Вопрос по "Космическому лифту".

[SpaceR]

Центр массы останкинской телебашни тоже находиться на вполне конкретной орбите и обладает конкретным запасом энергии. И что?

И всё!  
(Откровенно говоря, после этого хотелось даже не отвечать. Но дочитав, передумал.)[/size]
Останкинская и прочие башни закреплены на поверхности Земли жёстким основанием. Космолифт тут никаким боком.

И высота орбиты противовеса будет незначительно меняться во время подъема груза. Как только груз остановили или отцепили - все само придёт в равновесие изначальное.

Тут ошибка. Не в изначальное - в новое. Лифт ведь выбросил часть своей массы, причём ещё и с немалой энергией(импульсом).

Ошибки нет. Вы просто не понимаете.

Ну давайте разберемся - см. ниже.

Расстояние от противовеса до места крепления "троса" величина практически постоянная, и меняется она только из-за того, что меняется натяжение троса во время движения по нему груза. Трос может отклониться от вертикального положения из-за действия нормальной силы поднимаемого груза на трос, при таком отклонении расстояние от противовеса до центра земли уменьшиться и противовес выйдет из положения равновесия, это как груз подвешенный на веревке к потолку, вы можете надавив на веревку его отклонить, но как только вы отпустите веревку - все вернется в равновесие (ну покачается немного как маятник.)

Вот эта аналогия уже немного поближе к космолифту. Но масштаб не тот.
В описанном Вами случае, насколько я понял Вашу логику, предполагается изначально присутствующий избыток орбитальной энергии лифта - как раз он и приведёт к вышеописанному явлению (если конечно часть этого избытка сохранится ). Но этот самый избыток при регулярных сбросах грузов постепенно расходуется, а восполнение за счёт притормаживания вращения Земли только частичное - реакция опоры за счёт прикрепленного к Земле конца всё равно направлена вниз, и паралеллограмм сил разложит её как на доразгон, так и на... гм.  :?
 :oops:
Хе-х!
подумаю-ка я ещё немного...  :roll:

[O_P]

Останкинская и прочие башни закреплены на поверхности Земли жёстким основанием. Космолифт тут никаким боком.

На самом деле то же самое. лифт может быть и просто очень высоким зданием, которое для того чтобы оно не сложилось под своим весом "подвешено" на противовес. А жесткость понятие относительное, натянутый стальной тросс  и стальная труба аналогичного диаметра, примерно одинаковы.

Вот эта аналогия уже немного поближе к космолифту. Но масштаб не тот.
В описанном Вами случае, насколько я понял Вашу логику, предполагается изначально присутствующий избыток орбитальной энергии лифта - как раз он и приведёт к вышеописанному явлению (если конечно часть этого избытка сохранится ).

Конечно нужно натяжение троса. От лифта нижний конец просто лежит на земле толку будет мало, его действительно будет стаскивать поднимаемы груз.
А если трос натянут, то система имеет жескость. Вертикальное или "нормальное" положение троса к оси вращения земли будет наиболее энергетически выгодно. Если поднимая груз с большой скоростью (то есть на трос имеется сильное перпендикулярное давление, то трос немного изогнется как тетива в луке у стрелы (только слабо). И силы действующие на противовес и место крепление троса к земле, будут направлены под очень маленьким но углом друг к другу, в результате будет происходить торможение вращения системы - Земля-трос-противовес, что и неудивительно, так ка закон сохранения момента вращения.

Если противовес немного отстает от вертикального положения то земля его разгоняет, если противовес опережает, то земля его тормозит. (и наоборот разумеется) Так как положение равновесия - трос нормален(перпендикулярен) к оси вращения земли. И равновесие это устойчивое, то есть после преращения действия силы меняющей такое положения - все возвращается на свое место. По сути именно как груз подвешенный на веревке к потолку.


Еще есть один момент, пока груз поднимается от земли и находится близко к земле, то возмущения в положении противовеса минимальны, по мере повышения высоты возмущения увеличиваются. Поэтому, что бы не иметь проблем с колебаниями не надо поднимать грузы до самого противовеса, так как если по сравнению с массой земли масса грузов невелика, то по сравнению с противовесом она может быть уже значимой.

И еще момент который возможно вас заинтересует. Если мы уже натянули трос с противовесом и прикрепили к земле, то если мы будет удлинять трос, то вращения земли вкупе с лифтом замедлится, а если будем уменьшать длину, то вращение будет ускоряться.

Но не увлекайтесь, если притянуть противовес так что бы центр массы лифта с противовесом опустился ниже точки равновесия (геостационара) то сила притяжения будет выше центробежной и весь лифт начнет наматываться на землю и падать.

Но и сильно натянуть лифт мы не можем - якорь на земле имеет пределы прочности. Так что надо учитывать какие массы грузов и с какими скоростями мы можем поднимать. Надо что бы сила действующая на трос во время подъема не превысила критичискую для данной конкретной версии лифта.


А то что вы писали про использования топлива, тоже отчасти верно. Оно верно абсолютно для простых тросовых систем, а для космического лифта может быть верным если мы используем это топливо для увеличения так сказать грузо- и скоро-подъемности. Но будет ли это выгодно, я не знаю...

Главный плюс лифта не в наборе орбитальной скорости, а возможности поднять грузы на высоту и поднять их потенциальную энергию тратя электричество наземной или орбитальной электростанции. А орбитальная скорость на стационаре, откуда удобно сгружать грузы - меньше 3 км в секунду..

Правда есть куча проблем с передачей электричества на десятки тысяч километров....

Хе-х!
подумаю-ка я ещё немного...  :roll:

Всегда полезно!  
Успехов от чистого сердца и с наступающим праздником!

[ааа]

Но не увлекайтесь, если притянуть противовес так что бы центр массы лифта с противовесом опустился ниже точки равновесия (геостационара) то сила притяжения будет выше центробежной и весь лифт начнет наматываться на землю и падать.

Ага, я как раз это же собирался написать.
Предельный случай - тяжелый груз, который лифт не в состоянии оторвать от Земли. При этом сам лифт притягивается к Земле.

Но и сильно натянуть лифт мы не можем - якорь на земле имеет пределы прочности.

Самое напряженное место все-таки трос лифта вблизи поверхности Земли.

[ZOOR]

Самое напряженное место все-таки трос лифта вблизи поверхности Земли.

Я понимаю, что это дурной тон, но тут - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BB%D0%B8%D1%84%D1%82 - написано совсем обратное

[O_P]

Но и сильно натянуть лифт мы не можем - якорь на земле имеет пределы прочности.

Самое напряженное место все-таки трос лифта вблизи поверхности Земли.

На самом деле я не совсем точен, дело даже не в якоре, а в прочности троса скорее, при таких то массах...

И нет, разумеется, что максимальное напряжение не будет у земли. У земли натяжение будет равно избытку центробежной силы противовеса. И так сказать именно тот максимум силы которую мы можем нагрузить на трос.

 

[SpaceR]

Но и сильно натянуть лифт мы не можем - якорь на земле имеет пределы прочности.

Самое напряженное место все-таки трос лифта вблизи поверхности Земли.

Наоборот - чем выше, тем больше нагрузка от провисающей массы лифта, не имеющей орбитальной скорости.

На самом деле я не совсем точен, дело даже не в якоре, а в прочности троса скорее, при таких то массах...

Да, при создании лифта камень преткновения - это запредельная потребная прочность лифта, на Земле не существует пока материала, из которого можно сделать такой трос.
Частично это решает коническая форма троса (чем выше - тем прочнее), а ещё большие надежды возлагаются сейчас на углеродные нанотрубки и прочие чудеса нанотехнологий. Но об этом в других темах всё уже перепахано.
Так или иначе я привык к мысли, что натяжение троса необходимо минимизировать, поэтому космолифт представлял именно орбитальным объектом, имеющим натяжение в нижней точке близкое к нулю. Для такого случая мои вышеприведенные выводы верны.

У земли натяжение будет равно избытку центробежной силы противовеса. И так сказать именно тот максимум силы которую мы можем нагрузить на трос.
 

Если же мы имеем дело с системой-маятником, то её динамика отличается, но и требуемая прочность материалов троса существенно растёт. А куда уж дальше, и так нужных материалов не существует.  :?

[SpaceR]

Но если положить существование нужного чудо-материала, то всё становится предельно просто. В этом случае почти всё описанное Вами справедливо, и даже более того - я не вижу серьёзной проблемы ни в раскачке лифта, ни в необходимости передачи электричества.

1) Раскачка справедлива только для сброса разового груза и риска получить складывание колебаний при сбросе следующих грузов.
Но это легко устранить подбором времен сброса, а при регулярном сбросе таких грузов (лучше равной массы) устойчивое положение для троса можно обеспечить в некотором новом положении, отличном от вертикали.
Если проводить аналогию с тем же грузом на нитке, то он будет находиться в постоянно отклоненном положении за счёт реактивного движка, отклоняющего его в сторону при непрерывной работе. или, ещё большее подобие - за счет непрерывно сползающих по нитке мелких грузиков, соскакивающих с большого вбок и тем обеспечивающих постоянное его отклонение от вертикали.

2) Передача электричества, само собой, возможна посредством лазерного луча или плазменного шнура, это прорабатывается, но при наличии чудо-материала можно просто связать все поднимаемые грузы в единый поезд-конвеер (такой же трос с закреплёнными на нем грузами, но подвижный относительно базового) и за счёт массы грузов, находящихся выше ГСО, просто вытягивать такой подвижный трос с самой поверхности работой центробежной силы троса, аналогично "вытягиванию" трубкой бензина из бака - самотёком. Вообще без расходования электричества.
А если обнаглеть ещё сильнее, то такую систему можно саму заставить вырабатывать энергию.  
Тормозя Землю, само собой.
Нужно только обеспечить регулярность сброса грузов (причём на скоростях повыше второй космической) и возврат(сматывание) подвижного троса-конвейера обратно к поверхности для повторной загрузки.

А вообще память подсказывает, что я подобные конвейеры уже где-то видел... когда-то давно...  :roll:
В "Технике-Молодёжи" ?..

З.Ы.

Успехов от чистого сердца и с наступающим праздником!

Спасибо, и Вам того же!

[ZOOR]

А вообще память подсказывает, что я подобные конвейеры уже где-то видел... когда-то давно...  :roll:
В "Технике-Молодёжи" ?...

ОТ АВТОРА

     Узнав,  что "Техника  - молодежи"  начинает публиковать с  продолжением "Фонтаны  рая", я  могу  выразить надежду,  что роман  понравится  советским читателям.
     Я закончил  его в  январе 1978 года,  после 10-летней работы.  Это  мое лучшее  произведение. Романом  "Фонтаны,  рая"  я  подвожу  итог всей  своей деятельности в жанре научной фантастики.
     По-моему, автор исторической прозы несет  большую ответственность перед читателем,  особенно когда речь идет  о незнакомых местах  и эпохах.  Он  не должен  искажать  факты  и  события,  когда  они известны,  а  когда  он  их придумывает (что  часто  приходится делать),  его  долг  - четко  обозначить границу между вымыслом и действительностью.
     Такая  же  ответственность,  причем возведенная в  квадрат, лежит  и на авторе научной фантастики.
     Места, которое я назвал  Тапробани, на самом деле не существует, но оно на  девяносто  процентов похоже  на  о. Цейлон  (ныне  Шри Ланка).  В  целях драматизации я внес  три незначительных изменения в географию.  Я передвинул остров на  800 км к югу, так  что он  оказался  на экваторе (как, впрочем, и было 20 млн.  лет  назад), удвоил высоту Священной Горы (в  действительности она   называется  Шри   Пада)   и  переместил  ее  ближе   к   Яккагале   (в действительности Сигирия, но в ее описании мне ничего не пришлось изменить).
      Роман "Фонтаны, рая" интересен тем, что это первая (я надеюсь) книга, в основе которой лежит изобретение  советского инженера - проект "космического лифта".  Хотя западный  мир  впервые узнал об этой дерзкой  идее  из  работы нескольких  наших  океанографов,  опубликованной в  журнале "Сайенс"  от  11 февраля  1966  года  (сейчас  у  нас имеется обширная  литература  по  этому вопросу), позже выяснилось, что эта мысль была уже разработана шестью годами ранее - ив гораздо  более грандиозном масштабе - ленинградским инженером  Ю. Н. Арцутановым ("Комсомольская правда", 1960 г., 31 июля).
     Просто  поразительно,  что  эта  смелая   идея   не  получила   широкой известности. Первое упоминание  о ней,  какое я видел, можно найти в альбоме картин  Алексея  Леонова  и  Соколова "Ждите нас, звезды"  (Москва, "Молодая гвардия", 1967). Одна цветная репродукция (см. обложку этого номера. - Ред.) изображает "космический лифт" в действии. Подпись гласит: "...спутник как бы неподвижно будет  висеть над  головой, всегда в  одной точке неба.  Если  со спутника опустить трос до поверхности Земли, то канатная дорога между Землей и  небом готова. Можно построить грузо-пассажирский лифт  "Земля - спутник - Земля". Он будет двигаться без помощи ракетных двигателей".
     Хотя  генерал  Леонов подарил  мне  экземпляр своей  книги  на  венской конференции "Мирное использование космоса" в 1968 году, я  просто не обратил внимания на эту идею, хотя на картине лифт высится  прямо над Шри Ланкой! Я, очевидно, решил, что космонавт Леонов нарисовал эту картину, просто пошутив. Кстати, он вообще человек весьма остроумный, а также  тонкий дипломат. После просмотра моего фильма "Космическая  Одиссея  2001 года" он сделал мне самый лестный комплимент,  который  я когда-либо слышал:  "Теперь я  чувствую, что побывал в космосе дважды" (дело происходило еще до полета "Союз - Аполлон"). Между  прочим,  я  надеюсь,  что  голографические  часы, которые  я  подарил генералу  Леонову,   все  еще  работают  хорошо  (они   ведь  гарантированно показывают абсолютно точное время - два раза в сутки).
     "Космический  лифт"  - идея, время которой явно назрело. У  меня самого еще  в 1964  году возникла  мысль о  подвесном  спутнике,  от которого рукой подать  до космического лифта.  Но мои приблизительные подсчеты "на  обороте старого  конверта",  основанные  на   прочности   существующих   материалов, заставили меня  настолько  скептически отнестись к  этой идее, что я не  дал себе труда разобраться в деталях. Будь я менее консервативен или окажись под рукой  конверт побольше, я, возможно,  опередил бы  всех, исключая, конечно, самого Арцутанова.
     Между  прочим,   мне  кажется  весьма  странным  -  и   даже  жутким  - совпадением,  что дом, который я десять лет назад приобрел на столь любезном моему  сердцу взморье Шри  Ланки, находится  ближе  всего к месту наибольшей геосинхронной устойчивости, какое только существует где-либо на Земле.
      А  теперь  еще  об  одном из  тех невероятных совпадений, которым я уже давно перестал удивляться...
     Читая  корректуру  этого  романа,  я  получил от д-ра  Джерома  Пирсона экземпляр "Технического  Меморандума НАСА  ТМ-75174"  с  переводом статьи Г. Полякова "Космическое "ожерелье" Земли", опубликованной в журнале "Техника - молодежи" No 4 за 1977 год.
     В  этой короткой,  но  содержательной работе д-р Поляков  (Астраханский педагогический институт) в точных технических подробностях описывает видение героя  моего романа  Моргана  о  замкнутом кольце  вокруг  земного шара.  Он рассматривает   его   как  естественное  продолжение  "космического  лифта", конструкцию и работу которого он трактует точно так же, как и я.
     Я  приветствую товарища Полякова, и мне снова приходит мысль, что я был слишком  консервативен.   Не   исключено,  что   Орбитальная   Башня  станет достижением XXI, а не XXII века.
     Возможно,  уже  наши внуки сумеют доказать,  что  порою колоссальное  - прекрасно.

     Артур Кларк, 1979 год.

[SpaceR]

ZOOR
Нет-нет, я не об этом. "Фонтаны рая" я читал, как и предысторию вопроса о зарождении идеи космического лифта.

Я - о развитии технических идей, применимых к космическому лифту. В частности, вышеописанной идеи непрерывно работающих "конвейеров", не требующих подвода энергии.
В "ТМ" было много интересных статей... В авторах запомнились Покровский, Майборода, ...