraums und insbesondere des Mondes.
Dieser Umstand erklärt die reale Geschäftsinsolvenz des Projekts, da sich die Hauptfinanzkosten von Nichtregierungsorganisationen auf zu Satellitenrepeatern, entweder eine geostationäre Umlaufbahn (Fernsehen, Kommunikation) oder niedrigere Umlaufbahnen (globale Positionierungssysteme, Beobachtung natürlicher Ressourcen usw.) einnehmen.
Der Aufzug kann jedoch ein Hybridprojekt sein und neben der Funktion, Fracht in den Orbit zu befördern, die Basis für andere Forschungs- und kommerzielle Programme bleiben, die nicht mit dem Transport zu tun haben.
Erfolge

Seit 2005 sind die Vereinigten Staaten Gastgeber der jährlichen Space Elevator Games, die von der Spaceward Foundation mit Unterstützung der NASA organisiert werden. Bei diesen Wettbewerben gibt es zwei Nominierungen: „Bestes Seil“ und „Bester Roboter (Hebezeug)“.
Im Wettbewerb der Aufzüge muss der Roboter die eingestellte Distanz überwinden und ein vertikales Kabel mit einer Geschwindigkeit erklimmen, die nicht unter der durch die Regeln festgelegten Geschwindigkeit liegt (bei Wettbewerben 2007 Standards waren wie folgt: Kabellänge - 100 m, Mindestgeschwindigkeit - 2 m / s). Das beste Ergebnis des Jahres 2007 war die zurückgelegte Strecke von 100 m bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 1,8 m/s.
Der Gesamtpreispool für die Space Elevator Games im Jahr 2009 betrug 4 Millionen US-Dollar.
Im Wettbewerb um die Stärke des Kabels müssen die Teilnehmer einen Zwei-Meter-Ring bereitstellen aus schwerem Material mit einem Gewicht von nicht mehr als 2 Gramm, das eine spezielle Installation auf Bruch überprüft. Um den Wettbewerb zu gewinnen, muss die Stärke des Kabels bei diesem Indikator mindestens 50 % höher sein als die der NASA bereits zur Verfügung stehende Probe. Das beste Ergebnis gehört bisher dem Kabel, das einer Belastung von bis zu 0,72 Tonnen standhielt.
Die Liftport Group, die durch ihre Aussagen bekannt wurde, 2018 einen Weltraumaufzug auf den Markt zu bringen (später wurde dieser Termin auf 2031 verschoben), nimmt an diesen Wettbewerben nicht teil. Liftport führt seine eigenen Experimente durch, so kletterte 2006 ein Roboterlift an einem starken Seil, das von Ballons gezogen wurde. Von eineinhalb Kilometern schaffte die Bahn nur 460 Höhenmeter zurückzulegen. Im nächsten Schritt plant das Unternehmen Tests an einem Kabel mit einer Höhe von 3 km durchzuführen.
Bei den Space Elevator Games vom 4. bis 6. November 2009 wurde ein von der Spaceward Foundation und der NASA organisierter Wettbewerb in Südkalifornien im Dryden Flight Research Center innerhalb der Grenzen der berühmten Edwards Air Force Base abgehalten. Die Ritzlänge des Seils betrug 900 Meter, das Seil wurde mit einem Helikopter angehoben. Die Führung übernahm LaserMotive, das den Lift mit einer Geschwindigkeit von 3,95 m / s einführte, was der erforderlichen Geschwindigkeit sehr nahe kommt. Der Lift legte die gesamte Seillänge in 3 Minuten 49 Sekunden zurück und der Lift trug eine Nutzlast von 0,4 kg.
Im August 2010 demonstrierte LaserMotive seine neueste Erfindung auf der AUVSI Unmanned Systems Conference in Denver, Colorado. Der neuartige Laser wird dazu beitragen, Energie über große Distanzen wirtschaftlicher zu übertragen, der Laser verbraucht nur wenige Watt.
Literatur

Yuri Artsutanov "In den Weltraum - auf einer Elektrolokomotive", Zeitung "Komsomolskaja Prawda" vom 31. Juli 1960.
Alexander Bolonkin "Non-Rocket Space Launch and Flight", Elsevier, 2006, 488 S. http://www.scribd.com/doc/24056182
Weltraumaufzug in verschiedenen Arbeiten

Eines der berühmten Werke von Arthur Clarke, The Fountains of Paradise, basiert auf der Idee eines Weltraumaufzugs. Darüber hinaus ist der Weltraumlift vorhanden und im Finale Teile seiner berühmten Tetralogie A Space Odyssey (3001: The Last Odyssey).
Der Battle Angel verfügt über einen zyklopischen Weltraumaufzug, an dessen einem Ende die himmlische Stadt Salem (für Bürger) zusammen mit der unteren Stadt (für Nicht-Bürger) und am anderen Ende die Weltraumstadt Yero liegt. Eine ähnliche Struktur findet sich auf der anderen Seite der Erde.
In Star Trek: Voyager, in der 3x19-Episode "Rise", hilft der Weltraumaufzug der Crew, einem Planeten mit einer gefährlichen Atmosphäre zu entkommen.
Civilization IV hat einen Weltraumaufzug. Da ist er - eines der späteren "Great Miracles".
Timothy Zahns Science-Fiction-Roman "Spinneret" (1985) erwähnt einen Planeten, der Superfasern produzieren kann. Eine der am Planeten interessierten Rassen wollte diese Faser speziell für den Bau eines Weltraumaufzugs erhalten.
In Sergey Lukyanenkos Dilogie "Stars are Cold Toys" hat eine der außerirdischen Zivilisationen im Prozess des interstellaren Handels superstarke Fäden auf die Erde gelegt, die für den Bau eines Weltraumlifts verwendet werden könnten. Aber außerirdische Zivilisationen bestanden ausschließlich darauf im Einsatz sie für ihren beabsichtigten Zweck - um bei der Geburt zu helfen.
Im Anime Mobile Suit Gundam 00 gibt es drei Weltraumaufzüge, an denen auch ein Ring aus Sonnenkollektoren befestigt ist, wodurch der Weltraumaufzug auch zur Stromerzeugung genutzt werden kann.
Im Anime ist Z.O.E. Dolores ist mit einem Weltraumaufzug präsent, und es wird auch gezeigt, was bei einem Terroranschlag passieren könnte.
In dem Science-Fiction-Roman von J. Scalzi, John Old Man's War, werden Weltraumaufzugssysteme auf der Erde, zahlreichen irdischen Kolonien und einigen Planeten anderer hochentwickelter intelligenter Rassen aktiv eingesetzt, um mit den Docks interstellarer Schiffe zu kommunizieren.
Im Science-Fiction-Roman von Alexander Gromov "Die Ewigkeit kommt morgen" dreht sich die Handlung um die Existenz eines Weltraumaufzugs. Es gibt zwei Geräte - eine Quelle und einen Empfänger, die mit Hilfe des "Energiestrahls" die "Kabine" des Aufzugs in die Umlaufbahn heben können.
Alastair Reynolds' Science-Fiction-Roman "City of the Abyss" bietet eine detaillierte Beschreibung der Struktur und funktionieren einem Weltraumaufzug wird der Prozess seiner Zerstörung (infolge eines Terroranschlags) beschrieben.
Terry Pratchetts Science-Fiction-Roman Strata enthält die Line, ein extralanges künstliches Molekül, das als Weltraumaufzug verwendet wird.
Erwähnt im Song der Gruppe Sounds of Mu "Elevator to Heaven"
Der Weltraumlift wird in der Anime-Serie Trinity Blood referenziert und wird durch das Raumschiff Arc ausgeglichen.
Ganz am Anfang des Sonic Colors-Spiels sind Sonic und Tehils zu sehen, wie sie den Weltraumaufzug nehmen, um Dr. Eggman's Park zu erreichen.
siehe auch

Weltraumkanone
Startschleife
Weltraumbrunnen
Notizen (Bearbeiten)

http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html Weltraumaufzug und Nanotechnologie
Ins All - mit dem Aufzug! // KP.RU
Bahnen des Weltraumlifts Gesellschaftspolitisch und populärwissenschaft Zeitschrift "Russischer Raum" Nr. 11, 2008
Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind zwei Größenordnungen stärker als Stahl
MEMBRANE | Weltnachrichten | Nanoröhren werden einen Weltraumaufzug nicht überleben
Neues Graphenpapier erweist sich als stärker als Stahl
Lemeshko Andrey Viktorovich. Weltraumlift Lemeshko A.V.
de: Satellitenfernsehen # Technologie
Elevator to Heaven hat Rekorde mit Blick in die Zukunft aufgestellt
Entwicklung eines Lasers, der Weltraumaufzüge antreiben kann
LaserMotive demonstriert laserbetriebenen Hubschrauber auf der AUVSI's Unmanned Systems North America 2010

IV. Interregionale Schülerkonferenz

"Weg zu den Sternen"

Weltraumaufzug – Fantasie oder Realität?

Vollendet:

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Aufsicht:

___________________

Jaroslawl

Einführung

Ideen für Weltraumaufzüge von K.E. Tsiolkovsky, Yu.N. Artutanova, G. G. Polyakova

Struktur des Weltraumaufzugs

Beschreibung moderner Projekte

Abschluss

Einführung

1978 erschien Arthur Clarkes Science-Fiction-Roman The Fountains of Paradise, der sich der Idee widmete, einen Weltraumaufzug zu bauen. Die Handlung spielt im XXII. Jahrhundert auf der nicht existierenden Insel Taproban, die, wie der Autor im Vorwort betont, zu 90% der Insel Ceylon (Sri Lanka) entspricht.

Science-Fiction-Autoren sagen oft das Erscheinen einer Erfindung voraus, die nicht aus ihrem eigenen Jahrhundert stammt, sondern aus einer viel späteren Zeit.

Was ist ein Weltraumaufzug?

Der Weltraumaufzug ist ein Konzept einer technischen Struktur für einen raketenfreien Start von Fracht in den Weltraum. Dieses hypothetische Design basiert auf der Verwendung eines Seils, das sich von der Oberfläche des Planeten zu einer Orbitalstation im GSO erstreckt. Zum ersten Mal wurde eine solche Idee 1895 von Konstantin Tsiolkovsky zum Ausdruck gebracht, die Idee wurde in den Werken von Yuri Artsutanov detailliert entwickelt.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Möglichkeit des Baus eines Weltraumaufzugs zu untersuchen.

Ideen für Weltraumaufzüge von K.E. Tsiolkovsky, Yu.N. Artsutanov und G. G. Polyakova

Konstantin Tsiolkovsky ist ein russischer und sowjetischer Autodidakt, Erfinder und Schullehrer. Der Begründer der theoretischen Kosmonautik. Begründet den Einsatz von Raketen für Weltraumflüge, kam man zu dem Schluss, dass "Raketenzüge" - Prototypen mehrstufiger Raketen - verwendet werden müssen. Die wichtigsten wissenschaftlichen Arbeiten beziehen sich auf Luftfahrt, Raketendynamik und Raumfahrt.

Vertreter des russischen Kosmismus, Mitglied der Russischen Gesellschaft der Amateure der Weltstudien. Autor von Science-Fiction-Werken, Unterstützer und Propagandist der Ideen der Weltraumforschung. Tsiolkovsky schlug vor, den Weltraum mithilfe von Orbitalstationen zu bevölkern. Er glaubte, dass die Entwicklung des Lebens auf einem der Planeten des Universums eine solche Kraft und Perfektion erreichen würde, dass sie es ermöglichen würde, die Schwerkraft zu überwinden und das Leben im ganzen Universum zu verbreiten.

1895 formulierte der russische Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky als erster das Konzept und Konzept eines Weltraumlifts. Er beschrieb eine freistehende Struktur, die sich vom Boden bis zur geostationären Umlaufbahn erstreckt. 36 Tausend Kilometer über dem Äquator aufsteigend und in Richtung der Erdrotation folgend, am Endpunkt mit einer Umlaufzeit von genau einem Tag, würde diese Struktur in einer festen Position bleiben.

NS
Ry Nikolayevich Artsutanov ist ein russischer Ingenieur, der in Leningrad geboren wurde. Leningradsky-Absolvent

Institute of Technology, bekannt als einer der Pioniere der Weltraumlift-Idee. 1960 schrieb er einen Artikel "Into Space - by Electric Locomotive", in dem er das Konzept eines Weltraumlifts als kostengünstige, sichere und bequeme Möglichkeit zum Zugang zur Umlaufbahn zur Erleichterung der Weltraumforschung diskutierte.

Yuri Nikolaevich entwickelte die Idee von Konstantin Tsiolkovsky. Das Konzept von Artsutanov basierte darauf, geosynchrone Satelliten mit einem Kabel mit der Erde zu verbinden. Er schlug vor, den Satelliten als Basis für den Bau eines Turms zu verwenden, da der geosynchrone Satellit über einem festen Punkt am Äquator bleiben würde. Mit Hilfe des Gegengewichts wird das Kabel aus der geosynchronen Umlaufbahn auf die Erdoberfläche abgesenkt, während sich das Gegengewicht von der Erde wegbewegt, wodurch der Schwerpunkt des Kabels relativ zur Erde bewegungslos bleibt.

EIN rtsutanov schlug vor, ein Ende eines solchen "Seils" am Äquator der Erde zu befestigen und am zweiten Ende, das weit über der Planetenatmosphäre liegt, ein Ausgleichsgewicht aufzuhängen. Bei ausreichender Länge des „Seils“ würde die Fliehkraft die Schwerkraft übersteigen und ein Herabfallen der Last auf die Erde verhindern. Aus den Berechnungen von Artsutanov folgt, dass Schwerkraft und Zentrifugalkraft in einer Höhe von etwa 42.000 Kilometern gleich sind. Die gleich Null Resultierende dieser Kräfte fixiert den „Stein“ sicher im Zenit.

Nun sollen versiegelte Elektrolokomotiven senkrecht nach oben fahren – in die Umlaufbahn. Ein sanfter Geschwindigkeitsaufbau und eine sanfte Verzögerung helfen, die für eine Raketenablösung charakteristischen Überlastungen zu vermeiden. Nach mehreren Stunden Fahrt mit einer Geschwindigkeit von 10 - 20 Kilometern pro Sekunde folgt der erste Halt - am Punkt der Tagundnachtgleiche der Kräfte, wo die in der Schwerelosigkeit ausgestreckte Übergabestation die Türen von Bars, Restaurants, Lounges öffnet für Gäste - und ein wunderbarer Blick auf die Erde aus den Fenstern.

Nach dem Anhalten kann sich die Kabine nicht nur ohne Energieaufwand bewegen, da sie durch die Fliehkraft von der Erde geschleudert wird, sondern zusätzlich den auf Dynamobetrieb geschalteten Motor erzeugen, der notwendig ist, um die Elektrizität.

Der zweite - und letzte Halt sollte 60.000 Kilometer von der Erde entfernt sein, wo die Resultierende der Kräfte der Schwerkraft auf der Erdoberfläche entspricht und eine künstliche Schwerkraft an der „Endstation“ erzeugen wird. Hier, am Rande der längsten Seilbahn, wird ein echter orbitaler Weltraumbahnhof entstehen. Wie erwartet wird er Raumschiffe durch das Sonnensystem starten, ihnen eine solide Geschwindigkeit geben und eine Flugbahn zuweisen.

Yuri Artsutanov wollte sich nicht auf ein primitives Seil beschränken und hängte daran Solarkraftwerke, die Sonnenenergie in elektrischen Strom umwandeln, und Magnetspulen, die ein elektromagnetisches Feld erzeugen. In diesem Feld soll sich die „Elektrolokomotive“ bewegen.

Wenn wir das Gewicht eines solchen magnetischen Straßenbetts bei einer Länge von 60.000 Kilometern schätzen, stellt sich heraus - Hunderte Millionen Tonnen? Viel mehr. Mehr als tausend Raketen werden benötigt, um dieses Gewicht in den Orbit zu ziehen! Damals schien es unmöglich.

Diesmal hat der Wissenschaftler jedoch die richtige Idee aufgeworfen: Der Aufzug muss nicht von unten nach oben gebaut werden, wie ein riesiger Zyklopenturm - es reicht aus, einen künstlichen Satelliten in eine geostationäre Umlaufbahn zu bringen, von dem aus der erste Faden sein wird gestartet. Im Querschnitt ist dieser Faden dünner als ein menschliches Haar, so dass sein Gewicht tausend Tonnen nicht überschreitet. Nachdem das freie Ende des Fadens auf der Erdoberfläche fixiert ist, läuft eine "Spinne" von oben nach unten entlang des Fadens - ein leichtes Gerät, das einen zweiten parallelen Faden webt. Es wird so lange laufen, bis das Seil dick genug ist, um einer Elektrolokomotive, einem elektromagnetischen Riemen, Solarkraftwerken, Lounges und Restaurants standzuhalten.

Es ist durchaus verständlich, warum in der Ära der Weltraumrennen die Idee von Yuri Valerievich Artsutanov von niemandem bemerkt wurde. Damals gab es kein einziges Material, das einem so hohen Bruchdruck des Kabels standhalten konnte.

In der Entwicklung von Artutanows Ideen schlug Georgy Polyakov vom Pädagogischen Institut Astrachan 1977 sein Projekt eines Weltraumlifts vor.

Im Grunde unterscheidet sich dieser Aufzug fast nicht von dem oben genannten. Polyakov weist nur darauf hin: Ein echter Weltraumaufzug wird viel komplizierter aufgebaut sein als der von Artsutanov beschriebene. Tatsächlich wird es aus einer Reihe einfacher Aufzüge mit sukzessive abnehmender Länge bestehen. Jedes ist ein selbstbalanciertes System, aber nur dank eines von ihnen, das die Erde erreicht, ist die Stabilität der gesamten Struktur gewährleistet.

Die Länge des Aufzugs (ungefähr das 4-fache des Erddurchmessers) wurde so gewählt, dass der Apparat, von seiner Spitze getrennt, durch Trägheit in den freien Raum entweichen konnte. Am obersten Punkt wird ein Startpunkt für interplanetare Raumfahrzeuge montiert. Und die vom Flug zurückkehrenden Schiffe, die zuvor in eine stationäre Umlaufbahn eingetreten sind, "heben" im Bereich der Basis an.

Aus konstruktiver Sicht besteht ein Weltraumaufzug aus zwei parallelen Rohren oder Schächten mit rechteckigem Querschnitt, deren Wanddicke sich nach einem bestimmten Gesetz ändert. Auf einer von ihnen bewegen sich die Kabinen nach oben und auf der anderen - nach unten. Natürlich hindert Sie nichts daran, mehrere dieser Paare zu bauen. Das Rohr ist möglicherweise nicht massiv, sondern besteht aus vielen parallelen Kabeln, deren Position durch eine Reihe von quer verlaufenden rechteckigen Rahmen fixiert wird. Dies erleichtert die Installation und Reparatur des Aufzugs.

Aufzugskabinen sind einfach Plattformen, die von einzelnen Elektromotoren angetrieben werden. Sie dienen zum Anhängen von Lasten oder zum Wohnen – schließlich kann eine Aufzugsfahrt eine Woche oder länger dauern.

Um Energie zu sparen, können Sie ein System erstellen, das einer Seilbahn ähnelt. Es besteht aus einer Reihe von Umlenkrollen, durch die geschlossene Seile mit daran hängenden Kabinen geworfen werden. Die Achsen der Riemenscheiben, an denen die Elektromotoren montiert sind, sind am Träger des Aufzugs befestigt. Hier wird das Gewicht der auf- und absteigenden Kabinen gegenseitig ausgeglichen, so dass Energie nur für die Überwindung der Reibung aufgewendet wird.

Für die "Verbindungsfäden", aus denen der Aufzug tatsächlich besteht, muss ein Material verwendet werden, bei dem das Verhältnis von Bruchspannung zu Dichte 50-mal größer ist als das von Stahl. Es kann eine Vielzahl von "Verbundwerkstoffen", Schaumstählen, Berylliumlegierungen oder kristallinen Whiskern sein ...

Georgy Polyakov hört jedoch nicht damit auf, die Eigenschaften des Weltraumlifts zu spezifizieren. Er weist darauf hin, dass die geosynchrone Umlaufbahn bis zum Ende des 20. Jahrhunderts dicht mit Raumfahrzeugen unterschiedlicher Art und Verwendungszweck "übersät" sein wird. Und da sie alle relativ zu unserem Planeten praktisch bewegungslos sein werden, scheint es sehr verlockend, sie mit Weltraumaufzügen und der Ringautobahn mit der Erde und untereinander zu verbinden.

Ausgehend von dieser Überlegung stellt Polyakov die Idee einer kosmischen "Halskette" der Erde vor. Die Halskette dient als eine Art Seil- (oder Schienen-) Straße zwischen den Orbitalstationen und bietet ihnen auch ein stabiles Gleichgewicht in geosynchronen Umlaufbahnen.

Da die „Halskette“ sehr lang ist (260.000 Kilometer), können viele Stationen darauf platziert werden. Wenn die Siedlungen beispielsweise 100 Kilometer voneinander entfernt sind, wird ihre Zahl 2600 betragen. Bei einer Bevölkerung von 10 Tausend pro Station werden 26 Millionen Menschen auf dem Ring leben. Wenn die Größe und Anzahl solcher "Astro-Städte" erhöht wird, wird diese Zahl dramatisch ansteigen.

Struktur des Weltraumaufzugs

Base

Ö Die Basis des Weltraumlifts ist die Stelle auf der Oberfläche des Planeten, an der das Seil befestigt wird und das Heben der Last beginnt. Es kann mobil sein und auf einem Seeschiff platziert werden. Der Vorteil einer beweglichen Basis ist die Manövrierfähigkeit, um Hurrikans und Stürme zu vermeiden. Die Vorteile einer stationären Basis sind billigere und kostengünstigere Energiequellen und die Möglichkeit, die Kabellänge zu reduzieren. Der Unterschied von mehreren Kilometern des Halteseils ist relativ gering, kann jedoch dazu beitragen, die erforderliche Dicke seines mittleren Teils und die Länge des Teils, der über die geostationäre Umlaufbahn hinausgeht, zu reduzieren. Zusätzlich zur Basis kann eine Plattform auf Stratosphärenballons platziert werden, um das Gewicht des unteren Teils des Kabels zu reduzieren, mit der Möglichkeit, die Höhe zu ändern, um die heftigsten Luftströmungen zu vermeiden und unnötige Vibrationen entlang der gesamten Länge zu dämpfen Länge des Kabels.

Kabel

Das Seil muss aus einem Material mit einem extrem hohen Verhältnis von Zugfestigkeit zu spezifischem Gewicht bestehen. Wirtschaftlich wird der Weltraumaufzug sein, wenn im industriellen Maßstab zu einem vernünftigen Preis ein Seil mit einer Dichte vergleichbar mit der von Graphit und einer Festigkeit von etwa 65-120 Gigapascal hergestellt werden kann. Zum Vergleich: Die Festigkeit der meisten Stahlsorten beträgt etwa 1 GPa, und selbst in den stärksten Typen beträgt sie nicht mehr als 5 GPa, und Stahl ist schwer. Ein viel leichteres Kevlar hat eine Festigkeit im Bereich von 2,6-4,1 GPa und für Quarzfasern - bis zu 20 GPa und höher. Kohlenstoffnanoröhren sollten theoretisch eine viel höhere Dehnbarkeit aufweisen, als für einen Weltraumaufzug erforderlich. Die Technologie ihrer Herstellung in industriellen Stückzahlen und ihrer Verwebung zu einem Kabel steht jedoch erst am Anfang. Theoretisch sollte ihre Festigkeit mehr als 120 GPa betragen, aber in der Praxis betrug die höchste Dehnung einer einwandigen Nanoröhre 52 GPa, und im Durchschnitt brachen sie im Bereich von 30-50 GPa. Das stärkste aus Nanoröhren gewebte Filament ist weniger stark als seine Komponenten.

In einem Experiment von Wissenschaftlern der University of Southern California (USA) zeigten einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine 117-mal höhere spezifische Festigkeit als Stahl und 30-mal höher als Kevlar. Der Index von 98,9 GPa konnte erreicht werden, der Maximalwert der Nanoröhrenlänge betrug 195 µm. Selbst Kohlenstoffnanoröhren werden laut einigen Wissenschaftlern niemals stark genug sein, um ein Weltraumliftkabel herzustellen.

Experimente von Wissenschaftlern der University of Technology Sydney haben zur Herstellung von Graphenpapier geführt. Mustertests sind ermutigend: Die Dichte des Materials ist fünf- bis sechsmal geringer als die von Stahl, die Zugfestigkeit zehnmal höher als die von Kohlenstoffstahl. Gleichzeitig ist Graphen ein guter Stromleiter, der es ermöglicht, als Kontaktbus Strom auf ein Hebezeug zu übertragen.

Im Juni 2013 verkündeten Ingenieure der Columbia University in den USA einen neuen Durchbruch: Dank einer neuen Technologie zur Herstellung von Graphen ist es möglich, Platten mit einer Diagonale von mehreren zehn Zentimetern und einer Festigkeit von nur 10 % weniger als der theoretische.

Verdickung des Seils

Der Weltraumaufzug muss zumindest sein Eigengewicht tragen, das aufgrund der Kabellänge durchaus beachtlich ist. Die Verdickung erhöht einerseits die Festigkeit des Seils, andererseits erhöht sie das Gewicht und damit die erforderliche Festigkeit. Die Belastung wird an verschiedenen Stellen unterschiedlich sein: In einigen Fällen muss der Kabelabschnitt dem Gewicht der darunter liegenden Segmente standhalten, in anderen muss er der Zentrifugalkraft standhalten, die die oberen Teile des Kabels in der Umlaufbahn hält. Um diese Bedingung zu erfüllen und die Optimalität des Kabels an jedem seiner Punkte zu erreichen, wird seine Dicke instabil sein.

Es kann gezeigt werden, dass unter Berücksichtigung der Erdanziehung und der Fliehkraft, ABER ohne Berücksichtigung des geringeren Einflusses von Mond und Sonne, der Querschnitt des Kabels in Abhängigkeit von der Höhe beschrieben wird nach folgender Formel:

Wo ist die Querschnittsfläche des Kabels als Funktion des Abstands r vom Erdmittelpunkt.

Die folgenden Konstanten werden in der Formel verwendet:

- Querschnittsfläche des Kabels in Höhe der Erdoberfläche.

- Dichte des Seilmaterials.

- Zugfestigkeit des Seilmaterials.

- die Kreisfrequenz der Rotation der Erde um ihre Achse 7,292 · 10−5 Radiant pro Sekunde.

- der Abstand zwischen dem Erdmittelpunkt und der Basis des Kabels. Es entspricht ungefähr dem Radius der Erde, 6.378 km.

- Freifallbeschleunigung an der Basis des Kabels, 9.780 m / s².

Diese Gleichung beschreibt ein Seil, dessen Dicke zunächst exponentiell zunimmt, dann in einer Höhe von mehreren Erdradien langsamer wird, dann konstant wird und schließlich eine geostationäre Umlaufbahn erreicht. Danach beginnt die Dicke wieder abzunehmen.

Damit ergibt sich das Verhältnis der Kabelquerschnittsflächen an der Basis und am GSO (r = 42 164 km):

NS
Setzt man hier die Dichte und Festigkeit von Stahl und den Durchmesser des Kabels auf Erdniveau von 1 cm ein, erhalten wir einen Durchmesser auf der Ebene des GSO von mehreren hundert Kilometern, was bedeutet, dass wir Stahl und andere Materialien verwenden für den Bau eines Aufzugs ungeeignet sind.

Daraus folgt, dass es vier Möglichkeiten gibt, eine vernünftigere Wireline-Dicke auf GSO-Ebene zu erreichen:

Verwenden Sie weniger dichtes Material. Da die Dichte der meisten Feststoffe in einem relativ kleinen Bereich von 1000 bis 5000 kg/m³ liegt, ist es unwahrscheinlich, dass hier etwas erreicht werden kann.

Verwenden Sie haltbareres Material. Die Forschung geht im Wesentlichen in diese Richtung. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind zehnmal stärker als der beste Stahl und reduzieren die Dicke des Kabels auf GSO-Ebene erheblich. Die gleiche Berechnung wurde unter der Annahme durchgeführt, dass die Dichte des Seils gleich der Dichte der Kohlefaser ρ = 1,9 g / cm3 (1900 kg / m3) ist, mit der Bruchfestigkeit σ = 90 GPA (90 109 Pa) und dem Durchmesser des Seils an der Basis 1 cm ( 0,01 m), ermöglicht einen Kabeldurchmesser am GSO von nur 9 cm.

Heben Sie die Basis des Kabels höher an. Aufgrund des exponentiellen Faktors in der Gleichung verringert selbst eine geringfügige Erhöhung der Basis die Dicke des Kabels stark. Es werden Türme mit einer Höhe von bis zu 100 km angeboten, die neben der Einsparung des Kabels auch den Einfluss atmosphärischer Prozesse vermeiden.

Machen Sie die Basis des Kabels so dünn wie möglich. Es muss immer noch dick genug sein, um das Hebezeug mit der Last zu tragen, daher hängt die Mindestdicke am Fuß auch von der Festigkeit des Materials ab. Es genügt, ein Kabel aus nur einen Millimeter dicken Carbon-Nanotubes an der Basis zu haben.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Basis des Aufzugs beweglich zu machen. Das Bewegen sogar mit einer Geschwindigkeit von 100 m / s führt bereits zu einer Zunahme der Kreisgeschwindigkeit um 20 % und einer Verkürzung der Kabellänge um 20-25 %, wodurch sie um 50 % oder mehr leichter wird. Wenn wir das Kabel an einer Überschallebene oder einem Zug „verankern“, wird der Gewinn an Kabelmasse bereits nicht in Prozent, sondern dutzendfach gemessen (aber Verluste durch Luftwiderstand werden nicht berücksichtigt). Es gibt auch die Idee, statt eines Kabels aus Nanoröhrchen bedingte Kraftlinien des Erdmagnetfeldes zu nutzen.

Gegengewicht

Das Gegengewicht kann auf zwei Arten hergestellt werden - durch Anbinden eines schweren Objekts (z. Die zweite Option ist insofern interessant, als es einfacher ist, Ladungen zu anderen Planeten vom Ende des verlängerten Kabels zu starten, da es eine erhebliche Geschwindigkeit relativ zur Erde hat.

Winkelmoment, Geschwindigkeit und Neigung

Die horizontale Geschwindigkeit jedes Abschnitts des Seils nimmt mit der Höhe proportional zum Abstand zum Erdmittelpunkt zu und erreicht die erste kosmische Geschwindigkeit in der geostationären Umlaufbahn. Daher muss er beim Heben einer Last einen zusätzlichen Drehimpuls (horizontale Geschwindigkeit) erhalten. Der Drehimpuls entsteht durch die Rotation der Erde. Der Lift bewegt sich zunächst etwas langsamer als das Seil (Coriolis-Effekt), wodurch das Seil „verlangsamt“ und leicht nach Westen umgelenkt wird. Bei einer Aufstiegsgeschwindigkeit von 200 km/h neigt sich das Seil um 1 Grad. Die horizontale Zugkomponente im nicht vertikalen Seil zieht die Last zur Seite und beschleunigt sie nach Osten - dadurch gewinnt der Aufzug an zusätzlicher Geschwindigkeit. Nach Newtons drittem Gesetz verlangsamt das Kabel die Erde um einen kleinen Betrag und das Gegengewicht um einen großen Betrag. Als Ergebnis der Verlangsamung der Drehung des Gegengewichts beginnt sich das Kabel auf dem Boden zu winden. Gleichzeitig führt der Einfluss der Fliehkraft dazu, dass das Kabel in eine energetisch günstige vertikale Position zurückkehrt, so dass es sich in einem stabilen Gleichgewichtszustand befindet. Wenn der Schwerpunkt des Aufzugs unabhängig von der Geschwindigkeit des Aufzugs immer höher als die geostationäre Umlaufbahn ist, wird er nicht fallen. Wenn die Last die geostationäre Umlaufbahn (GSO) erreicht, reicht ihr Drehimpuls aus, um die Last in die Umlaufbahn zu bringen. Wenn die Last nicht vom Kabel gelöst wird und dann vertikal auf der Höhe des GSO anhält, befindet es sich in einem instabilen Gleichgewichtszustand, und mit einem unendlich kleinen Druck nach unten verlässt es das GSO und beginnt, zur Erde abzusinken mit vertikaler Beschleunigung, während in horizontaler Richtung abgebremst wird. Der Verlust an kinetischer Energie aus der horizontalen Komponente während des Abstiegs wird über das Kabel auf den Drehimpuls der Erdrotation übertragen und beschleunigt seine Rotation. Beim Aufwärtsdrücken löst sich die Last ebenfalls vom GSO, jedoch in die entgegengesetzte Richtung, dh sie beginnt mit Beschleunigung von der Erde entlang des Kabels zu steigen und erreicht am Ende des Kabels seine Endgeschwindigkeit. Da die Endgeschwindigkeit von der Kabellänge abhängig ist, kann ihr Wert somit beliebig eingestellt werden. Es ist zu beachten, dass die Beschleunigung und Erhöhung der kinetischen Energie der Last beim Heben, dh das Abwickeln in einer Spirale, aufgrund der Rotation der Erde erfolgt, die sich verlangsamt. Dieser Vorgang ist vollständig reversibel, dh wenn Sie das Ende des Kabels belasten und beginnen, es abzusenken, indem es spiralförmig komprimiert wird, erhöht sich der Drehimpuls der Erdrotation entsprechend. Beim Absenken der Last erfolgt der umgekehrte Vorgang, das Seil wird nach Osten gekippt.

Weltraumstart

Am Ende des 144.000 km hohen Kabels wird die Tangentialkomponente der Geschwindigkeit 10,93 km / s betragen, was mehr als ausreicht, um das Schwerefeld der Erde zu verlassen und Schiffe in Richtung Saturn zu starten. Lässt man das Objekt frei an der Spitze des Halteseils entlang gleiten, reicht seine Geschwindigkeit aus, um das Sonnensystem zu verlassen. Dies geschieht aufgrund des Übergangs des Gesamtdrehimpulses des Kabels (und der Erde) in die Geschwindigkeit des gestarteten Objekts. Um noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, können Sie das Seil verlängern oder die Last durch Elektromagnetismus beschleunigen.

Beschreibung moderner Projekte

Mitte bis Ende des 20. Jahrhunderts entstanden detailliertere Vorschläge. Man hoffte, dass der Weltraumlift den Zugang zum erdnahen Weltraum, zum Mond, zum Mars und darüber hinaus revolutionieren würde. Diese Struktur könnten ein für alle Mal das Problem lösen, das mit der Entsendung eines Menschen in den Weltraum verbunden ist. Der Aufzug würde vielen Raumfahrtagenturen bei der Beförderung von Astronauten in die Umlaufbahn unseres Planeten sehr helfen. Seine Entstehung könnte das Ende der weltraumverschmutzenden Raketen bedeuten. Die anfänglichen Investitionen und der erforderliche Technologiestand machten jedoch deutlich, dass ein solches Projekt nicht praktikabel war und es in den Bereich der Science-Fiction einordnete.

Ist es möglich, das Problem einer solchen Konstruktion derzeit zu lösen? Befürworter von Weltraumaufzügen sehen derzeit genügend Möglichkeiten, dieses technische Problem zu lösen. Sie glauben, dass Weltraumraketen veraltet sind, der Natur irreparablen Schaden zufügen und für die moderne Gesellschaft zu teuer sind.

Der Stolperstein liegt im Aufbau eines solchen Systems. „Zunächst muss es aus einem nicht vorhandenen, aber robusten und flexiblen Material mit den richtigen Massen- und Dichteeigenschaften hergestellt werden, um den Transport zu unterstützen und den unglaublichen Auswirkungen externer Kräfte standzuhalten“, sagt Fong. "Ich denke, all dies erfordert eine Reihe der ehrgeizigsten Orbitalmissionen und Weltraumspaziergänge in niedrigen und hohen Erdumlaufbahnen in der Geschichte unserer Spezies."

Es gebe auch Sicherheitsbedenken, fügt er hinzu. „Selbst wenn wir die erheblichen technischen Schwierigkeiten beim Bau eines solchen Dings lösen könnten, Es zeichnet sich ein schreckliches Bild eines riesigen Käses ab, dessen Löcher von all diesen Weltraumschrott und Trümmern oben gestanzt wurden.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt entwickeln die Idee eines Weltraumlifts. Die Japaner gaben Anfang 2012 bekannt, einen Weltraumaufzug bauen zu wollen. Ähnliches berichteten die Amerikaner Ende 2012. 2013 erinnerten die Medien an die russischen Wurzeln des „Weltraumlifts“. Wann werden diese Ideen also Wirklichkeit?

Konzept der Obayashi Japan Corporation

Das Unternehmen schlägt folgende Konstruktionsmethode vor: Ein Ende eines sehr hochfesten Kabels wird von einer massiven Plattform im Ozean gehalten und das andere wird an der Orbitalstation verankert. Entlang des Seils bewegt sich eine eigens entworfene Kabine, die Fracht, Astronauten oder beispielsweise Weltraumtouristen anliefern kann.

Als Material für das Kabel betrachtet Obayashi Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die zehnmal stärker sind als Stahl. Das Problem ist jedoch, dass die Länge solcher Nanoröhren derzeit auf etwa 3 cm begrenzt ist, während der Weltraumaufzug ein Kabel mit einer Gesamtlänge von 96.000 km benötigt. Es wird erwartet, dass die bestehenden Schwierigkeiten etwa in den 2030er Jahren überwunden werden können, wonach die praktische Umsetzung des Konzepts eines Weltraumlifts beginnen wird.

Obayashi erwägt bereits die Einrichtung spezieller Touristenkabinen für bis zu 30 Passagiere. Der Weg zur Umlaufbahn entlang eines Kabels aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen dauert übrigens sieben Tage, man muss also für die notwendigen Lebenserhaltungssysteme, Nahrung und Wasser sorgen.

Obayashi rechnet damit, den Weltraumlift erst 2050 zu starten.

Weltraumaufzug der LiftPort Group

Nicht nur die Erde wird zum Objekt, auf dem ein solcher Aufzug gebaut wird. Laut einer Expertengruppe des Unternehmens der LiftPort-Gruppe könnte der Mond durchaus als solches Objekt fungieren.

Die Basis des Mondraumaufzugs ist ein Flachbandkabel aus hochfestem Material. Transportgondeln, die Menschen, verschiedene Materialien, Mechanismen und Roboter transportieren, werden entlang dieses Kabels zur Mondoberfläche und zurück laufen.

Das "Weltraum"-Ende des Kabels wird von der Raumstation PicoGravity Laboratory (PGL) gehalten, die sich am L1 Lagrange-Punkt des Mond-Erde-Systems befindet, an dem Punkt, an dem sich die Schwerkraft von Mond und Erde gegenseitig aufhebt. Auf dem Mond wird das Ende des Kabels mit der Ankerstation verbunden, die sich in der Sinus-Medi-Region (ungefähr in der Mitte der Mondoberfläche mit Blick auf die Erde) befindet und Teil der Lunar Space Elevator Infrastructure ist.

Die Spannung des Weltraumaufzugskabels wird von einem Gegengewicht übernommen, das von einem dünneren 250.000 Kilometer langen Kabel gehalten wird und bereits der Schwerkraft der Erde ausgeliefert ist. Die Raumstation PicoGravity Laboratory wird eine modulare Struktur haben, ähnlich der Struktur der bestehenden Internationalen Raumstation, die es einfach macht, sie zu erweitern und Andockknoten hinzuzufügen, die es Raumfahrzeugen verschiedener Typen ermöglichen, an der Station anzudocken.

Das Hauptziel dieses Projektes ist keineswegs der Bau des Weltraumlifts selbst. Dieser Aufzug wird nur ein Mittel sein, um automatische Fahrzeuge zum Mond zu bringen, die autonom verschiedene Mineralien gewinnen, darunter Seltenerdmetalle und Helium-3, das ein vielversprechender Brennstoff für zukünftige Fusionsreaktoren und möglicherweise Brennstoff für Raumfahrzeuge der Zukunft ist . ...

„Leider ist dieses Projekt noch praktisch undurchführbar, da viele Schlüsseltechnologien im Menschen fehlen. Aber an den meisten dieser Technologien wird schon seit einiger Zeit geforscht, und es wird sicherlich der Moment kommen, in dem der Bau eines Weltraumaufzugs von der Kategorie der Science-Fiction in den Bereich der praktisch machbaren Dinge übergeht.

Die Spezialisten des Unternehmens der LiftPort-Gruppe versprechen, bis Ende 2019 eine funktionierende Detailplanung des Bauwerks zu erstellen.

"Allgemeines Planetenfahrzeug"

Betrachten Sie ein Projekt namens General Planetary Vehicle (GPV). Es wurde von dem Ingenieur Anatoly Yunitskiy aus Gomel vorgelegt und begründet.

1982 erschien in der Zeitschrift "Technology of Youth" ein Artikel, in dem der Autor behauptet, dass die Menschheit bald ein grundlegend neues Fahrzeug brauchen wird, das den Transport auf der Route "Erde - Weltraum - Erde" ermöglicht.

Laut A. Yunitskiy ist GPV ein geschlossenes Rad mit einem Querdurchmesser von etwa 10 Metern, das auf einer speziellen Überführung entlang des Äquators ruht. Die Höhe der Überführung beträgt je nach Relief mehrere zehn bis mehrere hundert Meter. Die Überführung befindet sich auf schwimmenden Stützen im Meer.

In dem entlang der Achse des GPV-Gehäuses angeordneten abgedichteten Kanal befindet sich ein endloses Band, das eine magnetische Aufhängung aufweist und eine Art Motorrotor ist. Es wird ein Strom induziert, der mit dem Magnetfeld, das ihn erzeugt hat, interagiert, und das Band, das keinen Widerstand erfährt (es befindet sich in einem Vakuum), beginnt sich zu bewegen. Genauer gesagt in Rotation um die Erde. Beim Erreichen der ersten kosmischen Geschwindigkeit wird das Band schwerelos. Bei weiterer Beschleunigung übt seine Zentrifugalkraft durch die magnetische Aufhängung eine immer größere vertikale Auftriebskraft auf den GPV-Rumpf aus, bis er jeden seiner laufenden Meter ausbalanciert (das Fahrzeug scheint schwerelos zu werden - warum nicht ein Anti-Schwerkraft-Schiff?).

Fracht und Passagiere werden in ein auf einer Überführung gehaltenes Fahrzeug mit einem Obergurt mit einer Masse von 9 Tonnen pro Meter platziert, der zuvor auf eine Geschwindigkeit von 16 km / s aufgedreht wurde und genau gleich ist, aber der Untergurt liegt unbeweglich. Dies geschieht hauptsächlich innerhalb und teilweise außerhalb des GPV-Gehäuses, aber damit die Last insgesamt gleichmäßig verteilt wird. Nach der Befreiung von den Griffen, die das GPV auf der Überführung halten, wächst sein Durchmesser unter der Wirkung der Auftriebskraft langsam an und jeder seiner laufenden Meter ragt über die Erde. Da die Form eines Kreises einem Energieminimum entspricht, nimmt das Fahrzeug, das zuvor das Profil der Überführung kopiert hatte, nach dem Anheben die Form eines idealen Rings an.

Die Hubgeschwindigkeit des GPV auf jedem Teil der Strecke kann in einem weiten Bereich eingestellt werden: von der Geschwindigkeit eines Fußgängers bis zur Geschwindigkeit eines Flugzeugs. Das Fahrzeug passiert den atmosphärischen Abschnitt mit minimalen Geschwindigkeiten.

Laut Anatoly Yunitskiy wird das Gesamtgewicht des GPV 1,6 Millionen Tonnen betragen, die Tragfähigkeit - 200 Millionen Tonnen, die Passagierkapazität - 200 Millionen Menschen. Die geschätzte Anzahl von GPV-Weltraumspaziergängen über eine fünfzigjährige Nutzungsdauer beträgt 10.000 Flüge.

Abschluss

Es gibt viele Weltraumlift-Projekte, und alle unterscheiden sich kaum von dem, was Artsupanov vorgeschlagen hat, aber jetzt gehen Wissenschaftler davon aus, dass Materialien aus Nanoröhren verfügbar werden.

Der Weltraumaufzug wird die Raumfahrtindustrie verändern: Menschen und Fracht werden im Vergleich zu herkömmlichen Trägerraketen zu deutlich geringeren Kosten in den Orbit befördert.

Hoffen wir, dass in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts Weltraumaufzüge außerhalb der Erde funktionieren: auf dem Mond, dem Mars und anderen Ecken des Sonnensystems. Mit der Entwicklung der Technologie werden die Baukosten allmählich sinken.

Auch wenn diese Zeit in weiter Ferne und unerreichbar erscheint, hängt es von uns ab, wie die Zukunft aussehen wird und wie schnell sie kommen wird.