Космический лифт. Записки обнаруженные при раскопках

1.

Космический
лифт
Записки
обнаруженные
при раскопках

2.

• Предпосылки для создания космического лифта
• Орбита и размер троса – задача для однородного троса
• Снижение длины троса - расчет массы противовеса
• Необходимая прочность троса – из чего сделать трос?
• Как сделать массу троса минимальной?
• Расчет – массы нагруженного троса
• Вопросы для дальнейших исследований

3.

История вопроса - в литературе описывается два случая
успешной реализации проекта космического лифта
К.Э.Циолковский 1895 г
Карл Фридрих Иероним фон
Мю́нхаузен ок 1744 г1
Джек Сприггингс, 1734 год2
В обоих случаях материалом троса служило углеродное волокно естественного происхождения
Оба случая в научной среде считаются недостоверными
В 1895 году идею космического лифта предложил Циолковский, но лифт он так и не построил

4.

В чем преимущества и недостатки лифта?
• Экономия топлива –
• ракета необходимо расходовать топливо на подъем ракетоносителя и самого
топлива,
• «экономия на кинетической энергии» (ускорения ракета до 1-й космической
скорости –ок 3 км/c на геостационарной орбите)
• Возможность рекуперации энергии при движения груза вниз с орбиты
• Возможность вывода ракет за пределы земных орбит
• Недостатки
• Сложная большая конструкция, требуется вывод на орбиту большой массы
дорогостоящих материалов – требуется минимизация этой массы
• Высокие требования к прочности материалов
• В случае обрыва троса – он обернется вокруг Земли5

5.

Какие задачи необходимо решить?
1. На какой орбите должен
находится трос и какой он
должен быть его длины?
4. Какой должна быть толщина и
масса нагруженного троса для
подъема груза на орбиту?
2. Каким должен
быть противовес?
3. Как сделать массу
ненагруженного троса
минимальной?

6.

• Предпосылки для создания космического лифта
• Орбита и размер троса – задача для однородного троса
• Снижение длины троса - расчет массы противовеса
• Необходимая прочность троса – из чего сделать трос?
• Как сделать массу троса минимальной?
• Расчет – массы нагруженного троса
• Вопросы для дальнейших исследований

7.

1 шаг. Решим общую задачу: предполагая трос однородным с массой m, зная расстояние r1 до
ближайшего к центру Земли конца троса, найдём такое расстояние r2 от центра Земли до дальнего конца
троса, чтобы трос вращался вокруг Земли с угловой скоростью w Земли, т.е. геостационарно висел над
одной точкой над поверхностью Земли (на экваторе).
1
Для части троса выше
геостационарной орбиты
баланс сил направлен от
Земли – эта часть троса
служит противовесом
Потенциал поля гравитации и центробежных сил в зависимости от высоты над
поверхностью земли (км) 3
-
-
20 000
40 000
60 000
-10000 000
Часть троса до
геостационарной орбиты
притягивается к земле
-20000 000
-30000 000
-40000 000
-50000 000
-60000 000
-70000 000