Diskussion:Weltraumlift
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Begründung für "exotische" Werkstoffe Bearbeiten
Im Artikel fehlt komplett sinngemäß der nachfolgende Text aus dem englischen Artikel:
For a constant-stress cable with no safety margin, the cross-section-area as a function of distance from Earth's center is given by the following equation:[1]
![{\displaystyle A(r)=A_{s}\exp \left[{\frac {\rho gR^{2}}{T}}\left({\frac {1}{R}}+{\frac {R^{2}}{2R_{g}^{3}}}-{\frac {1}{r}}-{\frac {r^{2}}{2R_{g}^{3}}}\right)\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2faccd127a8849f6dd878b215391810a2d589e15)
where
g is the gravitational acceleration at Earth's surface (m·s−2)
is the cross-section area of the cable at Earth's surface (m2),
ρ is the density of the material used for the cable (kg·m−3)
R is the Earth's equatorial radius,
is the radius of geosynchronous orbit,
1=T is the stress the cross-section area can bear without yielding (N·m−2), its elastic limit.
Safety margin can be accounted for by dividing T by the desired safety factor.[1]
Die o. a. Gleichung sollte beispielhaft für "gängige" Materialien wie Stahl, Polyester und Kevlar ausgewertet und angegeben werden, was für Massen und Querschnitte für Seile mit einer Tragfähigkeit von 1 kg bzw. 1 t am Boden herauskommen, damit man sich das auch mal vorstellen kann. Der nächste Schritt wäre dann die Angabe, wieviel ein Seil aus z. B. Graphen leichter würde. --77.8.58.137 20:46, 7. Jul. 2021 (CEST)
- ↑ a b Aravind, P. K.: The physics of the space elevator. In: American Journal of Physics. 45. Jahrgang, Nr. 2, 2007, S. 125, doi:10.1119/1.2404957, bibcode:2007AmJPh..75..125A (wpi.edu [PDF]).
Funktionsmodell Bearbeiten
Mich würde interessieren, warum man es nicht "einfach mal macht" bzw. schon gemacht hat. Idee: was wiegt denn ein "Seil" mit 1 kg Tragfähigkeit bei fünffacher Sicherheit aus Polyester lt. der Gleichung in vorstehendem Abschnitt? Sind das mehr als 100 kg? Falls nicht, könnte doch mal so eine Spule in den Orbit gebracht werden, am Ende mit einem kleinen Radarreflektor, damit man es wiederfindet, und dann abwickeln und zur Erde herunterlassen. Da könnte dann das Ende aufgefischt und da ein kleiner Gegenstand (Brief vom Präsidenten oder sowas) dran befestigt werden und dann der ganze Faden wieder aufgewickelt und der Brief zum Satelliten hochgezogen werden - anschließend wird ein Re-Entry-Körper damit weich auf der Erde gelandet oder zur ISS geschickt oder sowas. Wenn eine solche Demonstration mit überschaubarem Aufwand realisiert werden könnte, dann würde diese Space Elevator-Idee auch endlich mal ernstgenommen. Also: wäre das möglich, oder nicht? (Blöderweise funktioniert das Runterlassen und Wiederhochziehen nicht von der ISS aus, und GEO-Raumstationen gibt es ja nun einmal nicht.) --77.8.58.137 21:30, 7. Jul. 2021 (CEST)
Also: welche Masse hätte der Faden? --95.116.12.223 14:02, 9. Jul. 2021 (CEST)
- Da dir die untenstehenden Antworten nicht reichen, hier eine direkte Antwort auf die Frage nach der Masse des Fadens: So wie du die Frage stellst ist das unklar. Von welcher Länge gehst du aus? Wenn du von einer Länge bis zum Geosynchronen Orbit (GEO) meinst, was hat dann die ISS damit zu tun? Wie auch immer, integrieren einfach die Gleichung von oben über r im Bereich R bis R_g, mit entsprechenden Zahlenwerte natürlich (R_g ist dann der Radius deines Zielorbits, aber nur der GEO ist so einfach zu betrachten, da sonst dass Seil zusätzlichen Kräften ausgesetzt ). Das musst du auch nicht selbst rechnen, einfach etwa in WolframAlpha abtippen.--Naronnas (Diskussion) 14:45, 9. Jul. 2021 (CEST)
- Es ging immer nur um den geostationären Space elevator, und der ist nunmal so lang, wie die geostationäre Orbithöhe vorgibt. Außerdem führen wir keine Privatdiskussionen, sondern arbeiten an der Verbesserung des Artikels, und der ist keine Aufgaben- und Formelsammlung, sondern sollte Ergebnisse (das sind Zahlenwerte) angeben. Und mit der ISS hat das insofern zu tun, als daß die als LEO-Objekt nicht als Basis für den Weltraumlift in Frage kommt, aber ggf. als "Empfängerbriefkasten", wenn der Lift den Brief in ein Rendezvous-Fahrzeug steckt, das die ISS ansteuert und deswegen kein Hitzeschild oder dergl. für ein Deorbiting benötigt. - War schwierig? - Also: was wiegt der Faden? Nein, interessiert mich nicht, welche technischen Probleme der vielleicht hat oder ob er durch Mikrometoritenbeschuß zerstört werden kann, oder was weiß ich... --77.8.90.210 16:30, 12. Jul. 2021 (CEST)
- Hast du mal einen Blick in das Paper geworfen [1]: Für Dichte = 1500 kg/m³, Stress T = 100 GPa (bzw 50 GPa wegen 2x Sicherheit), Startquerschnitt As = =1,5*10^7 m² (für einen 1000kg Aufzug) und Höhe Rg+h = 100000 km kommen sie auf 97.7*10^3 kg Seilmasse (und 52.7*10^3 kg Gegengewicht). Die Tragfähigkeit des Seils bzw. erlaubte Masse des Aufzuges sollte direkt proportional zur Querschnittsfläche sein (für 1 kg Aufzugmasse also 1/1000 des Wertes aus dem Paper) und wenn ich mir das Integral anschaue, kann man den Startquerschnitt aus dem Integral herausziehen. Dass sollten (ohne das jetzt wirklich gerechnet zu zu haben) also dann 97.7 kg Seil sein (gleiche Zusammenhänge auch für das Gegengewicht dann mit 52.7 kg)--Naronnas (Diskussion) 17:25, 12. Jul. 2021 (CEST)
- Na prima. Da lag ich also mit ca. 100 kg Seil für 1 kg Nutzlast gar nicht so grob verkehrt. Womit sich durchaus die Frage stellt, warum man das nicht einfach mal macht, um einen Demonstrator zu haben. Eine Idee dabei wäre natürlich, beim Auf- und Abrollen immer neue zusätzliche Fäden von der Erdoberfläche hochzuziehen, um den vorhandenen Faden zu verstärken. Was ein etwas mühseliges Geschäft ist: um seine eigene Tragfähigkeit zu verdoppeln, müßte es Pi mal Daumen hundert Mal auf und ab gehen, wenn das Anfangsseil nur 1 kg Nutzlast heben kann, und das dauert natürlich bei 36.000 km Transportweg. (Die erreichbare Geschwindigkeit dürfte u. a. von der Größe der Solarpaneele abhängen, denn deren elektrische Leistung limitiert die Leistung der Motorwinde.) Zum Problem der Corioliskraft beim Heben und Senken: so ein WL ist ein ganz langer Gradientensatellit, der sich im Prinzip von alleine im Gravitationsfeld ausrichtet - dummerweise dabei aber heftig um seine Gleichgewichtslage pendelt, was bedeutet, daß ein Stück herausgelassenes Fadenende aber so ganz und gar nicht daran denkt, brav nach unten zu zeigen, sondern der Vertikalen viel lieber drastisch voreilt. Und dagegen hilft dann entweder die teure Bremsrakete, oder, viel simpler, ein Schwingungsdämpfer. Und das kann nach Lage der Dinge sinnvollerweise eigentlich nur eine hinreichend große Leiterschleife am Seilende sein, die vom Erdmagnetfeld angeregt wird und die potentielle Energie des Seils dissipiert. - Ist das jetzt zuviel TF, oder kann davon was in den Artikel? --77.8.141.101 19:35, 13. Jul. 2021 (CEST)
- Deine Frage liegt zeitlich schon etwas zurück, dennoch: Ein Seil kann aus dem GEO oder darüber hinaus nicht einfach ab einer Spule abgewickelt werden in der Hoffnung, es würde den Weg zur Erde von selber finden. Das Ende müsste "gezogen" und das Seil dauerhaft unter kontrollierter Spannung gehalten werden. Alleine dieser Aspekt dürfte technisch eine absolute Höchstleistung werden. Ich erinnere mich an ein gescheitertes Experiment (wurde mehrfach mit einem Spaceshuttle ins All geflogen), bei dem ein langer Draht abgewickelt werden sollte. Im Feld wäre im Draht dann ein Stromfluss und damit ein Energiegewinn möglich gewesen - so zumindest die Idee. Die Winde verklemmte mehrfach und das Ganze wurde erfolglos abgebrochen. --194.230.148.36 00:23, 6. Jun. 2022 (CEST)
- Na prima. Da lag ich also mit ca. 100 kg Seil für 1 kg Nutzlast gar nicht so grob verkehrt. Womit sich durchaus die Frage stellt, warum man das nicht einfach mal macht, um einen Demonstrator zu haben. Eine Idee dabei wäre natürlich, beim Auf- und Abrollen immer neue zusätzliche Fäden von der Erdoberfläche hochzuziehen, um den vorhandenen Faden zu verstärken. Was ein etwas mühseliges Geschäft ist: um seine eigene Tragfähigkeit zu verdoppeln, müßte es Pi mal Daumen hundert Mal auf und ab gehen, wenn das Anfangsseil nur 1 kg Nutzlast heben kann, und das dauert natürlich bei 36.000 km Transportweg. (Die erreichbare Geschwindigkeit dürfte u. a. von der Größe der Solarpaneele abhängen, denn deren elektrische Leistung limitiert die Leistung der Motorwinde.) Zum Problem der Corioliskraft beim Heben und Senken: so ein WL ist ein ganz langer Gradientensatellit, der sich im Prinzip von alleine im Gravitationsfeld ausrichtet - dummerweise dabei aber heftig um seine Gleichgewichtslage pendelt, was bedeutet, daß ein Stück herausgelassenes Fadenende aber so ganz und gar nicht daran denkt, brav nach unten zu zeigen, sondern der Vertikalen viel lieber drastisch voreilt. Und dagegen hilft dann entweder die teure Bremsrakete, oder, viel simpler, ein Schwingungsdämpfer. Und das kann nach Lage der Dinge sinnvollerweise eigentlich nur eine hinreichend große Leiterschleife am Seilende sein, die vom Erdmagnetfeld angeregt wird und die potentielle Energie des Seils dissipiert. - Ist das jetzt zuviel TF, oder kann davon was in den Artikel? --77.8.141.101 19:35, 13. Jul. 2021 (CEST)
- Hast du mal einen Blick in das Paper geworfen [1]: Für Dichte = 1500 kg/m³, Stress T = 100 GPa (bzw 50 GPa wegen 2x Sicherheit), Startquerschnitt As = =1,5*10^7 m² (für einen 1000kg Aufzug) und Höhe Rg+h = 100000 km kommen sie auf 97.7*10^3 kg Seilmasse (und 52.7*10^3 kg Gegengewicht). Die Tragfähigkeit des Seils bzw. erlaubte Masse des Aufzuges sollte direkt proportional zur Querschnittsfläche sein (für 1 kg Aufzugmasse also 1/1000 des Wertes aus dem Paper) und wenn ich mir das Integral anschaue, kann man den Startquerschnitt aus dem Integral herausziehen. Dass sollten (ohne das jetzt wirklich gerechnet zu zu haben) also dann 97.7 kg Seil sein (gleiche Zusammenhänge auch für das Gegengewicht dann mit 52.7 kg)--Naronnas (Diskussion) 17:25, 12. Jul. 2021 (CEST)
- Es ging immer nur um den geostationären Space elevator, und der ist nunmal so lang, wie die geostationäre Orbithöhe vorgibt. Außerdem führen wir keine Privatdiskussionen, sondern arbeiten an der Verbesserung des Artikels, und der ist keine Aufgaben- und Formelsammlung, sondern sollte Ergebnisse (das sind Zahlenwerte) angeben. Und mit der ISS hat das insofern zu tun, als daß die als LEO-Objekt nicht als Basis für den Weltraumlift in Frage kommt, aber ggf. als "Empfängerbriefkasten", wenn der Lift den Brief in ein Rendezvous-Fahrzeug steckt, das die ISS ansteuert und deswegen kein Hitzeschild oder dergl. für ein Deorbiting benötigt. - War schwierig? - Also: was wiegt der Faden? Nein, interessiert mich nicht, welche technischen Probleme der vielleicht hat oder ob er durch Mikrometoritenbeschuß zerstört werden kann, oder was weiß ich... --77.8.90.210 16:30, 12. Jul. 2021 (CEST)
Weitreichende Kritik/Diskussion Bearbeiten
Ich habe eine vielfältigere Kritik/Diskussion hier gefunden https://www.quarks.de/weltall/raumfahrt/warum-gibt-es-noch-keinen-weltraumaufzug/ Da ich aber keine Ahnung habe wie man hier zitiert/... dachte ich das ich auch mit posten des links helfen könnte das hier zuverbessern. Danke , lg Desertstar77 (Diskussion) 15:28, 4. Mai 2022 (CEST)
Von GEO hinunter werfen Bearbeiten
Wenn man ein Objekt bei einem geostationären Satelliten, der 3075 m/s Umlaufgeschwindigkeit hat, auf rund 0,31*3075 m/s abbremst, dann trifft es die Erde senkrecht unterhalb des Satelliten, obwohl die Flugbahn des Objektes in beiden Bezugssystemen keine senkrechte Gerade ist. Obere Kurven im Bild: nicht-rotierendes System, untere Kurven im Bild: mit der Erde rotierendes System. http://s880616556.online.de/SATEBAH9.png Ob das richtig gerechnet ist, und ob das beim Errichten des Weltraumlifts hilft, das sind zwei gute Fragen. -- Karl Bednarik (Diskussion) 14:26, 5. Jul. 2022 (CEST).
- Programm in Microsoft Visual C++ 6.0 in Win32 zum bequemen Nachrechnen: http://s880616556.online.de/SATEBAHN.TXT -- Karl Bednarik (Diskussion) 08:22, 6. Jul. 2022 (CEST).
- Das Objekt kommt nach 15843 Sekunden (4,4 Stunden) mit 10355 Metern pro Sekunde herunter. http://s880616556.online.de/SATEBA18.png -- Karl Bednarik (Diskussion) 13:58, 7. Jul. 2022 (CEST).
Notwendigkeit des Äquators als Ort der Basisstation Bearbeiten
Zu Beginn des Artikels wird kurz erwähnt, daß die Basisstation auf dem Äquator sein muß, auf den Grund dafür wird aber im weiteren Artikel nicht eingegangen. "Gefühlsmäßig" ist mir der Äquator ja klar, aber was sind die physikalischen Gründe? Ich hab auch in der englischsprachigen Artikelversion keine Erklärung gefunden. Ich vermute mal, es liegt daran, daß das Seil durch einen geostationären Punkt muß (der im Artikel ja immer wieder erwähnt wird, dazu wäre dann ein Verweis auf die geostationäre Umlaufbahn sinnvoll, richtig?), aber was würde denn passieren, wenn man die Basisstation anderswo, z. B. in den Alpen, errichten wollte? Wie würde sich das auf die Stabilität und Schwingungsverhalten auswirken? Für die Erde wären die Belastungen vermutlich zu groß, bei Monden oder Asteroiden aber vielleicht beherrschbar, z. B. zur direkten Anbindung eines Bergbaubetriebs? --Shugal (Diskussion) 01:34, 15. Aug. 2022 (CEST)
- Die Zentrifugalkraft der Erdrotation wirkt immer von der Rotationsachse der Erde weg, während die Gravitationskraft der Erde immer zum Schwerpunkt der Erde hin wirkt. Wenn die Basisstation nicht auf dem Äquator der Erde liegen würde, dann würden diese beiden Kräfte nicht genau in die entgegengesetzten Richtungen wirken. Dieses Kräfteparallelogramm würde versuchen, die Basisstation in die Richtung zum Äquator zu ziehen. Auf dem Erdmond würde sich eine solche Abweichung leichter technisch bewältigen lassen, als auf der Erde, wo man schon am Rande des technisch machbaren ist. Bei den Asteroiden sind Weltraumlifte nicht notwendig, weil die Mikrogravitation eine freie Bewegung ermöglicht. -- Karl Bednarik (Diskussion) 10:20, 15. Aug. 2022 (CEST).
- Nachtrag mit Bild: https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_space_elevator -- Karl Bednarik (Diskussion) 10:29, 15. Aug. 2022 (CEST).
Haumea und anderswo Bearbeiten
Wie gut wäre ein Weltraumlift mit heute bekannten Materialien auf schnell rotierenden Körpern wie (136108)_Haumea zu realisieren (der Nutzen ist vielleicht auch geringer, weil ja auch beim Raketenstart weniger Antrieb benötigt würde, umso mehr aber für eine Reise zur Erde). --Meerwind7 (Diskussion) 00:16, 20. Mär. 2024 (CET)