Ecteinascidin schreef op zaterdag 18 juni 2005 @ 15:24:
Jammer dat een ruimtelift tot voorbij de geostationaire baan moet om te ontsnappen aan de aardse zwaartekracht. Dat is dus 54.000 km en niet enkele 100den
[
afbeelding]
[edit]
Een lift van 400 km hoog zal dus zijn eigen gewicht moeten zien te dragen, niet mogen omvallen en op den duur alsnog terugvallen in de atmosfeer. En dan nog moet je steeds brandstof omhoog slepen.
Leuk plaatje van een ruimtelift! Om te beginnen is een geostationaire baan maar 22000 mijl (Dacht ik. Ik ga het even niet weer uitrekenen) van het oppervlak van de aarde verwijderd en dat is maar 35000 km. . .eventjes 19000 km minder. . .het probleem wordt ietsjes gemakkelijker

. Dan is er nog de vraag of een ruimtestation op die hoogte wel ooit nodig zal zijn.
Maar goed, is het haalbaar om een dergelijke lift te bouwen?
Ruim 30 jaar geleden hebben we op de universiteit eens een berekening gemaakt (onderdeel van een toets) om de dikte van een dergelijke
kabel te berekenen om het eigen gewicht te dragen. Ik weet het antwoord niet meer maar het was ondoenlijk dik (voor hoogwaardig staaldraad zoals een pianosnaar) dat we het idee voor de lift wel in de afvalbak konden gooien (de dikte loopt exponentieel op van 0 tot de dikte aan het ruimtestation). Ten eerste is een berekening van een kabel alleen niet genoeg; Het grootste probleem is een manier te vinden om een dergelijke constructie op te bouwen: er is geen uitvoerbare mogelijkheid om dat te doen omdat de evenwichtsposities van de verschillende delen van de uiteindelijke constructie verschillende evenwichtssnelheden heeft. De
contramassa die het zaakje in evenwicht moet houden heeft een langzamere omloopsnelheid dan het ruimtestation. De kabel delen(zoiets kan je niet in 1 stuk op de grond samenstellen en even omhoog hijsen) hebben een grotere omloop snelheid dan het ruimteschip.
De fabricagemethode zou ongeveer als volgt moeten gaan:
1. Het ruimteschip bouwen met aankooppunten voor de "kabel" naar de aarde en "kabel" naar de contramassa . . .uiteraard is dat deel van de "kabel" naar de contramassa zelf ook contramassa.
2. De "kabels" naar buiten toe en naar de aarde toe
gelijktijdig opbouwen zodat er altijd een dynamisch evenwicht is. Gezien het feit dat aan de opbouwpunten van de "kabels" er geen evenwichtssnelheid is zou een Shuttle het bouwmateriaal moeten afleveren
terwijl de raketaandrijving een compensatiekracht uitoefent. . .bijvoorbeeld als er een lading tussen het ruimteschip en de aarde aangekoppeld dient te worden moet dat gebeuren op een baansnelheid welke lager is dan de evenwichtssnelheid op dat punt. De Shuttle dient dus met zijn raketmotoren in werking (uitlaat naar de aarde toe gericht) de lading moeten afleveren op
precies het zelfde moment dat aan de contramassa-zijde dit ook gebeurd. Doe je dat niet op precies het zelfde moment dan raakt het gehele zaakje uit evenwicht en vliegt het zootje naar een elliptische baan, tenzij het ruimteschip zelf alle storende krachten kan corrigeren.
Vergeet het maar.
De enigste werkbare methode zou zijn om eerst de ladingen naar het ruimteschip te brengen en vandaar uit, precies gelijkertijd, “kabel”-delen langs de reeds bestaande kabels naar de uiteinden te transporteren en ze aan te koppelen op een manier zodat het geheel tijdens het transport in evenwicht blijft. Dit is ook geen fluitje van een cent maar is in principe mogelijk.
Daarnaast zijn er nog een aantal "problemen" die opgelost moeten worden:
3. Het aanknopingspunt op de aarde dient nogal strek te zijn om differentiële krachten op te vangen van
bewegingen in het aardoppervlak. . . de eb en vloedkrachten op de aarde zijn enorm en dat zou positieverschuivingen van de gehele constructie veroorzaken met de bijkomende krachten die er ontstaan;
4. De "kabel" constructie, ongeacht dat het voor ons zeer massief zou ogen zou in principe een
string zijn welke grote flexibiliteit zou hebben (vergelijkbaar met een string dat vanuit een boorplatform in de aarde boort). . .beschouw het maar als een
draadje dat niet alleen zeer gemakkelijk zal kunnen buigen maar ook zeer elastisch is in de lengterichting zodat er vanuit bepaalde bewegingen longitudinale resonantietrillingen kunnen ontstaan. . .vang die maar een op! Natuurlijk kan de "kabel" ook nog eens als een pianosnaar gaan trillen.
5. De lift moet ook nog eens bekrachtigd worden om op te stijgen. Dit moet vanuit de aarde gebeuren. De "kabel" zal dus uitgerust moeten worden met elektrische voedingskabels. . .extra gewicht dus dat het bouwwerk dikker zal maken. Je kan uiteraard een raket-litft bedenken maar dan heb je de "kabel" niet nodig. De lift-krachten trekken het ruimteschip op een gegeven moment naar beneden. . .dit zou je moeten compenseren omdat er anders omloopbaan afwijkingen ontstaan.
6. Het transport over 35000 km. Op 1000 km/uur gemiddeld duurt een reisje 35 uur en dient de topsnelheid ongeveer 2000 km/u te zijn. Versnellen in 17 uur van 0-2000 km/uur---->3,3 g. . . wel OK voor een vrachtlift.
7. Als de lift omhoog gaat ontstaan er coriolis-krachten
haaks op de kabel omdat de lift op elk moment tangentieel moet versnellen. Dit veroorzaakt een "knik" in de kabel en dat zal ook de positie van het ruimtestation beïnvloeden.. . .met de gevolgen dat de "kabel" een lastige hoekverdraaiing met het aardoppervlak zal krijgen. . . met de nodige problematiek om zoiets op te vangen. Het verkrijgen van deze tangentiële snelheid van ~ 3000 m/s op de positie van het ruimteschip vergt 4,5 Megajoule/kg aan kinetische energieopbouw. Deze energie kan je niet aan het ruimteschip onttrekken en moet dus vanuit de lift zelf geleverd worden naast de energie wel nodig is om de vracht 35000 km omhoog te duwen van 1 g aan het aardoppervlak naar ongeveer 0,025 g op de positie van het ruimteschip. Deze twee energiecomponenten tel je dan op om de totale energiebehoefte van de lift te berekenen. De gravitatie energie van het naar de aarde terugvallen zou je gedeeltelijk terug kunnen winnen maar de energie welke nodig is om de netto tangentiele snelheid van 2540 m/s terug te brengen naar ongeveer 0 m/s (matching de snelheid aan het aardoppervlak) moet je opnieuw leveren.
8. Ik neem even aan dat er in een dergelijk lift geen mensen vervoerd zullen worden: dus geen extra gewicht voor sanitaire benodigdheden en voedsel transport.
Een Ruimtelift is zelfs voor vrachtvervoer niet haalbaar.