Форум Новости Космонавтики

Недостатки ракет известны - колоссальный расход топлива, большая стоимость, одноразовость и т.д. На такой технике космос точно не освоим. Другая альтернатива - космический лифт -должна быть минимум в 3 раза больше Земли, т.е. его постройка - сама по себе колоссальная задача, а толку с начала строительства и до самого завершения не будет. Стоит еще и про радиационные пояса вспомнить, которые убьют людей пока те поднимутся на орбиту.

Предлагаю альтернативный вариант. Сначала продумывал, как менее масштабный "космический лифт", но, когда идея оформилась - сам припух, кроме того что она проще и дешевле для строительства, так еще и в эксплуатации будет дешевле.

Итак, на низкой орбите летает станция-кнут (сама станция, и отходящий от нее тросс\лента из углеродных нанотрубок. Вся станция вращается вокруг центра масс (около "ручки" кнута) Направление полета и вращения совпадает в суточным вращением Земли.

Таким образом, конец "Кнута" при  приближении к Земле движется со скоростью, гораздо меньше Космической. Можно сделать даже так, что конец будет отпускаться вертикально в Земную атмосферу, но это не выгодно, нужен некий компромис. Итак, с экватора взлетает специальный самолет, выскакивает на большой скорости в разряженные слои атмосферы, стыкуется с концом "кнута", а дальше в зависимости от предназначения груза. Если на станцию - то как и "космический лифт" въезжает по кнуту вверх, а если в открытый космос (на орбиту) - висит на конце, пока кнут не перенесет его на максимальное удаление от Земли, там скорость будет уже гораздо выше, чем скорость полета станции, и при достаточно большом размере "кнута" будет выше, чем 2-я космическая.

Естественно, при пристыковке груза будет меняться центр тяжести, а "Кнут" - переходить на более низкую орбиту, при запске на более высокую орбиту - тоже, эти "просадки" компенсируются ионными двигателями, установленными на "ручке" кнута, и питаемые солнечной энергией, или ядерным реактором на станции. Зато, при возврате грузов с орбиты, станция дважды поднимется, забрав "лишнюю" кинетическую энергию у грузов. Этот процесс схематично показан на анимации.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/9897.gif)

"Просадка" станции не изображена. Теперь, представьте, что около Луны (например)  летает аналогичный "кнут". Тогда, запускаем груз с Земли, и околоземный "кнут" запускает его в сторону Луны, при этом он проседает, спускается на более низкую орбиту. Зато окололунный кнут, поймав груз, поднимется на более высокую. Соответственно, посланный с Луны груз  будет наоборот, замелдять "лунный кнут" и ускорять "Земной". Нетрудно посчитать, что если массы грузов равны, то обменявшись двумя челноками равной массы, "кнуты" останутся на одной орбите.

Ну, сразу для лучшей синхронизации предлагаю запускать грузы не прямо на Луну, а в точки Лагрнанжа (гравитационные ловушки), где груз может дождаться "удобного момента", и включив маломощный ионный двигатель начать падать на одну из планет так, чтобы при приближении к планете оказаться рядом с "кнутом", в нужном направлении и на нужной скорости.


Теперь - про строительство станции, и почему это будет выгодно. Кнут в 10 км (величина невелика, и вполне может быть реализована современными средствами), конец которого вращается с окружной скоростью в 1 км/с, будет двигаться относительно Земли со скоростью на километр меньше 1 космической. Центробежная перегрузка на конце кнута будет 10 g - для неживых грузов - приемлемая цифра. Полезная масса ракеты уменьшается при увеличении конечной скорости по экспоненте, поэтому экономия топлива для стыковки с таким маленьким (по космическим меркам) кнутом будет сразу в 2-3 раза. Правда, сам кнут придется ускорять, но с этим потихоньку справится ионный двигатель, а удельный импульс этих двигателей гораздо выше.

Итак, собрать первоначальную станцию на орбите, и размотать 10-20 км троса - реально, дальше расходы на строительство сразу уменьшатся в несколько раз. Ракеты доставляют модули на конец кнута, а дальше - они своим ходом подтягиваются к станции, трос постепенно удлинняется (достраивается из привозимого материала прямо на станции), становится длиннее, толще (выгодно делать его равнопрочным), так же - совершенствуются материалы. Масса станции растет, наименее прочные части (конец троса) обрезаются и сбрасываются, и общая грузоподъемность станции увеличивается, так же увеличивается и максимальная масса груза, выводимого к месту стыковки ракетой (можно использовать одни и те же носители, а масса груза будет все больше и больше).

В конце концов, станция станет достаточно большой, чтобы конец троса отпускался в верхние слои атмосферы (скажем, до 40 км), куда контейнеры с грузом доставляются уже не ракетами, а многоразовыми самолетами - носителями. Теперь начинается строительство второго троса (в противоположную сторону), и, когда оно завершится, станция набирает высоту и расстыковывается на 2 части так, что новый трос остается около Земли, а старый (менее прочный и потрепанный) - летит к Луне, где перегрузки ниже. К этому моменту мы уже сможем позволить себе лунную колонию, старый "кнут" встает на такую орбиту, чтоб отпускаться вертикально чуть в стороне от колонии, грузы на него доставляются реактивными двигателями, но топлива на это сжигается в десятки раз меньше, чем при классическом пуске и ускорении. "кнуты" могут приступать к обмену грузами. В это время на околоземной станции-кнуте начинается строительство нового хлыста, уже для отправки (снова более старого) к орбите Марса.

Понимаю, что бесплатным и совсем без затрат энергии такой переброс не будет, да и идея - очень уж отличается от "классики жанра", но она не противоречит никаким законам физики, и осуществима с нынешним развитием тезники.  можно обойтись длиной троса около Земли в 200 км, лучше - 1000 км, но никак не 100000, как в проекте Космического лифта, при этом если использовать равнопрочные тросы из одинакового материала, то этого материала для строительства "кнута" нужно в сотни раз меньше, чем для "лифта", а его доставка на орбиту сразу будет дешевле, чем традиционные способы вывода, тем более на геостационарную орбиту.

Неновая идея. :)

 Прочности существующих тросов не хватает, чтобы её реализовать. :)

Для начала (трос в 10-20 км и окружная скорость 1 км/с) - вполне хватит обычного карбона, ну а дальше - упор на углеродные нанотрубки. Все-равно, прочность, необходимая для "кнута" меньше прочности, необходимой для "космического лифта".

При удлиннении троса старые (карбоновые) части будут отрезаться проезжающим лифтом, чтоб остались одни нанотрубки - тогда грузоподъемность возрастет. Ну и трос должен расширяться к станции, т.е. быть равнопрочным. Теоретически, хоть стальным его делай, весь вопрос - насколько придется "расширить". Например, для космического лифта толщина стального троса на орбите была бы несколько сот км - что неприемлемо.

Один человек в качестве темы дипломного проекта использовал такую систему "по сбросу Луны на Землю" с целью доставки грузов на Луну.

 У него не хватало прочности в разы. :)

Это менее бредово, чем лифт,
Вокруг Луны вполне работоспособно.
А вот уже Земной "черпак" требует нехилых вкачек в энергию - атмосфера на 1000 км все таки есть и двигать в ней трос вхолостую со скоростью 15 км\сек все время между пусками будет невыгодно - жжотся. :D

Идея, кстати в фантастическом романе описана. Шеффилд, некий ЕМНИП.

Собственно идея со сбросом Луны была такая.

 На орбите Луны вращается тросовая система таким образом, что скорость приёмника груза у поверхности Луны близка к нулю.
 С Луны забрасывается грунт или ещё что-то, эта штуковина поворачивается и отбрасывает грунт на орбиту к Земле.

 У Земли вращается такая же штуковина, котрая захватывает то, что сброшено с Луны и, в свою очередь, толкает какую-то полезную нагрузку к Луне.

 Разумеется, руководителем дипломного проекта идея сперва была воспринята как совершенно бредовая, но после прикидок оказалось, что она довольна близка к реализации при современных прочностях тросов.

ЦитироватьА вот уже Земной "черпак" требует нехилых вкачек в энергию - атмосфера на 1000 км все таки есть и двигать в ней трос вхолостую со скоростью 15 км\сек все время между пусками будет невыгодно - жжотся.

Да, есть такая тема. Но там, где атмосфера плотная (ближе к земле) и скорость гораздо меньше - кнут то вращается как-будто "шестеренка" катится, а там, где скорость больше - и атмосфера будет менее плотная. Кроме того, тросс должен быть выполнен в виде ленты (это еще лифтостроители придумали, чтоб шальной метеорит не перебил, а только дырку прошил) естественно, для уменьшения сопротивления лента должна идти "ребром". Если использовать для выравнивания орбиты плазменный двигатель, с рабочим телом - азотом, например, а в качестве источника энергии - паровые турбины (тоже считал - их проще и выгоднее использовать, чем солнечные батареи. Солнышко греет и кипятит, а в тени - конденсируется, ну и пар по пути турбину вращает) Их единственный минус - когда в тень Земли попадают может рабочее тело замерзать, естественно, никакой энергии.

ЦитироватьОдин человек в качестве темы дипломного проекта использовал такую систему "по сбросу Луны на Землю" с целью доставки грузов на Луну.

У него не хватало прочности в разы.

Так тоже сравнил, Луну буксировать и 100 км троса крутить :)

Сопромат я на до подкорки знаю, и спросонья эпюры строить могу, есть там такое понятие - равнопрочные конструкции. Так, колонна делается шире внизу, чтоб держала собственный вес и заданную нагрузку. Теоретически ее можно любой высоты строить, главное, чтоб внизу расширялась, но практически - расширяться будет непропорционально, а по экспоненте. То же (ток наоборот) и со свисающим тросом - на конце он будет тонким, а в месте крепления - должен быть толще (так, чтоб держать еще и собственный вес). Трос, необходимый для кнута, короче (хотя сила на него действует больше, чем сила тяжести), и центробежная сила убывает быстрее, чем гравитация, (при приближении к центру в Кнуте и при приближении к геостационарной орбите в лифте) поэтому мало того, что трос короче, так он еще и утолщаться будет меньше. Материалоемкость будет в сотни (а на коротком - в тысячи и десятки тысяч) раз меньше, чем для лифта.

Из любого материала можно построить трос любой длины, выдерживающий любую нагрузку. Весь вопрос только в размере поперечного сечения. Я пример приводил - для космического лифта стальной трос потребуется в сотни километров толщиной (в самом верху) - поэтому и говорили, что сделать нереально. А с современными материалами - как я уже говорил, можно начинать строить. Для 10-20 км троса хватит и карбона, кевлара, кварцевого волокна, а выигрыш по стоимости доставки килограмма груза можно сразу в 2-3 раза получить. И энергии на поддержание такой станции не так уж и много требуется.

ЦитироватьРазумеется, руководителем дипломного проекта идея сперва была воспринята как совершенно бредовая, но после прикидок оказалось, что она довольна близка к реализации при современных прочностях тросов.

Писал уже, прочность - не главное, любой трос реален. Главное - толщина. Да и когда это было... Сейчас с ростом нанотехнологий лучше тросы то пошли. Да и использовать около Земли я предлагаю не только сам трос, а частично реактивную тоставку, частично - трос, тогда необходимая прочность уменьшается как раз в разы, расход топлива уменьшается тоже в разы. В итоге - гораздо быстрее человек на Луне поселится (проще будет забрасывать туда воздух воду и еду). А при строительстве 2-х "кнутов" - можно будет и в отпуск тудыть слетать. Подороже, чем в Турцию, но реально.

Кто данными подкован - посчитайте, тот же "Протон" сколько груза до скорости в 6840 км/сек разгонит? И насколько этот разгон будет дешевле на каждый кг груза, чем 22 тонны на низкую орбиту сейчас.

Так это нужен трос то в 20 км, и перегрузки будут чуть больше 5g, когда на нем груз висит, т.е. даже людей поднимать можно. И прочности на такой трос - предостаточно.

ЦитироватьИз любого материала можно построить трос любой длины, выдерживающий любую нагрузку.

Неправильно.
Претензии не ко мне, а к сопромату. :)

ЦитироватьПисал уже, прочность - не главное, любой трос реален. Главное - толщина. Да и когда это было... Сейчас с ростом нанотехнологий лучше тросы то пошли. Да и использовать около Земли я предлагаю не только сам трос, а частично реактивную тоставку, частично - трос, тогда необходимая прочность уменьшается как раз в разы, расход топлива уменьшается тоже в разы. В итоге - гораздо быстрее человек на Луне поселится (проще будет забрасывать туда воздух воду и еду). А при строительстве 2-х "кнутов" - можно будет и в отпуск тудыть слетать. Подороже, чем в Турцию, но реально.

Вы просто не учитываете массу самого троса и, соответственно, нагрузки, которые возникнут в самом тросе за счёт его собственной массы. :)

ЦитироватьВы просто не учитываете массу самого троса и, соответственно, нагрузки, которые возникнут в самом тросе за счёт его собственной массы.

Как раз учитываю. Говорю же, равнопрочный трос, т.е. его толщина постепенно увеличивается, чтобы он выдерживал собственную массу+нужную нагрузку. Ну, в "кнуте" будет не масса, а центробежная сила+микрогравитация.

т.е. возьмем трос из материала,плотностью в 2000 кг/м^3, сантиметровый трос (имеется ввиду площадь сечения) пусть выдерживает 2000 кг, тогда трос в 10 км будет себя еле-еле держать, на грани разрыва. Но если трос будет на половине дистанции стал вдвое толще, то он будет уже выдерживать свой вес + груз в 1000 кг. А можно сделать трос, который утолщается постепенно, и в любом месте на него вешай эти 2000 кг - будет держать. Другое дело, что утолщать его придется по экспоненте, чем длиннее, тем больше утолщение на каждый км погонный, поэтому при равной прочности трос для "кнута" и будет в сотни раз меньше, чем для "лифта".

Вот потому и говорю - вопрос в толщине, а не в прочности, но чем прочность (удельная) выше, тем тоньше будет трос в самой толстой своей части, тем меньше материала для него нужно на орбиту забросить, и тем реальнее проект "кнута" или "лифта". Именно поэтому, "кнут" - реально построить, а "лифт" - нереально.[/b]

А где, по-вашему, трос должен быть толще? ;)

( Это я к тому как написано название темы.) ;)

Конец - самый тонкий (только прочность, достаточная для удержания груза, потом - постепенно утолщается. Теоретически, самым толстым кнут должен быть в центре масс, практически - будет у "ручки", т.к. кнут должен постепенно достраиваться, удлинняться.

Для лифта - самое "толстое" место на ГСО, дальше - так же постепенно сходит на нет (пиндосы аж 100 000 км строить собрались), вот те формула: (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/49239.png)

Нравится? здесь
A0 — площадь сечения троса на уровне поверхности Земли.

Ща пощитал параметры в экселе на своём сапре для "пращей"  :wink:

Взял макс. прочность, какую нашёл - 600кг/мм2 и плотность 2000кг/м3
Масса груза 1 тонна. Длина троса 10км, сечение 21 мм2, масса всего троса без груза на обратном конце - 830кг.

Вроде бы всё достижимо, НО:

Как вы собираетесь стыковаться при ускорениях в 10 ЖЕ ???  :shock:

Для этого как минимум нужно чтобы стыкующийся объект обладал возможностью маневрировать при больших раза в 2 ускорениях.

Придётся раскручиваться с уже прицепленным грузом. Боюсь спросить про гашения колебаний при отцеплении груза.

Вообще "идея богатая", но можно попроще. ;)

 Если весь навар это уменьшение орбитальной скорости на 1 км/с, то можно сделать просто два объекта, один на низкой орбите, другой — противовес, на высокой. :)

 Трос, разумеется, будет длиннее, зато никакой динамики. :)

ЦитироватьКак вы собираетесь стыковаться при ускорениях в 10 ЖЕ ???

Да, с этим - самые большие проблемы :( Ладно бы просто 10 жо, так ты еще период обращения посчитай - там на стыковку около 0.1 сек. будет, т.е. никаких маневров - просто носитель должен быть в расчетной точке в нужный момент и с нужной скоростью, все - автоматика без участия человека, ибо ладно если просто носитель промахнется, а если тросом по нему попадет :( И второй попытки сблизиться - тоже не будет, следующий раз трос спустится где-нить над Бангладешем.

Так что, тут носитель должен просто лететь со скоростью точно как у конца троса, тогда получится, что конец отпустился, схватил груз и тут же ушел с ускорением 10g вверх.

ЦитироватьПридётся раскручиваться с уже прицепленным грузом

Нет уж, тогда вся "вкусность" пропадает, в принципе - меньшие ускорения и большее время на стыковку - это большая длина троса (но и большая масса). В конечном варианте (500-1000 км) - все не так уж и страшно будет, но пока - идея ну очень сыра. Пришла, кое что посчитал, в целом - не только выйдет, но и очень выгодно будет (особенно, когда закончится строительство), но тонкостей -слишком много, про многое я еще и не думал.

ЦитироватьБоюсь спросить про гашения колебаний при отцеплении груза.

Еще не обдумывал, навскидку - нужно использовать колебания при сцеплении-разцеплении грузов, чтоб они взаимоуничтожались. Так же, стоит подумать - за счет колебаний можно увеличить время стыковки, сделать чтоб конец не по окружности летел, а по прямой. Так что колебания - отдельная тема, и очень серьезная, чтоб сходу ответить. Подумаю - напишу.

Pavel_Belov, одно маленькое замечание. :)

 Ниже километров 100, ну минимум 50—70 вы думать забудьте о тросе, который движется со скоростью километры в секунду. :)

 И уж если вы хотите использовать тросы в 500—1000 километров, то прикиньте вариант когда нижний конец просто опущен на высоту километров 200, а второй движется по орбите на 500—1000 километров выше. :)

ЦитироватьЕсли весь навар это уменьшение орбитальной скорости на 1 км/с, то можно сделать просто два объекта, один на низкой орбите, другой — противовес, на высокой.

Это - не весь навар, а только "пенка". Весь навар - это возможность запускать челноки с грузами между планетами Солнечной Системы, при этом не тратя энергии, и "оборот" может быть аки в аэропорту, кроме того - возможность дешево запускать аппараты вообще в любой уголок по балистическим траекториям, а при возвращении их возвращать и энегрию.

1 км/с - это очень большой прирост для полезной массы ракеты-носителя, т.е. если на первое время такую станцию пустить - полеты в космос в 2 раза дешевле сразу станут, а по мере ее "строительства" - набора массы ручки и длины кнута, можно будет от ракет вообще отказаться, а стыковаться сверхзвуковыми самолетами, которые по многу раз летать могут, и топлива жрут гораздо меньше. Вот тогда - полеты в космос перестанут быть чем-то сногсшибательным, и появится реальная возможность строить колонии на других планетах.

ЦитироватьНиже километров 100, ну минимум 50—70 вы думать забудьте о тросе, который движется со скоростью километры в секунду.

А в том то и фишка - на такой высоте трос движется очень медленно, зато при максимальном удалении - очень быстро. Аналогия: едешь на лисопеде по луже, капли к колесу примыкают, взлетают на нем вверх, а там отлетают в сторону, присем движутся - быстрее лисопеда, и таким образом на спине оказываются.

Ну так я и говорю, с помощью статичного троса эта задача тоже решается, только трос длиннее требуется. :)

Цитировать

ЦитироватьНиже километров 100, ну минимум 50—70 вы думать забудьте о тросе, который движется со скоростью километры в секунду.

А в том то и фишка - на такой высоте трос движется очень медленно, зато при максимальном удалении - очень быстро. Аналогия: едешь на лисопеде по луже, капли к колесу примыкают, взлетают на нем вверх, а там отлетают в сторону, присем движутся - быстрее лисопеда, и таким образом на спине оказываются.

Трос движется медленно относительно атмосферы только в небольшой угловой окрестности нижней точки, если скорость в этой окрестности равна нулю, то при отвороте уже на 10 градусов она будет около километра в секунду.

 Разумеется, если у вас офигительно длинный трос, в тысячи километров, то "всё получится в ЭТОМ смысле". :)
 "В другом смысле", сами понимаете, трос будет тяжеленный. :)

ЦитироватьРазумеется, если у вас офигительно длинный трос, в тысячи километров, то "всё получится в ЭТОМ смысле".  
"В другом смысле", сами понимаете, трос будет тяжеленный.

В конечном варианте его длина как раз и будет в районе 500-1000 км, поэтому и сможет он концом заходить в верхние слои атмосферы, из которой "выпрыгивают" для стыковки специальные самолеты. Да, тяжелый, но дело в том, что это не так и страшно - к тому времени и материалы другие будут, да и массы начнем запулять нешуточные - трос будет легче (чем из того же карбона), но и тяжесть - даже нужна, чтоб станция проседала при запуске как можно меньше. А то так 50 км царапает, да еще просядет при запуске... Просто для удлиннение троса нужно будет все больше и больше материала, зато его доставка "на стройку" будет все дешевле и дешевле.

ЦитироватьНу так я и говорю, с помощью статичного троса эта задача тоже решается, только трос длиннее требуется.

Ага, вот только НАСТОЛЬКО длиннее, а уж НАСКОЛЬКО массивнее - мама не горюй. Да и для придания 2 космической стационарный трос придется еще фиг знает на сколько протянуть за орбиту - еще больше массы, и не забывай - никакой "пенки" во время строительства. Тут то с 10 км тросом можно и спутники подешевле запускать, и станцию строить, а там - пока не сделаешь, все придется ракетами на орбиту вывозить, что ОЧЕНЬ дорого.

Я не писал еще, но такой "кнут", "прокачанный" до 36000 км можно будет спустить до Земли и превратить в обычный лифт космический (правда толку не много, а работы - уйма), твой вариант - это "нестационарный космический лифт" - НАСА рассматривает такой вариант, он меньше и легче стационаргого, но гемора-хватает, в варианте "кнута" его в разы меньше.

Павел, вам Бродяга верно говорит:

Посчитайте получше вращающийся по круговой орбите трос. Это более реальная идея.

Можете смело брать длину половинки троса до станции в 1-2 тысячи км
там не такие уж большие по сравнению с полноценным лифтом нужны прочности, а уменьшение орбитальной скорости даёт 1.5-2.5 км/c, что существенно (уменьшение массы ракет до 3х раз при той же ПН и переход к одноступенчатым схемам)

Вот я взял свои 2000 кг/м3 и 600 кг/мм2, взял длину нижней половинки троса в 1500км (от высоты 130 до 1630 км) На орбите высотой 1630 км вращается станция по груговой орбите, скорость 7056 м/c. Скорость нижнего конца - 5730м/c.

Толщина троса по экспоненте меняется от 1мм2 до 3 мм2.
Масса троса получается 5500кг, "вес" троса всего 900кгс. Он может выдержать на нижнем конце груз массой до 900кг.

Если отмасштабировать в 11 раз, то при общей массе троса в 130 тонн, плюс тысяча тонн на станцию в серединке, можем принимать грузы массой в 10 тонн при ускорениях на стыковке всего в 0.43g.

Основная масса станции - балласт для того, чтобы орбита не сильно менялась от первоначальной посли приёмки груза. Либо нужно эллиптичекую орбиту и ловить груз в перигее, но тогда скорости возрастут и колебания троса.

ЦитироватьМожете смело брать длину половинки троса до станции в 1-2 тысячи км

Все считал. Я всегда перед тем как вылезти в инет попозориться все считаю, в том числе и предлагаемый вами вариант. Теперь - вы посчитайте, если этот трос еще и закрутить, хотя-бы до одного Жо по концам. Да, масса троса увеличится, но зато насколько поднимется полезная масса носителей !!! Да и трос нужен будет только один, а не два.

10 км - не спорю, это очень "жестокий" режим, просто чтоб показать реальность размеров конструкции, лучше - начинать с сотенки. Кстати, с использованием колебаний "Щелканий кнутом" можно заставить двигаться конец по прямой - не так это и сложно, так что при стыковке ускорение нормальное будет.

Кроме того, не забывайте про радиационные пояса как раз там, где по вашему неподвижный тросс должен летать. Я думал и об этом - отказался, ибо всему живому там смерть, трос очень быстро станет "стареть", грузы - становиться радиоактивными. "кнут" будет летать ниже, и этой проблемы избежит.

Да и энергию на движение лифта по этой станции стоит посчитать. Вообще, жаль денег на участие в гонках этих лифтов нету - сто пудов бы победил, ибо придумал, как обеспечивать кабинки энергией гораздо эффективнее, чем "по лазерному лучу"

Вообще, возможны оба варианта и очень похожи, но вращающийся лифт меньше, и в конечном итоге позволит отказаться от ракет, а вариант Бродяги - нет. Потому я от него и отказался.

Ну хорошо, берём 1000м/c и 100км. Тогда масса троса в 1.5 раза больше массы груза.

Но тогда уже выигрыш не очень большой. Порядка полутора раз возрастёт ПН у двухступенчатых ракет на керосине.

И, кстати объект выйдет на эллиптическую орбиту с апогеем в 6тыс км

ЦитироватьНу хорошо, берём 1000м/c и 100км. Тогда масса троса в 1.5 раза больше массы груза.

Разговор идет в конечном счете о 500 км и 5-6 км/сек, вот тогда и проявятся все прелести "кнута", для вывода на орбиту нужны будут уже не ракеты, а самолеты, и расход топлива - меньше в десятки раз, и большую часть окислителя будем брать из атмосферного воздуха.

Вообще, есть плюсы и у варианта с вращающимся "кнутом", и с неподвижным, особенно на этапе строительства. постараюсь обозначить "плюсы" и "минусы" того и другого вариантов. Итак, вращающийся "кнут"

Плюсы: Кнут удлинняется постепенно, отстраиваясь на станции,
Меньшая первоначальная масса
Возможность запуска спутников в космос (с последующей перестройкой на нужную орбиту)
Постепенное увеличение полезной массы ракет-носителей
Самые ненадежные и тонкие куски троса отрезаются и сбрасываются.
На орбите Луны он точно будет выгоднее.

Минусы:
Большие перегрузки.
Опасная и сложная стыковка в ограниченное время.

Вертикально висящий "кнут" на этапе строительства, который потом раскачивается и раскручивается, позволяя сразу от носителей перейти к самолетной доставке.

Плюсы:
Простота и безопасность стыковки.
Возможность перестроить орбиту МКС, и пристыковать ее в центре масс кнута (что упростит обеспечение), либо построить другую космическую станцию с невесомостью внутри.
Сразу в 2-3 раза дешевле запуск грузов на станцию, т.е. можно перейти на дешевые суборбитальные ракеты.

Минусы:

Трос будет трудно разматывать, микротяжесть появится далеко не сразу.
Для увеличения толщины придется запускать роботов-"пауков", усиливающих трос.
Большая первоначальная масса.
При поднятии грузов Кариолисова сила будет раскачивать трос.


Все списки еще можно продолжать, но понятно, что такой запуск гораздо выгоднее, чем тупо жечь топливо в ракетах. Другое дело, что нам ни того, ни другого не построить, зато просчитать можем оба варианта, глядишь, и нарисуется самый оптимальный.

ЦитироватьНу хорошо, берём 1000м/c и 100км. Тогда масса троса в 1.5 раза больше массы груза.

Разговор идет в конечном счете о 500 км и 5-6 км/сек, вот тогда и проявятся все прелести "кнута", для вывода на орбиту нужны будут уже не ракеты, а самолеты, и расход топлива - меньше в десятки раз, и большую часть окислителя будем брать из атмосферного воздуха.

Вообще, есть плюсы и у варианта с вращающимся "кнутом", и с неподвижным, особенно на этапе строительства. постараюсь обозначить "плюсы" и "минусы" того и другого вариантов. Итак, вращающийся "кнут"

Плюсы: Кнут удлинняется постепенно, отстраиваясь на станции,
Меньшая первоначальная масса
Возможность запуска спутников в космос (с последующей перестройкой на нужную орбиту)
Постепенное увеличение полезной массы ракет-носителей
Самые ненадежные и тонкие куски троса отрезаются и сбрасываются.
На орбите Луны он точно будет выгоднее.

Минусы:
Большие перегрузки.
Опасная и сложная стыковка в ограниченное время.

Вертикально висящий "кнут" на этапе строительства, который потом раскачивается и раскручивается, позволяя сразу от носителей перейти к самолетной доставке.

Плюсы:
Простота и безопасность стыковки.
Возможность перестроить орбиту МКС, и пристыковать ее в центре масс кнута (что упростит обеспечение), либо построить другую космическую станцию с невесомостью внутри.
Сразу в 2-3 раза дешевле запуск грузов на станцию, т.е. можно перейти на дешевые суборбитальные ракеты.

Минусы:

Трос будет трудно разматывать, микротяжесть появится далеко не сразу.
Для увеличения толщины придется запускать роботов-"пауков", усиливающих трос.
Большая первоначальная масса.
При поднятии грузов Кариолисова сила будет раскачивать трос.


Все списки еще можно продолжать, но понятно, что такой запуск гораздо выгоднее, чем тупо жечь топливо в ракетах. Другое дело, что нам ни того, ни другого не построить, зато просчитать можем оба варианта, глядишь, и нарисуется самый оптимальный.

ЦитироватьВообще, возможны оба варианта и очень похожи, но вращающийся лифт меньше, и в конечном итоге позволит отказаться от ракет, а вариант Бродяги - нет. Потому я от него и отказался.

Я согласен, только мой вариант простенько реализуем уже сейчас и даже при этом никто особо им не занимается, хоть он и дал бы большую экономию при доставке грузов на МКС за счёт топлива необходимого для подъёма станции. :)

Со статичным тросом хуже получается. Вращающийся 'макается' в атмосферу, а статичный в ней постоянно находится - и тормозится.

Что же до стыковки - с этим никакой проблемы нету. Конец троса относительно поверхности движется равноускоренно - стыковаться с ним надо на восходящей ветке. У нас есть по вертикальному направлению по скорости обращенная вниз константа ускорения троса и некая кривая для суборбитальной капсулы. Совместить очень просто - капсула должна своей скоростью пока трос идет вниз 'замести' нужную высоту - ну, банально стартовать несколько заранее. А потом на восходящей ветке просто двигаться с тем же ускорением, что конец троса.

ЦитироватьЯ согласен, только мой вариант простенько реализуем уже сейчас

Тут вот как получается: доставка на орбиту будет состоять из 2 частей, реактивный "заброс" до места и дальше - по тросу. И чем меньше доля реактивного движения, тем больше неподвижный трос будет похож на космический лифт. Получается, что для уменьшения конечной скорости носителя на 1500-2000 км/с неподвижный трос проще, но если больше - то уже выгоднее использовать вращающийся.

ЦитироватьСо статичным тросом хуже получается. Вращающийся 'макается' в атмосферу, а статичный в ней постоянно находится - и тормозится.

И это - тоже. Вертикальный трос нужно держать на большой высоте над Землей, а на вращающийся - можно будет забрасывать грузы самолетами - это конечная то цель.

А вот как выгоднее строить этот "кнут" - сбросить неподвижный трос, нарастить и раскрутить, или с самого начала закрутить станцию, размотать трос и постепенно удлинять - это нужно считать.

Да я собственно "не совсем про то", разумеется, вращающийся трос очень красивая идея, в которой "всё правильно если не начинать смотреть динамику троса". :)

 Я про то, что хиленькие тросовые системы на низких орбитах никто не спешит отрабатывать, не то что трос в тысячи километров. :)

Почему продолжает топикстартер считать, что сопротивлением атмосферы можно пренебречь? Конец троса в верхней точке движется с двойной орбитальной скоростью и будет гореть даже на 3-4 тысячах километров. Метеоры где-то там и сгорают и где выигрышь?
 Возьмите модель атмосферы и обсчитайте потерю на сопротивление воздуха (а оно там немало будет на такой скорости). Больно большую станцию надо на опорной орбите иметь. Энергию немалую, опять же.

Вокруг луны - очень полезное получается изделие. Даже в фильме про корабли будущего мериканском показали. А у Земли нечто глобальное надо строить, хотя и не лифт.

gans, вы б не позорились, а? Двойная орбитальная скорость на высоте в 100 км никакуой проблемы не представляет, собственно все что выше 150 км - это уже не атмосфера :-). МКС ведь с 350 км не падает, а?

Метеоры же горят не на 3.5 тысячах, а на 50 км высоты, там где торможение становится не просто заметным, а достаточным для нагрева.

Цитироватьgans, вы б не позорились, а? Двойная орбитальная скорость на высоте в 100 км никакуой проблемы не представляет, собственно все что выше 150 км - это уже не атмосфера :-). МКС ведь с 350 км не падает, а?

Метеоры же горят не на 3.5 тысячах, а на 50 км высоты, там где торможение становится не просто заметным, а достаточным для нагрева.

Ниже 100, до высот ниже 50 они просто вообще не добираются. :)

 Реально атмосферу надо учитывать и даже очень как фактор торможения троса, если трос короткий.
 Если же "нулевая точка" высоко, то наоборот, мы имеем значительное преимущество перед обычным орбитальным полётом.

ЦитироватьМКС ведь с 350 км не падает, а?

Да падает, еще как... И приходится ее выправлять помаленьку.

ЦитироватьПочему продолжает топикстартер считать, что сопротивлением атмосферы можно пренебречь?

Я так никогда не считал. Просто трос, длиной в 500-1000 км, "ныряющий" в атмосферу с маленькой (гораздо меньше 1 космической) скоростью до высоты в 50-100 км на короткое время гореть не будет, основную же массу времени он будет находиться гораздо выше плотных слоев, где сопротивление, конечно, есть, но оно гораздо меньше. И станцию придется поддерживать на орбите постоянно работающим ионником, и не только поддерживать, так еще и поднимать станцию при каждом запуске груза в открытый космос. Другое дело, что это - расходка на "амортизацию" станции, и если запускать часто и много, то на каждый килограмм выводимого груза будут копейки.

ЦитироватьНиже 100, до высот ниже 50 они просто вообще не добираются.

Ну, тут дело больше не в плотности атмосферы, а в бешеных скоростях. Метеоры движутся со скоростью гораздо больше, чем 2 первых космических, а трение об воздух зависит от квадрата скорости, поэтому при длинном тросе, у которого окружная скорость приближается к космической, конец будет двигаться в атмосфере (самых верхних слоях)  с маленькой скоростью, потому и трение его будет меньше, чем для короткого.

ЦитироватьЕсли же "нулевая точка" высоко, то наоборот, мы имеем значительное преимущество перед обычным орбитальным полётом.

Именно :) Потому я и предлагал, пока трос относительно короткий, его нижний конец проходит высоко (300-400 км от поверхности, ну, 200 - минимум), постепенно трос "достраивается", удлинняется, орбита станции корректируется, и уже когда "кнут" полностью построен, его трос начинает "цеплять" атмосферу, чтоб можно было добираться к месту стыковки суборбитальным самолетом (многоразовым и дешевым в использовании). Да, как только станцию отпустим, чтоб атмосферы касалась, сопротивление возрастет, расходы на поддержание ее орбиты возрастут, но это скомпенсируется возможностью отправлять грузы дешево и часто. Фактически, это будет нескончаемый поток самолетов (минимум - по нескольку в день), быстрое строительство второго "кнута" и возможность создать колонии на Марсе и Луне, и дешево обеспечить колонистов всем необходимым. [/b]

Pavel_Belov, понимаете, собственно говоря высота, "это мелочи", целесообразно поместить нижний конец троса так, чтобы свести к минимуму воздействие атмосферы в любом случае.

 Всего 2 км/с скорости дают нам 200 километров высоты "прыжка", так что даже если конец троса будет проходить на высоте 100 км, это будет огромным плюсом для доставки груза на орбиту.

Цитироватьцелесообразно поместить нижний конец троса так, чтобы свести к минимуму воздействие атмосферы в любом случае.

Так потому его и нужно вращать. Есть два пути, либо - лифт (жестко закрепленный, или летающий на орбите пониже - не важно), и тогда все вытекающие размеры, либо "качение" троса по атмосфере. Тогда более короткий (и легкий) трос будет стоять, или двигаться с очень маленькой скоростью, относительно атмосферы.

100 км, конечно, хорошо, но 50 км позволят использовать полуракету-полусамолет, который большую часть пути проходит в верхних слоях атмосферы, а потом на РД просто "выпрыгивает" из нее для стыковки. Многоразовость этого самолета, и то, что он будет дешевле для обслуживания окупят затраты на поддержание станции. Вообще, конечно, нужно все считать, и выбирать наиболее дешевый и приемлемый вариант.

Ну, а на 100 км высоте реально сделать и вращающийся, и стоящий вертикально тросы.

Но вот в самом деле, интересно, почему никто этого до сих пор не сделал? все проблемы, в том числе и колебания троса - решаемые, материалы - есть, стоимость троса (без станции) вряд ли буде больше одного носителя, зато потом можно будет исследовать Космос дешевле в разы.

Понятно, что описанная в 1 посте система - глобальна, и если и может быть реализована, то не сейчас, но маленький "прототипчег" помог бы сдорово съэкономить уже сейчас.

ЦитироватьНо вот в самом деле, интересно, почему никто этого до сих пор не сделал? все проблемы, в том числе и колебания троса - решаемые, материалы - есть, стоимость троса (без станции) вряд ли буде больше одного носителя, зато потом можно будет исследовать Космос дешевле в разы.

Понятно, что описанная в 1 посте система - глобальна, и если и может быть реализована, то не сейчас, но маленький "прототипчег" помог бы сдорово съэкономить уже сейчас.

А зачем, если грузопоток в космос сейчас так мал и каких-то глобальных изменений грузопотока не предвидится? :)

 Ещё раз относительно высоты. :)
 Разогнаться до нужных нам 6—8 махов, чтобы "прыгнуть" на 100 километров можно даже на водородном ПВРД, так что "челнок" будет "практически самолётом". :)

ЦитироватьА зачем, если грузопоток в космос сейчас так мал и каких-то глобальных изменений грузопотока не предвидится?

А как же Лунная и Марсианская программы? Они и невозможны то только по причине дороговизны. Один раз забросить человеков на Марс - еще реально, но потом снабжать их всем необходимым - вот это по настоящему дорого. Стандартными схемами запускать туда челноки непомерно дорого, а с помощью "кнута" -  в разы дешевле. Он же не только на орбиту выводить может, но и в дальний космос отправлять. Грузы - и так неплохо летят, корабли с людьми на борту могут иметь дополнительные двигатели, чтоб еще и ускоряться по пути (потом - тормозить). А с развитием колонии на Луне возникает необходимость и в дешевой переброске туды-сюды, т.е. во втором кнуте. Статичный лифт тут не катит - его придется сделать ну очень длинным, чтоб необходимую скорость сообщить, а кнут - вполне справится. Во время подготовки к запуску людей запулить несколько конрейнеров с тормозными двигателями и "гуманитарной помощью", чтоб по прибытии уже на орбите Марса были. Потом по мере необходимости спускать их на планету, а на орбиту уже новые "караваном" идут. Тормозить в космосе при подлете они и ионниками смогут.

ЦитироватьРазогнаться до нужных нам 6—8 махов, чтобы "прыгнуть" на 100 километров можно даже на водородном ПВРД, так что "челнок" будет "практически самолётом".

Так и хорошо :) сам водород - легкий, кислород в основном - из воздуха брать будем, удельный импульс получим большой, отношение стартовой массы к полезной - тоже "вкусное". Во время "прыжка" дополнительно можно включать "форсаж" - подавать дополнительный кислород в двигатель.

Цитировать

ЦитироватьА зачем, если грузопоток в космос сейчас так мал и каких-то глобальных изменений грузопотока не предвидится?

А как же Лунная и Марсианская программы?
 ...

Всё верно, но начальные затраты составят триллионы долларов, потом-то трафик будет недорогой, но сперва необходимо потратить огромные средства.

 Такие затраты требуют, чтобы полёты в космос стали высокоприоритетной целью, чего пока не видно. :)

Цитировать

ЦитироватьРазогнаться до нужных нам 6—8 махов, чтобы "прыгнуть" на 100 километров можно даже на водородном ПВРД, так что "челнок" будет "практически самолётом".

Так и хорошо :) сам водород - легкий, кислород в основном - из воздуха брать будем, удельный импульс получим большой, отношение стартовой массы к полезной - тоже "вкусное". Во время "прыжка" дополнительно можно включать "форсаж" - подавать дополнительный кислород в двигатель.

По-моему на первых порах, разумеется, после отработки совсем простых тросовых систем, надо свести усилия к уменьшению самого троса до сотен километров при получении минимального приемлемого результата.

 Не обязательно гасить скорость в нижней точке полностью, более того, это даже не очень удобно по той причине, что челноку потребуется достаточно большая скорость для "прыжка" и достаточно большая горизонтальная составляющая скорости чтобы "отследить трос", а не совершать контакт в малой области нижней точки.

ЦитироватьПо-моему на первых порах, разумеется, после отработки совсем простых тросовых систем, надо свести усилия к уменьшению самого троса до сотен километров при получении минимального приемлемого результата.

Ну вот поэтому я и предлагал сделать трос, максимально возможный для заброски одним носителем, запуск его на орбиту, и разматывание со станции. Сначала - небольшим реактивным движком, потом - центробежной силой.

Но тут, видишь, есть два варианта - вопрос в том, какой выгоднее... Т.е. можно крутить короткий трос с самого начала (как я предлагал), но тогда он должен сильнее утолщаться, либо - как ты предлагал, тонкий трос полной длины (1000-2000 км), свисающий вертикально, потом по нему ползают забрасываемые маленькими носителями (на базе военных ракет) "пауки", постепенно делая трос толще.

Пока писал - пришел в голову промежуточный вариант: забрасывается тонкий трос, пока по нему "паук" поднимается - трос начинает раскачиваться (действует Кариолисова сила). Если движение лифта с этим раскачиванием синхронизировать, получим математический маятник.  Соответственно, запускаем грузы тоже когда движение маятника нам выгодно. Потом, когда трос станет чуть толще и прочнее, и достаточно сильно раскачается, забрасываем на его конец РД и "закручиваем" до полного оборота. Доставка еще дешевле становится. И по мере утолщения троса "закручиваем" станцию все сильнее и сильнее.

ЦитироватьНе обязательно гасить скорость в нижней точке полностью, более того, это даже не очень удобно по той причине, что челноку потребуется достаточно большая скорость для "прыжка" и достаточно большая горизонтальная составляющая скорости чтобы "отследить трос", а не совершать контакт в малой области нижней точки.

Ага, а еще стоит учесть, что зависимость перегрузки на тросе - от окружной скорости в квадрате, т.е. уменьшим скорость в 2 раза (тогда челнок должен половину космической развивать) - перегрузки в 4 раза уменьшатся, ну и требуемая масса и прочность троса - еще сильнее уменьшатся. Так что это понятно - скорость вращения Земли + скорость челнока помогут очень съэкономить на строительстве станции.

Есть одна мысль на счет "кнута".
Сопротивление конца кнута об атмосферу будет его раскручивать со страшной силой.
Ну, допустим, импульс силы, полученный от атмосферы, мы компенсируем таким же импульсом двигателей станции в ручке кнута. При этом орбита не изменится, а угловая скорость системы вырастет.

ЦитироватьЕсть одна мысль на счет "кнута".
Сопротивление конца кнута об атмосферу будет его раскручивать со страшной силой.

Сопротивление будет раскручивать?????
У вас такой способ мышления - бредом?  :shock:

Какие я вижу улучшения для проекта - "черпак для Земли"(для Луны он уже фактически исполним.)
-не надо делать постоянно раскрученный трос\тросы - много энергии тратится вхолостую и надо закладыватся в непрерывный траффик.
-нежелательно иметь черпак на круговой низкой орбите
-строить черпак черпаком - это как плотину ГЭС совочком.

http://nextbigfuture.com/2009/03/underground-nuclear-tests-salt.html

взрывом в 10 мегатонн можно закинуть на орбиту груз в 280 000 тонн (почти в 1000 раз тяжелее МКС). Дёшево, доступно при современных технологиях, безопасно (ни электромагнитного импульса, ни существенного выброса радиоактивных веществ

10 мегатонн закладываем под полостью с водородом с расчетом, что подрыв сожмет водород и вытолкнет "крышку" весом пятьдесят килотонн на высоту 300000 км. При такой массе влиянием атмосферы можно пренебречь. Внешняя баллистика...
В районе апогея должна проходить Луна. Она придаст горизонтальный импульс "пробке". Имеем готовый циклер Земля-Луна на эллиптичной орбите и материала на сто лет вперед.[/size]

По поверхности циклера прокладываем кольцевой маглев (представьте циклер барабаном лебедки , например) и раскручиваем на нем свернутый в кольца трос.( В Вакууме некто не мешает раскрутитьь до 20-30 км\сек.) при подходе к перигею запускаем конец троса вертикально и разматываем его на нужное расстояние (трос у нас намотан на циклер как на катушку на ложе маглева и мы можем управлять оставшимся тросом этим маглевом, не трогая трос непосредственно.)
Распускаясь на радиус, трос уменьшает угловую скорость нужной. Теормех....
То есть трос приобретает скорость не раскручиваясь, а наоборот, тормозясь и в атмосфере и за счет увеличения радиуса обращения. После стыковки груз подтягиватся на нужный уровень за счет обратного сматывания на те же желобки маглева но уже в обратную сторону. У нас работает запасенная энергия вращения троса.

Цитировать

Цитироватьповерхностный писал(а):
Есть одна мысль на счет "кнута".
Сопротивление конца кнута об атмосферу будет его раскручивать со страшной силой.

Сопротивление будет раскручивать?????
У вас такой способ мышления - бредом?

Так написано то все правильно :) Представь, на пароходик, позопрошлого века, такой, с колесами гребными мы нормальный водомет поставили.  Пароходик плывет, а колеса - воду цепляют, и, как следствие, крутятся.

Я даже продумываю способ ускорения станции с помощью маховиков - они раскручиваются в "ручке" кнута, кнут - в другую сторону. Потом - 2 маховика разворачиваются на 180 (и создаваемые при этом моменты - компенсируются) Схематично - на картинке (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/9925.jpg)

Слева - 2 маховика раскручиваются, раскручивая в нужную сторону и станцию, справа - те же маховики поворачиваются червячным редуктором на 180. Соответственно, моменты, создаваемые маховиками при повороте взаимно компенсируются, в сумме - нуль, зато после поворота - мы можем тормозить маховики (станция - продолжает раскручиваться), и дальше ускорять в ту же сторону. Получается - саморазгружающийся гиродин. Стоит добавить, что если скорости маховиков не равны, то при повороте их мы будем и станцию поворачивать (вокруг другой оси), так что, такое устройство пригодилось бы и на существующих станциях и спутниках для их стабилизации. Даже странно, оно то почему не используется :(

ЦитироватьТак написано то все правильно :) Представь, на пароходик, позопрошлого века, такой, с колесами гребными мы нормальный водомет поставили.  Пароходик плывет, а колеса - воду цепляют, и, как следствие, крутятся.

С чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу. И еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает. Это у Вас странная , наведенная бредящим, иллюзия. Чтобы трос вращался с нужной для подхвата скоростью, он должен двигатся быстрее, чем "колесо парахода в свободном вращении".

Интересно , а возможно ли такая точная синхронизация при стыковке на современном уровне техники.
2 guns где по вашемы проходит граница с плотными слоями атмосферы ? на 3 или 5 тыс км  :D

ЦитироватьС чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу. И еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает. Это у Вас странная , наведенная бредящим, иллюзия. Чтобы трос вращался с нужной для подхвата скоростью, он должен двигатся быстрее, чем "колесо парахода в свободном вращении".

Плотность атмосферы падает с высотой по экспоненте. А разница в 100 раз по плотности - это уже достаточная граница сред.

Разница в плотности между высотой 50км и 100км - 2500 раз.  :wink:

ЦитироватьИнтересно , а возможно ли такая точная синхронизация при стыковке на современном уровне техники.

Если решать задачу не в лоб, то всё довольно просто:

Нужно рассчитать точку встречи, выйти чуть ниже (на сотню метров) и держать скорость (орбитальная - вращения).

При подходе конца "пращи" из него вылетает мини-ракетный модуль с большой тяговооружённостью (на многосопловом РДТТ) и вытягивает за собой мини-трос. За короткое время этот мини-модуль стыкуется к суборбитальному кораблю и натягивает мини-трос.

В таком случае от суборбитального корабля требуется только некоторое время (секунд 20-30) лететь по прямой.

ЦитироватьС чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу.

Плотность атмосферы (как уже ITop сказал) падает с высотой, очень быстро падает. Поэтому и получается, что когда трос идет внизу - он движется в гораздо более плотной среде, нет, даже так - нижний конец его движется в более плотной среде. Понятно, в примере с пароходиком граница сред плотная, ярко выраженная, а в атмосфере - падение плотности с высотой постепенно, но при значительной длине троса (даже десятки километров, не говоря о сотне и тысяче) - будет сказываться, именно закручивая пращу.

ЦитироватьИ еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает.

Воздух его притормаживает. Нужно считать, возможно есть такие длины троса и высоты, на которых сопротивление на верхней части траектории выше, там кнут то относительно атмосферы в 2 раза быстрее движется,  (но по-моему их нет), там бы ускорять "раскручиванием" вообще хорошо было.

Кстати, у кого какие мысли по поводу предложенного гиродина? на МКС, например, стоят обычные, и их приходится время от времени "разгружать" РД. А такая конструкция - позволила бы стабилизировать станцию нереактивным способом, что дешевле.

ЦитироватьПри подходе конца "пращи" из него вылетает мини-ракетный модуль с большой тяговооружённостью (на многосопловом РДТТ) и вытягивает за собой мини-трос. За короткое время этот мини-модуль стыкуется к суборбитальному кораблю и натягивает мини-трос.

Я тоже похожий способ стыковки рассматривал. Стыковочный самолет (или только доставляемый груз, сбрасываемый с него) движется синхронно с "кнутом", в момент, когда челнок ближе всего к "кнуту" включаются двигатели (скорее всего ТТ), разгоняющие его вверх. Траектория конца кнута будет очень похожа на траекторию челнока, можно добиться полного совпадения, применяя заряды с изменяемой площадью горения. В момент работы этих движков и производится стыковка.

Для безопасности и уменьшения массы этих движков - да, можно отстреливать с самолета "стыковочный модуль" на тросике, сначала - он стыкуется, потом - трсик натягивается, и челнок за собой увлекает.

Цитировать

ЦитироватьС чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу.

Плотность атмосферы (как уже ITop сказал) падает с высотой, очень быстро падает. Поэтому и получается, что когда трос идет внизу - он движется в гораздо более плотной среде, нет, даже так - нижний конец его движется в более плотной среде. Понятно, в примере с пароходиком граница сред плотная, ярко выраженная, а в атмосфере - падение плотности с высотой постепенно, но при значительной длине троса (даже десятки километров, не говоря о сотне и тысяче) - будет сказываться, именно закручивая пращу.

ЦитироватьИ еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает.

Воздух его притормаживает. Нужно считать, возможно есть такие длины троса и высоты, на которых сопротивление на верхней части траектории выше, там кнут то относительно атмосферы в 2 раза быстрее движется,  (но по-моему их нет), там бы ускорять "раскручиванием" вообще хорошо было.

Воздух будет оказывать сопротивление против направления движения, а оно у Вас направлено в сторону вращения.
Подталкивать вас будет только тогда, когда Вы будете опускать изначально неподвижный относительно оси вращения трос.
 Если Вы его уже вращаете - никакого толчка не будет на раскрутуку. Будет только торможение вращения исходя из линейной скорости каждого участка троса.
А вот "сдергивание" станции невращающимся тросом за счет того, что трос ниже сьанции двигается медленнее, чем орбитальная скорость на его высоте - это проблема, и стоит ли усугублять опуская невращающийся трос ради гадательного импульса раскрутки?

ЦитироватьВоздух будет оказывать сопротивление против направления движения, а оно у Вас направлено в сторону вращения.
Подталкивать вас будет только тогда, когда Вы будете опускать изначально неподвижный относительно оси вращения трос.
Если Вы его уже вращаете - никакого толчка не будет на раскрутуку. Будет только торможение вращения исходя из линейной скорости каждого участка троса.
А вот "сдергивание" станции невращающимся тросом за счет того, что трос ниже сьанции двигается медленнее, чем орбитальная скорость на его высоте - это проблема, и стоит ли усугублять опуская невращающийся трос ради гадательного импульса раскрутки?

Что-то не совсем я догоняю, о чем ты. Конец троса движется в атмосфере, скажем, со скоростью в 1 км/с. Воздух его притормаживает, а верхний конец ("ручку") практически не тормозит, не смотря на то, что движется она быстрее - вот и получается закручивающий трос момент.

ЦитироватьЧто-то не совсем я догоняю, о чем ты. Конец троса движется в атмосфере, скажем, со скоростью в 1 км/с. Воздух его притормаживает, а верхний конец ("ручку") практически не тормозит, не смотря на то, что движется она быстрее - вот и получается закручивающий трос момент.

Если трос просто выпущен со станции  - тогда да, Но и тогда сильнее будет тащить за трос из-за разницы орбитальных скоростей, чем из-за торможения.
У нас-то трос движется по кругу и его  линейную скорость надо рассматривать. Нарисуй векторы сил и сам поймешь.

ЦитироватьНо и тогда сильнее будет тащить за трос из-за разницы орбитальных скоростей, чем из-за торможения.

Сомневаюсь :( Вот Барометрическая формула: (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/49240.png)

где p — давление газа в слое, расположенном на высоте h, p0 — давление на нулевом уровне (h = h0), M — молярная масса газа, R — газовая постоянная, T — температура в Кельвинах.

Сопротивление воздуха движению зависит от квадрата скорости, скорость в нижней точке - меньше космической (грубо) на окружную скорость вращения троса, в верхней - больше на ту же величину.

При обсуждаемых высотах и размерах троса, влияние на него атмосферы в нижних точках траектории будет больше, не смотря на то, что скорость там меньше.

Неподвижный трос - да, наклонит до той поры, пока равнодействующая сил тяжести и натяжения троса не скомпенсируют сопротивление воздуха, т.е. он будет висеть не строго вертикально, а чуть наклонно всего то. На высоте в 100-200 км сопротивление воздуха будет мало, и это отклонение - тоже. Правда, это торможение будет отпускать орбиту, и придется ее "выравнивать". Причем, на вращающемся тросе на это пойдет меньше энергии.

Цитировать....т.е. возьмем трос из материала,плотностью в 2000 кг/м^3, сантиметровый трос (имеется ввиду площадь сечения) пусть выдерживает 2000 кг.... Именно поэтому, "кнут" - реально построить, а "лифт" - нереально.[/b]

Вам крайне необходимо набрать в Яндексе или Гугле "тросовые системы в космосе"   :lol: И, обязательно! "Dyneema" - наиболее прочный на сегодня материал для тросов. (для справки: его плотность 0,97, прочность 340кгс/МИЛЛИМЕТР квадратный, стандартный трос из "Dyneema" диаметром 10 мм при погонной массе 80 ГРАММ/метр имеет несущую способность 14 ТОНН - http://kanat.fort.ru/?id=2  )  :lol:

И зачем именно "КНУТ"? С центробежными силами, сложной синхронизацией и т.д. Есть варианты гораздо проще:
Предположим, что "Протоном" мы выводим спутник-катушку массой 20 тонн на 500км орбиту. Из 20 тонн - 19 тонн масса троса, 1 тонна -сам механизм, ЭРД, солнечные батареи и проч. . Катушка начинает разматываться, опуская конец троса вниз. В результате нижний конец троса у вас окажется летящим со скоростью примерно 2 км/сек на высоте ~100км, а сам спутник-верхний конец троса - примерно на орбите высотой 2000км.   Наш трос, таким образом доложен иметь погонную массу (19000кг/1900000м) около 10 грамм на метр. Такая нить из "Dyneema" будет иметь сечение 10 мм^2 и разрывную нагрузку  около 3 тонн, что более чем достаточно.
К нижнему концу, на высоту 100км подлетает груз со скоростью 2 км/сек - более чем скромные параметры, и цепляется - операция не сложнее заправки в воздухе, да еще и в отсутствии помех от атмосферы. После чего катушка начинает плавно сматываться. В результате и груз и спутник-катушка окажутся на орбите высотой примерно 250 км. Там они расцепляются, и спутник-катушка с помощью, например, ЭРД, тихонько уползает снова на орбиту 500км - после чего цикл повторяется. Рабочее тело для ЭРД привозят с очередным грузом.

Посчитайте сами массу доставляемого при таких параметрах груза - будете приятно удивленны  :lol:

Wyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись? ;)

Значит миллионотонный циклер может выпускать трос в перигее и забирать груз раз в три-четыре дня не меняя практически орбиты - о как!
Но вращать в таком случае все равно надо - запасенной энергией троса гораздо удобнее пользоватся, чем непосредственно двигателем . Да к тому же трос не висит свободно, в постоянно натянут - это динамически удобней для управления. Кто на кране работал - поймет.

Цитировать20 тонн - 19 тонн масса троса

ЦитироватьТакая нить из "Dyneema" будет иметь сечение 10 мм^2 и разрывную нагрузку около 3 тонн

Т.Е. нить оборвется под собственной массой. Не, вообще - материал для этих целей люкс, прочный, устойчивый к температуре (вот с минусовыми как ?) и УФ, и, главное, ЛЕГКИЙ. Т.е. трос из него можно делать смело, но равнопрочный, значит - на конце он будет тоньше, и либо делай короче, либо нагрузку давай меньше.

ЦитироватьИ зачем именно "КНУТ"? С центробежными силами, сложной синхронизацией и т.д.

Главным образом, кнут для того, чтобы была возможность использовать его вращательное движение. Т.е. мы можем не только на орбиту груз дешево доставить, но и в дальний космос (или на более высокую орбиту) забросить. Кроме того, "кнут" запасает энергию при спуске с орбиты, таким образом, если не только запускать, но и принимать грузы, то его использование будет дешевле. В начале темы я как раз и писал, что 2 кнута могут между Луной и Землей дешево и по многу грузы перебрасывать, используя по максимуму закон сохранения энергии.

ЦитироватьWyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись?

И с высотой?

Цитировать20 тонн на 500км

Цитироватьна высоте ~100км, а сам спутник-верхний конец троса - примерно на орбите высотой 2000км

Можно и неподвижный трос сделать, не спорю. Да и нужно на нем сначала отработать стыковку. Да и размеры должны быть гораздо скромнее - 10 км для начала достаточно.

 

ЦитироватьДа к тому же трос не висит свободно, в постоянно натянут - это динамически удобней для управления

Да, в варианте с просто "висящим" тросом хоть микротяжесть действует, а если его сматывать-разматывать, то заколебешься.

Цитировать

ЦитироватьДа к тому же трос не висит свободно, в постоянно натянут - это динамически удобней для управления

Да, в варианте с просто "висящим" тросом хоть микротяжесть действует, а если его сматывать-разматывать, то заколебешься.

Значит не работали на кране....

Что трос выделывает под действием обычной силы тяжести без нагрузки..., а тут микротяжесть.
Теоретик тросовые, ога.

Цитировать

Цитировать20 тонн - 19 тонн масса троса

ЦитироватьТакая нить из "Dyneema" будет иметь сечение 10 мм^2 и разрывную нагрузку около 3 тонн

Т.Е. нить оборвется под собственной массой. .....

Ни в коем случае :) Если рассмотреть эту тросовую систему, то обнаружится, что от верхнего конца, до высоты примерно 250 км
каждый участок троса является отдельным спутником со своей орбитальной скоростью, пропорциональной высоте и, соответственно, между ними вообще нет никаких сил натяжения  :wink: (теоретически, практически это не так)
НИЖЕ ~250 км каждый участок троса является телом летящим по баллистической траектории и каждый участок троса уже имеет собственный ВЕС, причем чем ниже, тем больше - но и самый нижний участок, летящий на высоте 100км со скоростью 2 км/сек не имеет ПОЛНОГО ВЕСА. Если принять истинный вес - т.е. силу натяжения троса -за 1/2 от его веса в покоящемся состоянии, то получится, что эта сила = (150000м*0,01кг/2)  750 килограмм, т.е. менее 1/4 прочности троса. С хорошим запасом  :wink:

ЦитироватьWyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись? ;)

ПРИМЕРНО - нет  :wink: +-пол-валенка  :lol:
Надо взять Полякова, "Привязные спутники, космические лифты и кольца" и посчитать - там все формулы есть. Но очень уж лениво - у Полякова чудовищный стиль  :lol:

'свободно висящий' трос в схеме Виверна на самом деле натянут - для его параметров орбиты - усилием порядка шестой части собственного веса, из-за эффекта гравитационной стабилизации. Я, правда, думаю, что у него ошибка -  орбитальная скорость на высоте 500 все-таки не 2.2 км/с, а несколько побольше. Чтобы статическая тросовая система дала хороший выигрыш скоростей, ее длина должна быть в районе 10К км, не меньше. При меньшей длине троса динамическая система предпочтительнее.

Суборбитальное 'выпрыгивание' же ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно вот по какой причине - орбита ЦМ троса и груза при зацепе груза проседает. Примерно, за трос можно зацепить груз в 5% от массы троса, т.е. связка потеряет порядка 4% удельной энергии. Это 2% потеря орбитальной скорости, а точнее - эквивалентная по энергии потеря высоты орбиты. Такая же потеря будет при СБРОСЕ груза. Поэтому груз надо цеплять на высоте порядка 100 км, и при этом сам тросовая система должна быть не слишком длинной. Собственно, это все можно отмоделировать.

ЦитироватьЧто трос выделывает под действием обычной силы тяжести без нагрузки...

Раскачивается, что делает... А при такой длине - вообще начнет змеей извиваться, потому и говорю - нужно КРУТИТЬ. Тогда при лучших характеристиках получим более короткий трос и меньше гемора.

Мне вот еще третий вариант в голову пришел, пока не рассматривавшийся. У нас все предполагается, что трос крутится на круговой орбите, а что если взять элипс? И при этом трос - вообще не вращается, т.е. его конец (легкий, к которому грузы цепляем) пролетает около Земли (скажем, в 250 км) в то время, когда ЦТ троса наоборот, находится в апогее (трос висит в сторону Земли). В это время скорость системы - минимальна. А в перигее, наоборот, около Земли оказывается ручка троса, а груз - на большом удалении и с изрядной скоростью. Другое дело, что эти 2 положения - устойчивые, а все остальные - нет, и нужно подумать, как стабилизировать трос. Если что-то простое придумается - то может получиться.

ЦитироватьНи в коем случае  Если рассмотреть эту тросовую систему, то обнаружится, что от верхнего конца, до высоты примерно 250 км
каждый участок троса является отдельным спутником со своей орбитальной скоростью, пропорциональной высоте и, соответственно, между ними вообще нет никаких сил натяжения  (теоретически, практически это не так)
НИЖЕ ~250 км каждый участок троса является телом летящим по баллистической траектории и каждый участок троса уже имеет собственный ВЕС, причем чем ниже, тем больше - но и самый нижний участок, летящий на высоте 100км со скоростью 2 км/сек не имеет ПОЛНОГО ВЕСА. Если принять истинный вес - т.е. силу натяжения троса -за 1/2 от его веса в покоящемся состоянии, то получится, что эта сила = (150000м*0,01кг/2) 750 килограмм, т.е. менее 1/4 прочности троса. С хорошим запасом

Странно ты считаешь... Для начала - скорости верхнего и нижнего концов троса будут относиться так, как расстояния от них (концов) до центра Земли. Т.е. если на высоте в 2000 км скорость 7500 м/с, то на высоте в 200 км - 7500*(6300+200)/(6300+2000)= 5873 м/с, а никак не 2000. (да, 7500 - это верхний конец троса, ЦТ движется медленнее).

Цитировать'свободно висящий' трос в схеме Виверна на самом деле натянут - для его параметров орбиты - усилием порядка шестой части собственного веса, из-за эффекта гравитационной стабилизации. Я, правда, думаю, что у него ошибка -  орбитальная скорость на высоте 500 все-таки не 2.2 км/с, а несколько побольше. Чтобы статическая тросовая система дала хороший выигрыш скоростей, ее длина должна быть в районе 10К км, не меньше. При меньшей длине троса динамическая система предпочтительнее.

Это не "орбитальная скорость", нижнее тело висящее на тросе движется со скоростью меньше орбитальной.

ЦитироватьСтранно ты считаешь... Для начала - скорости верхнего и нижнего концов троса будут относиться так, как расстояния от них (концов) до центра Земли. Т.е. если на высоте в 2000 км скорость 7500 м/с, то на высоте в 200 км - 7500*(6300+200)/(6300+2000)= 5873 м/с, а никак не 2000. (да, 7500 - это верхний конец троса, ЦТ движется медленнее).

Вот я о том же хотел сказать. :)

ЦитироватьЯ даже продумываю способ ускорения станции с помощью маховиков - они раскручиваются в "ручке" кнута, кнут - в другую сторону. Потом - 2 маховика разворачиваются на 180 (и создаваемые при этом моменты - компенсируются)

:) Не знаю точно, что при этом произойдет, но в том, что изменится момент количества движения сильно сомневаюсь.

ЦитироватьНе знаю точно, что при этом произойдет, но в том, что изменится момент количества движения сильно сомневаюсь.

Ну, пока маховики раскручиваю, станция в другую сторону раскручивается, эт точно. Потом, при повороте, ось электродвигателя должна оставаться параллельной самой себе (т.е. вся система может крутиться на карданном подвесе относительно станции)

Тогда поворот маховиков никак не повлияет на вращение самой станции. Потом, когда поворот закончен, карданный подвес фиксируется, маховики - тормозятся (чтоб энергия не пропала - электричество вырабатывают), станция "отдачей" в ту же сторону поворачивается, после остановки - снова можем раскрутить маховики, и еще сильнее станцию раскрутить.

Все вроде логично. Причин, чтоб не работало - не вижу, а вся несостыковка с законом сохранения момента импульса объясняется словами "в замкнутой системе" - при  разгоне маховиков момент импульса системы будет равен нулю (вся станция в другую сторону закрутится), а при повороте маховиков это уже другая система, в ней момент импульса тоже будет равен нулю, но после фиксации карданного подвеса и торможении маховиков опять же, по закону сохранения момента импульса, "кнут" будет продолжать раскручиваться.

В принципе, достаточно маленькие по размеру и маломощные маховички могли бы очень точно стабилизировать в пространстве достаточно большую станцию. Сейчас - это РД делается.

ЦитироватьТогда поворот маховиков никак не повлияет на вращение самой станции

Повлияет. Но вообще это к теории гироскопов относится...
Идея про тросы конечно хорошая но про энергетику почему-то забыли...Хотите поднимать 10 тонн/месяц пожалте электростанцию ~100 кВт. И чтобы работала десятилетиями.... АЭС не предлагать :D

ЦитироватьМне вот еще третий вариант в голову пришел, пока не рассматривавшийся. У нас все предполагается, что трос крутится на круговой орбите, а что если взять элипс? И при этом трос - вообще не вращается, т.е. его конец (легкий, к которому грузы цепляем) пролетает около Земли (скажем, в 250 км) в то время, когда ЦТ троса наоборот, находится в апогее (трос висит в сторону Земли). В это время скорость системы - минимальна. А в перигее, наоборот, около Земли оказывается ручка троса, а груз - на большом удалении и с изрядной скоростью. Другое дело, что эти 2 положения - устойчивые, а все остальные - нет, и нужно подумать, как стабилизировать трос. Если что-то простое придумается - то может получиться.

Это на самом деле промежуточный вариант между полноценным лифтом и просто орбитальным. Потому что в апогее вытянутой орбиты на нижнюю чать троса будет действовать большая сила (скорость то меньше станет). То есть надо будет более прочный трос иметь.

Цитировать

ЦитироватьТогда поворот маховиков никак не повлияет на вращение самой станции

Повлияет. Но вообще это к теории гироскопов относится...
Идея про тросы конечно хорошая но про энергетику почему-то забыли...Хотите поднимать 10 тонн/месяц пожалте электростанцию ~100 кВт. И чтобы работала десятилетиями.... АЭС не предлагать :D

Извините, а можно обосновать оценку затрат энергии требующих такой достаточно высокой мощности? :)

Цитировать

ЦитироватьWyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись? ;)

ПРИМЕРНО - нет  :wink: +-пол-валенка  :lol:
Надо взять Полякова, "Привязные спутники, космические лифты и кольца" и посчитать - там все формулы есть. Но очень уж лениво - у Полякова чудовищный стиль  :lol:

Можно никого не брать и самому посчитать в экселе.

Я уже посчитал. Для вашего материала. Высоты орбиты ЦМ 1630км, нижний конец - 130км. Длина соответственно 1500км. Его скорость на 2.1 км/c ниже орбитальной и равна 5730 м/c.

Рассчёт на груз массой 1000кг. Запаса никакого нет, всё на пределе.
Начальное сечение 1.5 мм2, конечное - 4.2 мм2.

Масса троса (без самой станции - центра масс) равна 4700кг, вес троса - 810 кгс, груза - 445кгс.

Если взять только половину груза (500кг), то внизу запас 100%, а наверху - только 20%.

ЦитироватьАЭС не предлагать

Почему? именно она и предполагалась :) Альтернативный вариант - солнечная энергия, но не батареи, а скорее паровая турбина. Солнечная сторона у нас сильно прогревается, а та, что в тени - так же сильно остывает, это, соответственно, нагреватель и холодильник. Ну, дальше - пар (не факт, что водяной) крутит турбину и тд и тп.

ЦитироватьПовлияет. Но вообще это к теории гироскопов относится...

Сказал же, пока разворачиваются гироскопы, они на карданном подвесе могут крутиться. Если поворотные рамки закрепить жестко на станции - то да, повлияет (станция то будет стремиться вращать гироскопы, ось вращения которых не совпадает с осью  вращения станции). Но если есть карданный подвес, то они просто не могут повлиять - будут прокручиваться. А вот когда развернешь гироскопы, тогда блокируй подвес, и тут они начинают влиять, но уже так, как нам надо.

ЦитироватьЭто на самом деле промежуточный вариант между полноценным лифтом и просто орбитальным. Потому что в апогее вытянутой орбиты на нижнюю чать троса будет действовать большая сила (скорость то меньше станет). То есть надо будет более прочный трос иметь.

Да, трос - нужен прочный, в апогее тяжесть будет больше, а в перигее - наоборот, центробежка действовать начнет. Зато в апогее будет маленькая скорость заброски грузов, а в перигее их будет запускать с бОльшей скоростью. Но тут меня смущает как раз полет от апогея к перигею, не "сложило" бы трос гравитацией. Ну, и что можно сделать (как-то раскрутить, раскачать его), чтоб не "сложило".

ITop, а можешь файл экселевский (чем считаешь) выложить, или на мыло (в профиле есть) мне скинуть...

Господа, вы "опухли"? ;)

 Максимальная нагрузка будет в перигее, это, по-моему, очевидно. :)

 Нагрузка на трос вызвана разницей между орбитальной скоростью троса и реальной скоростью троса, в перигее и сама скорость больше и разница больше. :)

ЦитироватьITop, а можешь файл экселевский (чем считаешь) выложить, или на мыло (в профиле есть) мне скинуть...

Могу конечно, но там всё без подписей, одни сплошные колонки цифр. Я там уже через неделю сам запутаюсь где чего.
Надо либо мне привести всё это в нормальный вид, либо тебе самому научиться считать численным интегрированием.  :wink:

Ведь это просто - делишь трос на куски и для каждого куска пишешь строчку параметров (масса, грав. ускорение, центростремит. ускор, вес и т.д.). Потом где надо суммируешь, и т.д.

ЦитироватьГоспода, вы "опухли"? ;)

 Максимальная нагрузка будет в перигее, это, по-моему, очевидно. :)

 Нагрузка на трос вызвана разницей между орбитальной скоростью троса и реальной скоростью троса, в перигее и сама скорость больше и разница больше. :)

Да так вообще не выйдет ничего. Трос будет всегда глядеть на Землю и его не развернёшь просто так. Он будет изгибаться и качаться как маятник. Тут нужно динамические нагрущки считать ещё.

ЦитироватьИзвините, а можно обосновать оценку затрат энергии требующих такой достаточно высокой мощности

Да пожалста :D . 10т прирост скорости 6 км/с (с запасом взял :D ) считаем энергию и делим на число секунд в месяце. Ну есчо на кпд накинул чуток... Не судите строго это оценка :D
Насчет АЭС - это получается мощная большая штука что с ней потом делать? А никак при аварии упадет кому нибуть на голову?
СБ или турбины - это тоже нехилая констукция выйдет при скромных 10т/мес. В общем это конечно решить можно но это ПРОБЛЕМА.

Цитировать

ЦитироватьГоспода, вы "опухли"? ;)

 Максимальная нагрузка будет в перигее, это, по-моему, очевидно. :)

 Нагрузка на трос вызвана разницей между орбитальной скоростью троса и реальной скоростью троса, в перигее и сама скорость больше и разница больше. :)

Да так вообще не выйдет ничего. Трос будет всегда глядеть на Землю и его не развернёшь просто так. Он будет изгибаться и качаться как маятник. Тут нужно динамические нагрущки считать ещё.

Про динамику я сразу сказал, что она будет главной проблемой такой системы. :)

Цитировать

ЦитироватьИзвините, а можно обосновать оценку затрат энергии требующих такой достаточно высокой мощности

Да пожалста :D . 10т прирост скорости 6 км/с (с запасом взял :D ) считаем энергию и делим на число секунд в месяце. Ну есчо на кпд накинул чуток... Не судите строго это оценка :D
Насчет АЭС - это получается мощная большая штука что с ней потом делать? А никак при аварии упадет кому нибуть на голову?
СБ или турбины - это тоже нехилая констукция выйдет при скромных 10т/мес. В общем это конечно решить можно но это ПРОБЛЕМА.

Да, знаете, я прикинул, так и получается примерно. :)

Да как бы и нет никакой проблемы, "ручка" троса и должна быть массивной, и чем массивнее, тем будут меньше "просадки" при забросе груза. Поэтому, ядерный реактор, вместе с "экранами" будет только хорошим балансиром.

А турбина - сама она будет маленькой (сравнительно), нагреватели - модульные, из трубок, раскрываются аки солнечные батареи, вот только располагаться вся эта байда должна около центра масс, иначе свернет центробежной силой "батареи", а значит - потребуется еще и противовес.

ЦитироватьДа так вообще не выйдет ничего. Трос будет всегда глядеть на Землю и его не развернёшь просто так. Он будет изгибаться и качаться как маятник. Тут нужно динамические нагрущки считать ещё.

Дык сразу сказал, что придется поизвращаться с тросом, т.е. раскачать его, или как-то раскрутить, в общем идея то была только в том, что использовать разницу скоростей в перигее и апогее.

ЦитироватьДык сразу сказал, что придется поизвращаться с тросом, т.е. раскачать его, или как-то раскрутить, в общем идея то была только в том, что использовать разницу скоростей в перигее и апогее.

При раскачивании или раскручивании - сразу сильно увеличиваются динамические нагрузки на трос. Проще тогда уж удлинить трос.

Да не в том проблемы. Вот, схематично изобразил полет такого неподвижного троса (слева). Верхнее положение устойчивое (сила тяжести), нижнее - тоже (центробежная сила) а вот по бокам - будет не пойми что, трос попросту согнет, и на его жесткость расчитывать не приходится.

(http://s60.radikal.ru/i169/0911/f4/d60293ce8ffc.jpg) (http://www.radikal.ru)

Вот пришел еще один вариант в голову, но нужно считать, что получится. Чем ближе к перигею, тем больше скорость. Значит, нижнюю часть элипса станция пройдет быстрее. Нужно подобрать частоту обращения и эксцентриситет орбиты так, чтобы станция делала за оборот вокруг Земли целое число оборотов (например, два) вокруг своей оси, при этом в перигее, на опасном приближении к Земле, "кнут" смотрит в космос (т.е. станция делает полоборота или около того), а в оставшееся время движения по вытянутой стороне элипса - оставшиеся полтора, и в апогее кнут "смотрит" на Землю

Приблизительно - как на рисунке справа. Весь вопрос в том, какой длины потребуется трос, получится ли сделать, чтоб им Землю не "зацепило" и т.д.

ЦитироватьДа не в том проблемы. Вот, схематично изобразил полет такого неподвижного троса (слева).

Ну вот не получается так. Трос при наклоне изгибается тонким концов в сторону земли. При поаороте на 90 градусов натяжение падает и он складывается. Надо либо уменьшать длину ещё сильнее, либо частоту вращения, но тогда центробежные силы больше гравитационных и нужен более крепкий трос

ЦитироватьВот пришел еще один вариант в голову, но нужно считать, что получится. Чем ближе к перигею, тем больше скорость. Значит, нижнюю часть элипса станция пройдет быстрее. Нужно подобрать частоту обращения и эксцентриситет орбиты так, чтобы станция делала за оборот вокруг Земли целое число оборотов (например, два) вокруг своей оси, при этом в перигее, на опасном приближении к Земле, "кнут" смотрит в космос (т.е. станция делает полоборота или около того), а в оставшееся время движения по вытянутой стороне элипса - оставшиеся полтора, и в апогее кнут "смотрит" на Землю

Приблизительно - как на рисунке справа. Весь вопрос в том, какой длины потребуется трос, получится ли сделать, чтоб им Землю не "зацепило" и т.д.

Сделать то получиться, но выигрыша не будет. Потребуется более прочный трос. Но тогда проще сделать его длиннее и статичным.

Ядерный реактор при исчерпании ресурса надо будет либо разбить о землю либо увести на орбиту захоронения что непиремлимо.
СБ? 100кВт=1000м2 - нехило и это при ммикроскопической нагрузке и неокупающей себя структуре
Гелиоприемник? те же 1000м2 на радиатор....
Мне кажется реально тросовая мелочь на МКС (отработка), и лет через 30 кнут с реактором на луне

ЦитироватьЯдерный реактор при исчерпании ресурса надо будет либо разбить о землю либо увести на орбиту захоронения что непиремлимо.
СБ? 100кВт=1000м2 - нехило и это при ммикроскопической нагрузке и неокупающей себя структуре
Гелиоприемник? те же 1000м2 на радиатор....
Мне кажется реально тросовая мелочь на МКС (отработка), и лет через 30 кнут с реактором на луне

Блин, дык ведь закон сохранения энергии есть, и против него не попрешь, те же киловатты полюбому сжигать придется, но при обычной ракетной технике - еще больше, т.к. там еще и топливо несгоревшее придется за собой тащить и ускорять.

Про реактор - сроки их действия исчисляются десятилетиями, это уж потом нужно думать, как его менять или обновлять, мощность реактора должна быть еще больше, чем 100 квт, другое дело, что работать он сначала не на полную мощность будет, чем и обуславливается длительный срок службы (как и всей станции, потом, еще до окончания этого срока, станция целиком в космос запускается, там - можно и отбросить старый реактор).


Мы тут разговор ведем о том, как поменьше, да попроще, лишь бы подешевле ракеты запускать, а предложено то было совершенно другое - ДВЕ станции-кнута около Земли и Луны, и сделаны для того, чтоб организовать транспорт в обе стороны, фактически, БЕЗ ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ. Механика - описана еще в 1 посте, там как раз и не потребуются эти 100 кВт мощности, только на поддержку орбиты. Поэтому, реактор нужен разве что для строительства.

Кстати, и с одним "кнутом" не совсем верный расчет, 100 кВт это для того, чтобы каждый месяц можно было запускать на 10 тонн БОЛЬШЕ груза, чем в предыдущем, при условии, что груз будет рано или поздно спускаться с орбиты.

Увы, "неподвижный" трос такого преимущества не дает, там только заброс на станцию, из расчета 10 тонн в месяц при 100 квт.

Так что не все так плачевно. Про кнут на МКС - вряд ли, пока - опасно. Нужно отработать методику на "ненаселенных" аппаратах, потом и за МКС приниматься.

Ну, вообще-то, если таскать с Луны на Землю булыжники, то будет положительный выход энергии безо всякого Гелия-3 - порядка 70 Мдж/кг :-)

А что, логично :) Тяготение на Луне меньше, если не считать стоиместь топлива и производства ракет на Луне, то действительно, запустил булыжник (не важно, ракетой, или "Кнутом"), он начал на Землю падать, и пока падал - получил бешеную энергию. Если его тут "кнут" подхватит - получит энергии побольше, чем сможет ядерный реактор обеспечить :) Хватит ее и на поддержание орбиты, и на запуск в космос спутников.

Я как-то раньше не считал, а ведь проще с Луны то тело запустить в космос, ну, тут его кнут бережно отпустит для изучения и добычи гелия 3, и попутно накопит энергии для запуска нескольких тонн груза :) А источником энергии будет сама гравитация Земли. Даже жаль, что эту энергию больше никак использовать нельзя, а так бы - действительно Гелий 3 и не нужен был.

ЦитироватьНу, вообще-то, если таскать с Луны на Землю булыжники, то будет положительный выход энергии безо всякого Гелия-3 - порядка 70 Мдж/кг :-)

А что будет если лет за пятьсот перекидать на Землю всю Луну булыжниками? :D

Кидалка отвалится :-)

Если серьезно - несколько затормозится вращение. Нулевая скорость - это ГСО, Луна вращается медленнее примерно в 3 раза. Поскольку вращательный момент никуда не денется, то Земля затормозится. Величина торможения будет я думаю примерно 2-кратная - т.е. до 1 оборота за 50 часов. Скажем так - не более чем 3-х кратная :-).

Топливо на Луне не нужно. Скорость в 1.5 км/c, которая нужна для прохода через горловину потенциального поля в районе L1, можно обеспечить полностью многоразовой электромагнитной пушкой. Мощность для этого можно обеспечить СБ и супермаховичными аккумуляторами.

ЦитироватьЕсли серьезно - несколько затормозится вращение

Или наоборот, ускорится. а если пол-Луны тормозить, пол-луны ускорять - так все будет нормально. (можно даже год скорректировать до 360 дней ровно) Но для того, чтоб всю Луну перекидать - кишка тонка. этой энергии человеку ой как надолго хватит :) Другое дело, что энергия то только для освоения космоса, на Земле ее использовать проблемматично, а вот для выведения на орбиту - Луна может стать неплохим "топливом". Главное - много его (или ее :))

ЦитироватьТопливо на Луне не нужно. Скорость в 1.5 км/c, которая нужна для прохода через горловину потенциального поля в районе L1, можно обеспечить полностью многоразовой электромагнитной пушкой. Мощность для этого можно обеспечить СБ и супермаховичными аккумуляторами.

Тоже верно, но для создания такой пушки нужно будет для начала устроить на Луне колонию (хотя бы роботов), возможно - и саму пушку туда частями забросить. Зато потом - делай там титан, стреляй из пушки болванками (с такой скоростью не только электромагнитные, но и просто пороховые справятся), на околоземной орбите - лови, сразу и орбиту поднимаешь, и материал для будущих кораблей ловишь.

А начинать нужно - все-равно с околоземного "кнута", и сначала - разгоняемого ионными двигателями. Потом, уже с его помощью, создание лунной колонии с "пушкой", и строительство второго, окололунного кнута (около Земли, потом старый отправляется к Луне, а новый, более прочный - остается). Для такого "энергообеспечения" нужен именно "кнут" и не кой какой, неподвижный трос не катит.
Соглашусь с ITop, что трос потребуется более прочный (и более толстый), но он же будет и более коротким, и, как следствие, менее материалоемким.