Pregunta:
¿Podría ser práctico y útil un ascensor de espacio parcial?
Paul A. Clayton
2013-07-17 19:14:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

¿Sería práctico desde el punto de vista tecnológico y económico construir y operar un ascensor espacial que solo proporcionara transporte entre trayectorias orbitales inferiores y superiores?

Tal mecanismo solo evitaría algunos los problemas con un elevador de órbita de superficie fijo e introducirían otros problemas, como la necesidad de atracar con una plataforma que se mueve a una velocidad diferente a la velocidad orbital local.

Algo relacionado

¿Qué barreras tecnológicas debemos superar para construir un ascensor espacial?

¿Métodos de propulsión distintos de los cohetes para salir de la atmósfera terrestre? ( SF La respuesta menciona un "elevador espacial parcial" que une una plataforma con acceso para aviones a LEO).

Otro modelo propuesto es usar una correa giratoria en órbita, para engancharse a una carga útil en una órbita más baja y rotarla hacia una órbita más alta, transfiriendo el impulso en el lanzamiento también.
Tres respuestas:
#1
+18
PearsonArtPhoto
2013-07-17 19:40:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En resumen, no. La razón es que la parte más difícil de llegar al espacio es llegar a la órbita terrestre baja. Como dice el refrán, una vez que haya hecho eso, estará a medio camino de cualquier lugar.

Sería difícil hacer que el ascensor se quede en lugares no anclados. Además, afectaría a la velocidad necesaria para llegar a cada una de estas ubicaciones y, al final, no sería muy práctico.

Dado esto, lo más práctico que se podría hacer en este sentido sería construir una plataforma muy grande en la cima de una montaña y elevar el objeto a la cima de la plataforma para lanzarlo. Eso proporciona muy pocos beneficios teóricos, aunque reduce la resistencia al viento y demás.

Existe, sin embargo, un sistema que podría ayudar una vez que haya obtenido la órbita, utilizando amarres magnéticos. No me molestaré en explicar toda la física, pero te señalaré Space Tethers, que lo analiza más a fondo, y también proporcionaré un gráfico de su sitio web que lo demuestre más.

enter image description here

Muy interesante: no sabía sobre ese enfoque de "usar la Tierra como estator, atar como rotor". Por supuesto, TANSTAAFL, uno necesitaría producir electricidad para la corriente de conexión de alguna manera, pero eso sigue siendo mucho más ordenado que los chorros de iones o similares.
Intentaron producir energía utilizando la tierra como estator una vez en una misión del transbordador espacial, pero el cable se rompió. http://science1.nasa.gov/missions/tss/
@SF. Vela solar para elevar la órbita >> correa magnética / conductora en 'modo generador' para producir electricidad, almacenada a bordo (volantes sin fricción o supercondensadores) >> retroalimenta la corriente en la correa en 'modo motor' para maniobrar contra el campo geomagnético. 'Tan fácil como Pi', ¿verdad?
@hunter2: Teóricamente. En la práctica, la vela solar es muy, muy débil: para levantar algo tan masivo se necesitan muchos km ^ 2. Además, no funcionaría a la sombra de la Tierra y empujaría en lugar de tirar cuando estuviera en el lado del Sol; solo funcionaría durante las mañanas y las noches. Sería más eficiente simplemente alimentar el cable a través de células solares para que se mueva.
@SF. Sí, supongo. Hasta cierto punto, al menos, es concebible que en algún momento tenga sentido construir / desplegar una vela * enorme * en lugar de una gran variedad de paneles (especialmente si está haciendo los paneles en la Tierra con aproximadamente métodos). Yendo por el otro lado, tal vez sería útil para micro-sats, pero luego podría arreglárselas con algún tipo de batería / celda de combustible (y acoplarse con una nave nodriza para recuperación o reabastecimiento) (o PV, pero el punto era que para un asiento pequeño, no necesitarías una vela demasiado grande y loca).
Si su destino es LEO, entonces una correa orbital no ayuda mucho. Si su destino es GTO, LTO o MTO, una correa orbital puede ofrecer una GRAN ventaja. Dado que la fracción de masa de las etapas superiores funciona al 50% o menos, el refuerzo de una segunda etapa sin combustible para cohetes duplica efectivamente la carga útil de su propulsor de tierra a LEO. Hay muchos conceptos de atadura; cada uno debe ser evaluado de forma independiente, lo que hace que su pregunta sea demasiado amplia y cualquier respuesta simple sea intrínsecamente defectuosa. Si se pudiera implementar cualquiera de los conceptos de anclaje propuestos, el costo de lanzamiento más allá de LEO se reduciría enormemente.
Link ahora está muerto. :(
Scott Manley proporciona información sobre el lanzamiento desde una montaña. https://www.youtube.com/watch?v=RsbDRDFVObE
#2
+10
SF.
2013-07-17 19:46:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Práctico y útil, sí. ¿Económicamente viable o tecnológicamente posible? No estoy seguro.

Seguramente no requeriría tantos materiales tan increíblemente duraderos como el "ascensor completo". Los aviones propulsados ​​por motores a reacción son mucho más baratos y más fáciles de construir y operar que los vehículos propulsados ​​por cohetes. Una vez en LEO, cualquier vehículo puede activar la propulsión de bajo empuje y baja energía como una vela solar y salir del pozo de gravedad de la Tierra a una fracción del costo de la propulsión a chorro correspondiente. Básicamente, eso proporcionaría los beneficios del ascensor espacial en la parte del viaje donde sus beneficios son más importantes: entre la atmósfera (donde funcionan los motores a reacción) y el LEO (donde funcionan los motores orbitales). Actualmente esa brecha se salta con propulsores de cohetes que son simplemente extremadamente costosos.

Eso es mucho por los beneficios. Ahora, para los problemas. Dejando de lado los problemas de llevar varios cientos de kilómetros de una cuerda espacial a la órbita (hemos estado allí con un ascensor espacial clásico), tenemos una resistencia de aire real y ningún ancla que la tire y proporcione energía, además el vehículo subido lo derribaría. Esa cosa no se sostendría a sí misma como un ascensor espacial clásico, requeriría su propia propulsión para mantenerse a flote. (OTOH, el combustible para dicha propulsión podría ser entregado por los mismos aviones, y podría ser cualquiera de los nítidos "motores orbitales", sin necesidad de los molestos cohetes). Habría todo el problema de acoplar la carga útil en la estratosfera a velocidades supersónicas. No estoy seguro de la meteorología de la estratosfera, pero creo que podría ser problemático (aunque no peor que contra el clásico ascensor espacial). Y, obviamente, el costo de uso sería considerablemente más alto que el de un ascensor clásico que podría usar motores eléctricos eficientes para llevar la carga útil desde tierra mucho más allá de la órbita geoestacionaria, mientras que los jets son un orden de magnitud más baratos que los cohetes, los motores eléctricos dejan a los jets muy atrás en términos de energía. eficiencia = costo de operación.

Un problema más: la propulsión activa no puede fallar durante períodos de tiempo prolongados. En el caso de un ascensor clásico, se quedaría allí completamente inerte sin problemas. En el caso del parcial, caería. Si se necesitan reparaciones prolongadas, podría impulsarse a una órbita más alta, tan alto como sea necesario, y repararse allí con el tiempo, pero las fallas inesperadas simplemente lo destruirían.

Algunas cosas a considerar: 1) si cada libra requerida por el gancho elevado (ver mi respuesta) compensa varias libras requeridas por otros vehículos, necesita menos material neto. 2) No es necesario colocar el gancho del cielo donde experimentaría resistencia o necesitaría un reinicio. 3) La energía que transfiere el gancho del cielo se puede reponer mediante propulsión eléctrica solar, que es muy eficiente (alto ISP) y requiere muy poca masa de reacción.
@Erik re: # 2, la ISS necesita un impulso, por lo que creo que es justo asumir que una correa orbital / orbital (LEO) también lo haría
La ISS está en una órbita muy baja, por lo que el Transbordador pudo llegar a ella. Puede estar en un LEO más alto y no necesitar un reinicio con tanta frecuencia.
@Erik: cuanto más baja sea la órbita, más útil será la cuerda. Había otra pregunta en algún lugar que enumeraba los costos de energía de varias partes del viaje, Earth-LEO era tan costoso como LEO-Moon. Cuanto más bajo lo pones, más útil es.
Es verdad. Una atadura más alta exige un mayor rendimiento del vehículo de lanzamiento.
#3
+7
Erik
2013-07-19 03:01:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Esta es una idea muy práctica y útil. A menudo se le llama skyhook y el artículo de Wikipedia tiene mucha información útil y enlaces al respecto.

Probablemente el rasgo más útil de un skyhook es su potencial para almacenar el impulso orbital sobre tiempo a través de propulsión eléctrica y transferirlo rápidamente a una nave espacial "enganchada", lo que reduce la necesidad de propulsor y la masa asociada.

Llegar a LEO es la parte más difícil para ingresar al espacio y eso se aplica a la combustible que necesita para ir más allá de LEO. Entonces, algo que podría reducir esto es muy valioso.

El mayor desafío aquí probablemente sea conectar un vehículo en una trayectoria suborbital hasta el final del gancho celeste. La cita no sería difícil, pero sospecho que solo tendrías una oportunidad.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
Loading...