Технология создания лифта на ГСО и многоразовые носители.

[Bell]

Лифт это конечно интересно, но имхо, непрактично. Там даже чисто с точки зрения эксплуатации много проблем, см например Space elevator safety, где перечислены основные угрозы и описаны сценарии разрушения. А главная из проблем это столкновение с космическим мусором. Как показывают расчеты,  примерно раз в день менее, чем в 100 метрах от лифта будет проходить какой-нибудь фрагмент, а  вероятность столкновения в течении года составляет 87%. И это только для фрагментов, про которые мы знаем, а фактически он проживет еще меньше. Оно нам надо?

Я склонен думать, что когда мы достигнем технологического уровня, необходимого для постройки лифта вопрос космического мусора уже будет решен

[Имxотеп]

Я склонен думать, что когда мы достигнем технологического уровня, необходимого для постройки лифта вопрос космического мусора уже будет решен

Технологический уровень будущего конечно прекрасен, но и наши возможности по замусориванию космческого пространства несомненно возрастут. Особеннно с появлением лифта, ведь тогда грузопотоки в космос вырастут с нынешних 1000 тонн/год до десятков тысяч тонн/год. Еще неизвестно, что победит.

[Bell]

Тут как бы 2 направления - не мусорить и убирать имеющееся (кое-что само уберется). За несколько десятков лет наверно можно довести концентрацию до приемлимого уровня. Но это конечно надо считать и уже сейчас разрабатвать "чистую" технику.

[Salo]

Для этого видимо нужно принять международные соглашения, обязывающие страны производящие пуски на орбиту обеспечивать сведение  с орбиты последних ступеней и РБ.

[SAV]

А может к тому моменту когда дело дойдет до строительства лифта человечество станет более рачительно относиться к произведенному с немалыми затратами материальному продукту. Уже сейчас многое идет на вторичную переработку, а тогда все тотально начнут утилизировать. Надеюсь, что и для «мусора» выведанного на орбиту тем или иным способом найдется применение и проблема исчезнет сама собой.
С другой стороны, если наличие лифта сделает невозможным размещение на низких орбитах космических аппаратов, не станет ли это препятствием для строительства самого лифта?

[Lev]

SAV писал(а):

А может к тому моменту когда дело дойдет до строительства лифта...

Лифт будет на фиг никоиу не нужен. И потому никогда не будет построен.

[sychbird]

Лифт будет на фиг никоиу не нужен. И потому никогда не будет построен.

Ваша убежденность впечатляет. Но убеждают лишь аргументы

[dan14444]

Будучи в прошлой ипостаси специалистом-материаловедом прихожу к выводу о достижимости методами современого материаловедения в ближайшей перспективе требуемых для создания лифта прочностных характеристик.

Гм... А аргументировать можно?  :wink:

[Shestoper]

Хм. А какова будет пропускная способность такого лифта? Наколько я понимаю, чтобы проехать 36 тысяч км, платформе в лучшем случае понадобится несколько суток. Значит за год один лифт выведет несколько десятков "порций" груза. Какова будет масса одной порции? Насколько я понимаю, вес платформы с грузом должен быть намного меньше массы тросса - он и свой собственный вес едва выдерживает.

[Lev]

sychbird писал(а):

Ваша убежденность впечатляет. Но убеждают лишь аргументы

У меня нет убежденности, негатива или фанатизма. Применительно к системам подобным лифту можнол только исходить из здравого смысла, т.к. системы рассчетов тут практически не работают.
Исходя из здравого смысла общепланетные системы подобные лифту никогда не будут востребованы. И. значит, не будут построены.

[Ber]

sychbird писал(а):

Ваша убежденность впечатляет. Но убеждают лишь аргументы

У меня нет убежденности, негатива или фанатизма. Применительно к системам подобным лифту можнол только исходить из здравого смысла, т.к. системы рассчетов тут практически не работают.
Исходя из здравого смысла общепланетные системы подобные лифту никогда не будут востребованы. И. значит, не будут построены.

Никогда, никогда, никогда...

Из воспоминаний сотрудников КБ С. Королева:

"В 1957 году после запуска первого ИСЗ французский винодел Анри Мэр заключил пари с советским консулом, что люди никогда не увидят обратную сторону Луны. Тому, кто опровергнет его утверждение, он обещал подарить тысячу бутылок шампанского из своих подвалов.

После того, как советская станция "Луна-3" сфотографировала 31 октября 1959 года обратную сторону Луны, в советском правительстве долго ломали голову, - куда доставить тысячу бутылок игристого французского вина. Решили по справедливости всю партию отправили в Академию наук. В канун нового, 1960 года главный конструктор поздравил своих сотрудников с праздником, а те, кто имел отношение к полету станции, получили в подарок французское шампанское".

[pkl]

Один из таких вопросов - влияние подобного проекта на развитие средст доступа на орбиту.

Понятно.

Хм. Уже давно мне в голову приходит время от времени такая вот мысль: очень похоже на то, что многоразовые системы так и не своего места под солнцем. Сейчас тому причина в том, что одноразовые РН эффективнее. Вдобавок, Шаттл и Буран надолго отбили желание заниматься многоразовиками. При этом существующие грузопотоки делают МТКС нерентабельными. И вот, представим себе, что Вы правы, сделали лифт. Происходит обвал цен, ведь лифт может предложить стоимость /и пропускную способность/, принципиально недостижимые "классических" средств выведения. И всё - многоразовики уже неконкурентноспособны. Может конечно, у них и будет свой "золотой век", но уж очень коротенький. Тогда рынок услуг по запуску будет выглядеть так: 99% всего, что идёт "вверх" и "вниз" - через лифт, а остальное - одноразовыми ракетами. С одноразовыми носителями тоже произойдут великие потрясения - очень многие провайдеры уйдут с рынка. В принципе, единственная, очень узкая ниша, которая останется за ракетами - это выведение военных, особых и секретных полезных нагрузок. Вроде американских разведывательных спутников. Соответственно, и хозяевами РН /которые будут однозначно нерентабельными/ станут министерства обороны и всякие спецслужбы. Мало того, многие страны свернут свои программы РН полностью, а число членов "большого космического клуба" едва ли превысит десяток.

[sychbird]

sychbird писал(а):

Ваша убежденность впечатляет. Но убеждают лишь аргументы

У меня нет убежденности, негатива или фанатизма. Применительно к системам подобным лифту можнол только исходить из здравого смысла, т.к. системы рассчетов тут практически не работают.
Исходя из здравого смысла общепланетные системы подобные лифту никогда не будут востребованы. И. значит, не будут построены.

На мое личное ИМХО, исходя из здравого смысла есть две группы причин, являющихся препятствием для реализации (воспользуюсь Вашим термином) подобного общепланетного проекта.
Первая - небезосновательные опасения, что его влияние на динамику атмосферных и ионосферных процессов может  оказаться катострофическим в длительной перспективе. Сюда же относятся вопросы типа:" куда оно рухнет, когда рухнет и кто за это заплатит?"
Ну а вторая: что наша склочная и пронизанная национально-государственным эгоизмом система международных отношений не позволит договориться. Пример действий США в отношении Конкорда достаточно показателен.
Я тоже вцелом отношусь к вероятности реализации проекта  с достаточной степенью скептицизма. Для меня в данной теме это просто "установочная" информация, позволяющая "поднять" вопрос о потребностях большого  грузопопотока на орбиту.

Однако, есть один вопрос из области здравого смысла, который может, ИМХО, и склонить чашу весов в другую сторону. Я не очень верю, что лифтом можно доставлять на орбиту конструкции и объемные материалы с экономической эффективностью. А вот для путешествия очень многих  человеков без больших неудобств для оных он вполне подходит. И последнее может с некоторой долей вероятности пересилить, пусть и не в очень близкой перспективе.

[sychbird]

Будучи в прошлой ипостаси специалистом-материаловедом прихожу к выводу о достижимости методами современого материаловедения в ближайшей перспективе требуемых для создания лифта прочностных характеристик.

Гм... А аргументировать можно?  :wink:

Очень грубые прикидки дают оценку, что прочность нанотрубок на разрыв недотягивает для теоретически необходимой 20-30 %. Ну из практики известно, что необходим как минимум двухкратный запас по прочности. Но это без использования инженерных изысков для уменьшения теоретических оценок. А мы еще только-только вползаем в основы этой технологии.
Практика показывает, что при подобных исходных проблемы в большинстве случаев решаются.

[Имxотеп]

Хм. А какова будет пропускная способность такого лифта? Наколько я понимаю, чтобы проехать 36 тысяч км, платформе в лучшем случае понадобится несколько суток. Значит за год один лифт выведет несколько десятков "порций" груза. Какова будет масса одной порции?

В текущем "базовом" варианте масса подъемника ~20 тонн, скорость ~200 км/ч, время в пути ~8 суток. Таким образом, общий грузопоток на орбиту составляет ~1000 тонн в год - ровно столько сейчас выводится традиционными средствами. Стоимость доставки должна быть несравненно ниже (говорят о 250$/кг, в реальности наверно будет ближе к 500-1000$/кг), но надо также понимать, что лифт имеет свою область применимости. Им хорошо возить спутники на ГСО или как пращой выкидывать грузы на межпланетные траектории или к Луне, но для выведения низкоорбитальных систем лифт напрямую использовать нельзя. Минимальная высота, при которой отделяемый груз станет орбитальным спутником Земли, составляет ~23000 км. Для вывода спутника например на ССО необходимо понижать этот апогей и менять плоскость орбиты маневрами в атмосфере, то есть нужна какая-то фиговина с качеством и теплозашитой.
Мне кажется, если вообще дойдет до этого дело, лифт будет использоваться неким международным консорциумом для работы на ГСО и полетов к Луне и Марсу, а обслуживанием национальных интересов (разведка, ПРО и тд) будут как и прежде заниматься РН. Едва ли кто захочет отказываться от независимого доступа в космос, пусть даже параллельно и будет существовать альтернативный вариант в 5-10 раз дешевле.

[Awars]

Хм. А какова будет пропускная способность такого лифта? Наколько я понимаю, чтобы проехать 36 тысяч км, платформе в лучшем случае понадобится несколько суток. Значит за год один лифт выведет несколько десятков "порций" груза. Какова будет масса одной порции?

В текущем "базовом" варианте масса подъемника ~20 тонн, скорость ~200 км/ч, время в пути ~8 суток. Таким образом, общий грузопоток на орбиту составляет ~1000 тонн в год - ровно столько сейчас выводится традиционными средствами. Стоимость доставки должна быть несравненно ниже (говорят о 250$/кг, в реальности наверно будет ближе к 500-1000$/кг), но надо также понимать, что лифт имеет свою область применимости. Им хорошо возить спутники на ГСО или как пращой выкидывать грузы на межпланетные траектории или к Луне, но для выведения низкоорбитальных систем лифт напрямую использовать нельзя. Минимальная высота, при которой отделяемый груз станет орбитальным спутником Земли, составляет ~23000 км. Для вывода спутника например на ССО необходимо понижать этот апогей и менять плоскость орбиты маневрами в атмосфере, то есть нужна какая-то фиговина с качеством и теплозашитой.
Мне кажется, если вообще дойдет до этого дело, лифт будет использоваться неким международным консорциумом для работы на ГСО и полетов к Луне и Марсу, а обслуживанием национальных интересов (разведка, ПРО и тд) будут как и прежде заниматься РН. Едва ли кто захочет отказываться от независимого доступа в космос, пусть даже параллельно и будет существовать альтернативный вариант в 5-10 раз дешевле.

не будет.
либо будет одна империя и один контроль за лифтом, либо ничего не будет. с потерей америкой мирового господства    шансы на создание такой системы стремятся к 0.
кстати это уже было.....вавилонская башня называлось.....

[KBOB]

Кажись научились делать трос из нанотрубок.
http://www.physorg.com/news151938445.html

Currently, the Cambridge team can make about 1 gram of the new carbon material per day, which can stretch to 18 miles in length. Alan Windle, professor of materials science at Cambridge, says that industrial-level production would be required to manufacture NASA's request for 144,000 miles of nanotube. Nevertheless, the web-like nanotube material is promising.
"The key thing is that the process essentially makes carbon into smoke, but because the smoke particles are long thin nanotubes, they entangle and hold hands," Windle said. "We are actually making elastic smoke, which we can then wind up into a fiber."

В настоящее время в кембридже могут выпускать до 1г нанотрубок в день и изготавливать из них 18 миль троса ежедневно.
http://nextbigfuture.com/2009/01/alan-windle-past-carbon-nanotubes.html

Strength 9 GPa in centimeter lengths which they are scaling to meter lengths and 10GPa in a few months and to industrial scale in a few years This material is 2.5 times stronger than Spectra 2000 (by strength/weight) and four times stronger than Kevlar.

Материал в имеет в 4 раза большее соотношение прочность/масса, чем кевлар.

В статье
http://en.wikipedia.org/wiki/Tether_propulsion
приведена таблица прочности различных потенциальных материалов для троссовых систем.

[sychbird]

Кажись научились делать трос из нанотрубок.
http://www.physorg.com/news151938445.html

Currently, the Cambridge team can make about 1 gram of the new carbon material per day, which can stretch to 18 miles in length. Alan Windle, professor of materials science at Cambridge, says that industrial-level production would be required to manufacture NASA's request for 144,000 miles of nanotube. Nevertheless, the web-like nanotube material is promising.
"The key thing is that the process essentially makes carbon into smoke, but because the smoke particles are long thin nanotubes, they entangle and hold hands," Windle said. "We are actually making elastic smoke, which we can then wind up into a fiber."

В настоящее время в кембридже могут выпускать до 1г нанотрубок в день и изготавливать из них 18 миль троса ежедневно.
http://nextbigfuture.com/2009/01/alan-windle-past-carbon-nanotubes.html

Strength 9 GPa in centimeter lengths which they are scaling to meter lengths and 10GPa in a few months and to industrial scale in a few years This material is 2.5 times stronger than Spectra 2000 (by strength/weight) and four times stronger than Kevlar.

Материал в имеет в 4 раза большее соотношение прочность/масса, чем кевлар.

В статье
http://en.wikipedia.org/wiki/Tether_propulsion
приведена таблица прочности различных потенциальных материалов для троссовых систем.

Отмеченный оранжевым пасаж заставил открыть рот. Выкладываю полностью англоязычное сообщение.

Ever since it was first popularised by Arthur C Clarke, the idea of a "space elevator" has languished in the realms of science fiction. But now a team of British scientists has taken the first step on what could be a high-tech stairway to heaven.
Spurred on by a $4m (?2.7m) research prize from Nasa, a team at Cambridge University has created the world's strongest ribbon: a cylindrical strand of carbon that combines lightweight flexibility with incredible strength and has the potential to stretch vast distances. The development has been seized upon by the space scientists, who believe the technology could allow astronauts to travel into space via a cable thousands of miles long — a space elevator.
They predict the breakthrough will revolutionise space travel. It has a point, though at this stage it is still a tenuous one. Such an elevator could potentially offer limitless and cheap space travel. At a stroke, it would make everything from tourism to more ambitious expeditions to Mars commercially viable. The idea couldn't come too soon for Nasa, which spends an estimated ?308m every time the shuttle blasts off, not to mention burning about 900 tons of polluting rocket fuel.
The American space agency is already staring at a black hole in its finances that means it will not replace its ageing shuttle fleet — due to retire in 2010 — until 2014 at the earliest. Without its own transport, Nasa has recently contracted private firms such as SpaceX, headed by Elon Musk, the internet entrepreneur, to provide transport to and from the International Space Station. The idea of an elevator could solve the problem — although perhaps not quickly enough for Nasa.

The Cambridge team is making about 1 gram of the high-tech material per day, enough to stretch to 18 miles in length. "We have Nasa on the phone asking for 144,000 miles of the stuff, but there is a difference between what can be achieved in a lab and on an industrial level," says Alan Windle, professor of materials science at Cambridge University, who is anxious not to let the work get ahead of itself.
Enthusiasts say space elevators will be able to lift material more than 22,000 miles into orbit for as little as ?300 per pound weight, compared with about ?14,000 per pound using existing rockets. That would open up the possibility of tourists visiting a sky hotel in orbit, with a view previously enjoyed only by astronauts. It would also allow for far cheaper travel to the moon and planets since most of the energy required by rockets is used simply to escape Earth's gravity.
The concept of a lift into space was first proposed in 1895 by Konstantin Tsiolkovsky, a Russian scientist who was inspired by the Eiffel tower. The idea continued to be batted around in scientific circles until the late 1970s when Clarke based his novel The Fountains of Paradise on the idea. In it he asked: "If the laws of celestial mechanics make it possible for an object to stay fixed in the sky, might it not be possible to lower a cable down to the surface and so establish an elevator system linking Earth to space?"
At the time the answer was a resounding "no", and Clarke admitted the idea would be met with laughter for years to come, but over the past decade the concept has moved from the fringes of the scientific establishment towards the mainstream.
The theory sounds plausible: a cable is extended up to a station 22,245 miles into space — the point at which satellites stay in geostationary orbit — and kept under tension by the competing forces of gravity on Earth and the outward centrifugal acceleration at the platform end. The cable then extends a further 40,000 miles into space to a counterweight that helps keep the whole structure stable. An elevator is attached and powered up the cable much like a train on a celestial track.
The idea is still in the realms of science fiction, and no one is expecting it to become a reality for at least another decade, but the concept is gaining currency. Last year saw the formation of the International Space Elevator Consortium, an independent group designed to promote the idea.
Nasa has pledged $4m over five years from its Centennial Challenges programme to the Elevator: 2010 competition. The contest challenges teams to build working scale models of an elevator that can travel 1km vertically upwards at a minimum speed of 2 metres per second. The best performance so far is just 100 metres at a speed of 1.8 metres per second. The next challenge is scheduled for April.
"We are talking about something totally different from the conventional concept of space travel," says Ben Shelef, chief executive officer of the Spaceward Foundation, Nasa's partner in the project. "This is not about three astronauts on a special mission, it is about hundreds of tons a day being lifted into orbit. I often say that we shouldn't be dealing with Nasa on this, we should be dealing with the US Department of Transportation."
Shelef's plans have big long-term goals. "It will start with supplies, but many of the world's problems are due to overcrowding so eventually we see the elevator as a way of shifting human life off Earth and into space."
Given the distance any cable would have to stretch and the stresses it is under at the top to support its own weight, it would need to taper as it reaches Earth. A conventional cable that is one strand thick at Earth level would therefore be about as wide as the whole planet at 22,000 miles. And this is the problem the Cambridge team thinks it may have solved.

The discovery in the 1990s of "nanotubes" (a cylindrical version of carbon) meant that for the first time a material strong and light enough was possible. However, these nanotubes proved too brittle to be formed into long strands. The Cambridge team has found a way of combining separate nanotubes into web-like structures that bind to form longer strands.
"The key thing is that the process essentially makes carbon into smoke, but because the smoke particles are long thin nanotubes, they entangle and hold hands. We are actually making elastic smoke, which we can then wind up into a fibre," says Windle.
He also suggests the technique has enormous possibilities — many of them more mundane — for everything from bulletproof vests to car manufacture. However, it is the possibility that it could be used for a space elevator that excites him. "It is an eye-catching idea, and you have to aim high," he says, adding that the creation of material strong enough for such an idea is about five to 10 years away.
The team's results were outlined at a conference last month in Luxembourg, which gathered together hundreds of futurists, Nasa researchers and representatives of the European Space Agency. John Winter of EuroSpaceward, the agency that organised the conference, says the advance proves the idea of stretching a cable, or tether, from the Earth to a station in space, along which a vehicle can travel, is closer to becoming a reality than previously thought.
"The biggest problem has always been finding a material that is strong enough and lightweight enough to stretch tens of thousands of miles into space," says Winter. "This isn't going to happen probably for the next decade at least, but in theory this is now possible. The advances in materials for the tether are very exciting."

[KBOB]

Отмеченный оранжевым пасаж заставил открыть рот. Выкладываю полностью англоязычное сообщение.

Выкладывайте сразу перевод.

[zyxman]

Выкладывайте сразу перевод.

А чего там выкладывать?
- Вся суть заметки (если не считать блестящих перспектив в стиле НьюВасюки), что научилисть производить "паутину" из сплетенных нанотрубок, прочность которой 10GPa, что вобщем примерно на уровне лучших доступных материалов (сталь вроде дает до 9GPa).
Теоритически этого уже достаточно чтобы сделать космический лифт на луне, а для лифта с земли нужно больше 100GPa.
Масса самого тросса в любом случае гигантская - тысячи тонн, так что ждать прийдется долго даже если необходимые материалы и технологии уже будут..