Dünyaya bir kabloyu Dangle - temel Fizik sorusu

Beezer 07/11/2018. 3 answers, 41 views
geostationary

Q. Eğer gerilme mukavemeti olan malzemeye sahip olsaydım, mümkün olan en düşük konumdaki jeostatif nesneden atmosfere sarkması mümkün olurdu? Dünyanın atmosferine tekrar giren herhangi bir nesne ile aynı sorunu yaşamayacak mı ve aynı ısıtma etkilerine maruz kalacak mı? YA DA, tekrardan giriş fenomeninden etkilenmemesi nedeniyle durağan mıdır? Birisi varsa, bazı fizik için gerçekten çok minnettarım. Benim tahminim, atmosfere yeniden girişe tabi olacak ve yanacaktı.

3 Answers


Tom Spilker 07/11/2018.

Uzun zamandır etrafta bulunan bir fikir hakkında soru soruyorsunuz: Uzay Asansörü veya Sky Hook . Konstantin Tsiolkovsky, kavramının, bir yapı temelinde, Dünya'da bir temel tarafından desteklenen bir sıkıştırma yapısı olmasına rağmen, 1895'te benzer bir kavram hakkında yazdı.

Bir kabloyu bir kuştan indiremezsin. Düşük irtifalarda merkezkaç kuvveti ile tam olarak dengelenmeyen kablonun ağırlığı aşağı çeker. dışarıya bir kablo göndermelisiniz, öyle ki, dışsal segmentin kütlesel ve artmış santrifüj ivmesi, kütlesini dengeliyor ve içe doğru bölümün merkezkaç ivmesini azaltıyor. İçeri giren parça Dünya'ya ulaştığında (Sri Lanka, AC Clarke'ın favorisiydi), kabloyu kaldırdığı zaman bile, her şeyi gerginlikte tutmak için dışa doğru sabitlenmiş bir karşı ağırlık ve karşı ağırlık konabilir.

Konseptin genel çekiciliği bu: eğer böyle bir şey inşa edecekseniz, sadece elektrik kullanarak GEO'ya kadar olan “asansör” yüklerini kullanabilirsiniz. Ayrıca onarım veya servis gibi şeyler için GEO'dan Dünya'ya şeyler döndürebilirsiniz.

Oldukça yakın zamana kadar, gerilme stresini üstlenebilecek bilinen hiçbir materyal yoktu. Ancak, karbon veya bor nitrür nanotüplerin veya elmas nanofiberlerin yeterince güçlü olabileceği anlaşılmaktadır. Ancak statik gerilme stresi sorunun sadece bir parçasıdır.

Bir problem " boğa güreşi " problemidir. Yukarı doğru gönderilen bir yük, kablo üzerine yanal bir kuvvet yerleştirir çünkü teğetsel hızı artar, sonuçta GEO orbital hızına çıkar. Bu, kabloda hem yukarı hem aşağı doğru hareket eden bir yer değiştirme dalgasını başlatır. Kablonun kalınlaştığı yönde ilerleyen dalga çok fazla sorun yaratmaz, ancak kablo gittiği yönde ilerleyen dalga, gittikçe genleşerek büyür. Bu, bir kişinin boğa güdüsünü kırmasına izin veren aynı olgudur: sapta başlatılan dalga, sıska ucu yaklaştıkça genlikte büyür ve bu uç, süpersonik hızlara ulaşabilir. Yük yükü GEO terminine yaklaştıkça, kablonun bu kalın kısmından başlatılan dalga daha ince kesitlere doğru ilerler ve denge altındaki büyük yer değiştirmeler, kablo üzerindeki gerilmeyi büyük ölçüde artıran büyük, ani hız değişikliklerine yol açabilir.

Bir diğer bariz problem yörünge enkaz ve meteorlarıdır. Aşırı gerginlik altındaki kablolar kısmen ayrılmıyor. Eğer bir çatlak ya da oyuk yeterince büyükse, bir Griffith , tüm kabloyu bozar ve bu gerçekten kötü bir gündür.


Punintended 07/11/2018.

Malzeme mukavemeti / ağırlık sorunları bir yana, bir uzay asansörü , kabloyu düşürdüğünüzde (kontrolsüz bir şekilde düşürmek yerine) yıkıcı yeniden giriş ısıtmasına maruz kalmaz, ki bu pek çok nedenden dolayı iyi bir fikir olabilir.

Kabloyu düşürürseniz, çok fazla kinetik enerji biriktirecektir - tam olarak ne kadar kütlesine ve kesit alanına bağlıdır. Böylece "çok" ile el-dalga yapacağım. Düşmeyi bıraktığı zaman, kablonun ne kadar uzun olduğuna bakılmaksızın kötü şeyler olacaktır.

  • Eğer kablo zemine çarpacak kadar uzunsa, jeostasyoner nesnenin ~ 3km / s'lik paralel hızı ve 9km / s'ye kadar dik bir hızı vardır (kitleler KE = GPE için iptal eder, 1/2 v ^ 2 = gh'yi bırakır) 9.8m / s ^ 2, ~ 36000km takın, dönüştürün ve çözün), her ikisi de bir çok aerobrakingden etkilenecektir (yine, kesit alanına bağlı olacaktır). Tebrikler, sadece Dünya'yı bombardımana tuttunuz
  • Kablo zemine çarpacak kadar uzun değilse, makara jeostatik nesneye bağlı olan şeyden ayrılacaktır. Hatta bunun üzerine biraz peçete matematiği bile vermeyeceğim.

Concorde, Mach 2-ish'da bir miktar ısınma yaşar , ama muhtemelen bir tür mukavemet ile korkunç bir şekilde yıkıcı olmak için yeterli değildir: bir uzay asansörü için ihtiyacınız olan ağırlık oranı

Coğrafi bir nesneden bir kabloyu indirdiğinizde, kütle merkezini jeo-statik yuvasından çıkarmak için bir karşı ağırlık ayırmanız gerekeceğini unutmayın.

Düzenleme: Whoops, Uzay Asansör bağlantısına yenildim. Ama FWIW, kütlenin hareket edip etmediğine bakılmaksızın is hareket eden kablo üzerinde hala bir miktar ısınma olacak.


BobT 07/11/2018.

Bu aslında Tsiolkovsky'nin 1895 "Uzay Asansör" fikri. Kütle merkezini coğrafi noktada tutmak için daha fazla uzanan ayarlanabilir bir karşı ağırlık gerekir. Doğru yapıldığında alt uçta hareket olmamalıdır. Hareket yok, hiçbir hava sürtünmesi ve dolayısıyla ısıtma yok demektir.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags