Vesmírný výtah

Primary tabs

Karel Tvrdík:
MEK příspěvek #1898Reaguji na článek v Space portalu o kosmickém výtahu. Je mi divné, že zmíněné technické překážky neuvedly jednu myslím největší překážku, a to je rozkmitání lana. Není mi jasný realizovatelný způsob, jakým by bylo možné udržet potřebnou stabilitu a zabránit rozkmitání, nevíte o tom někdo něco podrobnějšího ? Podle mě jde opravdu spíše o sci-fi.

MEK příspěvek #1899Vážený pane Tvrdíku,zrovna jsem se včera o tom zmiòoval o dvě diskuze dříve: nelze realizovat jako lano, protože při pohybu nahoru (nebo dolů) začnou působit Coriolisovy síly, tedy při stoupání jdete na větší než zemský poloměr při zachování úhlové rychosti otáčení, tedy začne působit boční síla, která bude tlačit lano, aby se namotalo na Zemi.Shrnuto, buď by to musel být pevný nosník ukotvený do Země, nebo by se s jedním pohybem hmoty nahoru stejná ve stejném místě vždy pohybovala dolů, nebo by jste musel použít reaktivní pohon, který by Vám dodával rychlost v radiálním směru !ing. Pavel Nedbal

MEK příspěvek #1900Problémů kolem kosmického výtahu je přirozeně celá řada. Nejzávažnější bude experimentálně zjistit, zda ony trubicové nanostruktury budou vyhovovat požadavkům na konstrukci kabelu potřebné délky (asi více než jen 30 000 km na GEO, to co je navíc stabilizuje kabel v napnutém stavu). Zatím nevím, jaký bude celkový průměr kabelu, vyrobeného z několika pramenů, jistě bude několik kabelů. Co se týče kmitání lana, myslím, že to napadlo již Clarka, který uvažoval kabinu vybavenou stabilizačními motorky, které by příčné kmity tlumily. Problém stability jiste bude studován, lze jej nasimulovat na počítači. Stále ale myslím, že principiální problém je materiál. Trubicové nanostruktury jsou velice perspektivní ( po tuze a diamantu je to třetí modifikace uhlíkové struktury je o tom spousta článků na ScienceWorldu). Problém tedy je výroba dlouhých nanotrubic (říká se jim nanotrubice, nebo mají průměr řádově nm), ale i v tomto směru se dělají jisté pokroky (trochu zmíněné v článku o pohonech na MEK). Dále lano musí být odolné proti vlivu záření (prochází permanentně van Allenovými pásy). Co se týče vlivu kyslíku, třeba by se to dalo řešit pokrytím kabelu ochrannou vrstvičkou SiC, stejně jako dlaždice tepelné ochrany raketoplánu na přídi a na náběžných hranách křídel. Realizace výtahu nebude tedy ihned. LL

MEK příspěvek #1901Asi jste, pane Lejčku, nestačil přečíst předchozí příspěvek -nejde to, a to ne kvůli materiálu.P.N.

MEK příspěvek #2243 - reakce na příspěvek #1901Možná máte pravdu a možná se váš výrok ocitne vedle výroku šéfa jednoho patentového úřadu z roku 1900: "Všechno už bylo vynalezeno!"

MEK příspěvek #1902> nejde to, a to ne kvůli materiáluTak tomu příliš nerozumím. Chápu, že při pohybu nahoru (nebo dolů) bude působit jistá boční síla. Ale vzhledem k celkové hmotnosti lana (řádově stovky tun) a celkovému napětí, které v lanu bude, si myslím, že by to mohlo být zvládnutelné (stejně jako případné kmitání).Rozhodně to lano nemá šanci se "namotat na Zemi". To už by spíš mělo mít tendenci "urvat se ze základny na zemi".Ta část lana, která je nad GEO, je tam hlavně pro vyvážení, takže konec lana u země může (teoreticky) viset metr nad zemí a vůbec se jí nedotýkat. Může ale také končit až na zemi s definovaným tahem od země, či do země. Tento tah lze (teoreticky) regulovat i pozemním zařízením a tím tlumit případné vznikající kmitání.Také zatím vidím hlavní problém v materiálu, protože i lano z uhlíkových nanotrubic (nanotrubice) bude dost blízko své pevnosti v tahu (a to jen při pouhém volném visení).Pokud není firma HighLift jen vějičkou na akcionáře, tak má před sebou opravdu těžkou práci. Když se ale někomu chce to zkusit, tak proč vlastně ne?

MEK příspěvek #1903Vážení diskutující kolem kosmického výtahu, nestačím se opravdu divit:Poslechněte si prosím píseò z roku 1978 brněnské skupiny Progres 2 (Na LP/CD s dodnes nedoceněnou art-rockovou operou ,,Dialog s vesmírem,,) s názvem ,,Země 2555,,,kde se v textu zpívá...,,na stříbrných raketách.....výtah stoupá na Měsíc,,atd...V takovýchto časových dimenzích roku 2500 a výše se pohybujete..to si uvědomte.Nasimulovat na počítači lze ledasco, ale realizace kosmického výtahu je opravdu ve hvězdách!!!!Připadá mi to stejně nereálné jako podvodné prodeje pozemků na Měsíci.Dnešní kosmonautika se potýká s tím jestli se raketoplánům při startu nerozpadnou lopatky čerpadel paliva a jestli vůbec bude k něčemu ISS, když teď bude jen pro tříčlennou posádku...kolik zaplatí jakýsí poppodvodník aby mohl odstartovat ruský Sojuz...jestli opět příští rok chybou vzniklou z jakýchsi podivných ,,úspor,, v JPL neshoří v atmosféře Marsu další sonda za x desítek milionů dolarů.M.Filip

MEK příspěvek #1904Neviděl bych to tak pesinmisticky, jak nám to pisatel předchozího příspěvku předkládá. Nedostatek financí na výzkum vesmíru je způsoben především jejich rozptýlením. Každá kosmická pseudovelmoc se snaží postavit své rakety, své sondy atd. Schází zde nějaká koordinace, která by tok financí usměròovala lépe. Jinak nesouhlasím, že by tříčlenná posádka na ISS byla málo. ISS bude pracovat nejméně 20 let, možná některé její části budou ve vesmíru i 50 let ( a to už nejpíše natáhnu bačkory).

MEK příspěvek #1907 - reakce na příspěvek #1904Tříčlenná stálá osádka na ISS JE MÁLO o tom není třeba diskutovat. Uvědomme si,že pracovní aktivita lidí v kosmu je oproti pozemské snížena nejméně na polovinu. Pracovat v plném nasazení na Zemi můžete max.10 hodin denně 5 dnů v týdnu, ale v kosmu je to otázka.Práce na ISS není pouze a jen obsluha a realizace jenotlivých experimentů na vědecké bázi, ale též (a to hlavně)obsluha a údržba vlastních přístrojů stanice, které se v tomto prostředí nechovají jako na zemi, dále zdravotní testy a cvičení osádky atd.. Nejstarší díly stanice jsou nyní již 6 a možná víc let staré (od data výroby). V r.1991-1992 v době kdy Mir byl v plném provozu se již začalo mluvit o zastaralosti jeho částí a nutnosti jejich výměny... Podle mě není nedostatek financí v kosmonautice není ani tak způsoben jejich rozptýlením, ale tím, že jde stále o riskantní podnik a tak si každý rozmyslí zda do něho investovat.Představuje si snad kolega p.P.Vojvodík, že se kosmické agentury a firmy ze všech jak on to nazývá pseudovelmocí sjednotí do nějaké nadnárodní kosmické agentury. To mi připomíná utopický socialismus, kterým nás tu krmí současná a minulá vládnocí garnitura.A panu ing.P.Nedbalovi vzkazuji, že je mi od začátku jasné, že kosmický výtah není reálný. Jasné je to doufám všem!!M.Filip

MEK příspěvek #1905Škoda, že to nejde, a ještě větší smůla je v tom, že na to v NASA také nepřišli, proto např. na adrese http://www.eurekasci.com/SPACE_ELEVATOR/Phase1_Report/chapter1.htmlo tom píší spousta podrobností (dokonce pochopili, že to nejde budovat ze Země, proto chtějí pouštět lano z geostacionární družice a současně protiváhu nad GEO tak, aby těžiště zůstavalo na GEO). Nechápu proto, že si tedy neudělali nějaký výpočet, potvrzující či vyvracející možnost realizace tohoto nápadu. Osobně se nechci přít, zda je kosmický výtah možný či nikoliv. Přesto asi se asi NASA ještě nějakou dobu bude vlečenými družicemi zabývat. Experimentování s některými nápady může případně přinést nečekané výsledky v jiných oblastech (ale také nemusí). LL

MEK příspěvek #1906Panu Lejčkovi je to už jasné, proč to nejde -tedy pro pány Filipa a Vojvodíka a taky pro NASA :) 1)jednoduše: když se budete zvedat nahoru po laně, něco Vám musí dodat vyzvednutím na geostacionární dráhu orbitální rychlost (z původní obvodové rychlosti Země na rovníku), neníliž pravda ? A to v kolmém směru na lano, že ?2)složitěji: v=vo.R/Rz kde v je rychlost tělesa spojeného se Zemí, vo obvodová rychlost otáčení Země na rovníku, R vzdálenost tělesa od středu Země, Rz rovníkový poloměr Země. Pak dv=vo.dR/Rz=vo.Z.dt/Rz, kde Z je rychlost zdvihu, dt diferenciál času. Z toho jednoduše:zrychlení kolmé k lanu a=dv/dt=vo.Z/RzVelikost tohoto zrychlení (a po vynásobení zvedanou hmotou boční síla)závisí na rychlosti zdvihání, ale je jedno, jestli zdviháme pomaleji, nebo rychleji - součin zrychlení a času bude při jakékoliv rychlosti zvedání stejný a tedy také stejné účinky.Na laně se tedy zdvihat nedá, musela by to být pevná tyč, radiální rychlost na orbitu by získala na úkor rychlosti otáčení země.Jasné všem ?ing. Pavel Nedbal

MEK příspěvek #1908>>Reaguji na článek v Space portalu o kosmickém výtahuNemohli byste nekdo napsat url toho clanku? dik.

MEK příspěvek #1909URL článku na Space-portal je http://www.space-portal.net/article.php?sid=329&mode=thread&order=0 .> Na laně se tedy zdvihat nedá, musela by to být pevná tyč, radiální rychlost na orbitu by získala na úkor rychlosti otáčení země. Jasné všem ?Mě tedy ne. Omlouvám se za svou nechápavost, ale proč by to na laně nešlo? To lano se prostě trochu prohne a pak už může něco urychlovat i do boku. Dívám se na to stejně, jako na visící provázek. Pokud začnu urychlovat nějakou jeho část, tak se provázek vychýlí z vertikály, ale ne mnoho (závisí to například na hmotnosti provázku), a pak už urychlování probíhá zcela v rovnováze (žádná rotace).

MEK příspěvek #1910Kmitani lana - pocita se s ukotveni na namorni plosne, neco jako je dnesni SeaLaunch. Kmitani lana bude kompenzovat prave zdvih nebo pokles teto plosiny.Co se tyce sil pusobicich na lano - urcite se ne to nemuzete divat jako na visici provazek, spise jako na provazek poveseny na roztocenem kole, dulezite je, aby kazda cast toho lana mela stejnou uhlovou rychlost. Jak toho dosahnout a jak velkou dochylku dokaze jeste lano vstrebat je otazka dalsiho vyzkumu.

MEK příspěvek #1911Ještě jsem se díval na různé adresy na internetu, např. na www.nasa.gov, zde z vyhledavače na heslo "space elevator" dostaneme nabídku řady článků. Dále jakýsi Bradley C. Edwards, Ph.D. dostal grant od NASA na 6 měsíců, a napsal studii The Space Elevator (http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/pdf/472Edwards.pdf) o asi 80 str. V závěru studie Edwards tvrdí, že nenachází žádný důvod, proč by nešlo kosmický výtah realizovat. Třeba je tam nějaká finta (nestihl jsem si tuto zprávu přečíst). Možná skutečně spustí řadu kabelů a pak je pospojují a dostanou nějakou tužší konstrukci. Taková schemata ostatně v té jeho práci jsou. Možná, že by ale stálo zato do NASA napsat, zda si uvědomují, že po laně zdvihat zátěž nejde. Srdečné pozdravy všem na síti posílá Lubor Lejček

MEK příspěvek #1912Ale pánové,račte se vrátit do školních lavic se trochu doučit fyziku.I kdyby jste měli ten provázek sebevíce napnutý, i když by se dalo říci, že je to tyč, stále je to zavěšeno na jednom bodě a nemá to kam přenášet reakci. Tedy, budeme -li na takovou tyč působit kolmo k ní v kterémkoliv bodě mimo bod závěsu silou, vznikne zrychlení, které povede k tomu, že získá dodatečný setrvačný moment. A protože ten moment působí proti směru otáčení Země, to neznamená nic jiného, že se začne proti Zemi zpomalovat a krásně se na ni navine. Na to nepomůže žádné protizávaží nad geostacionární orbitou.ing. Pavel Nedbal

MEK příspěvek #1913Zdá se mi, p. Nedbale, že Vy při svých úvahách nedoceòujete to protizávaží na druhém konci. Právě ono by mělo zabránit navinutí lana na Zemi. Při dostatečné vlastní hmotnosti vytvoří protizávaží odstředivou sílu, která bude napínat lano a nedovolí mu "navinout se na Zemi".Stáhnul jsem si studii (cca 16MB), o které píše p. Lejček, a zdá se mi, že je zpracovaná celkem obšírně a na vysoké úrovni. Můžete mi , p.Nedbale, vyvrátit její závěry, hlavně co se týče teoretické části (technickou část v současné době pomiòme) ?

MEK příspěvek #1916Vážený pane Káòo,je to velmi jednoduché. Zeměkoule, jak známo, má obvod 40000km a otáčí se jednou za 24 hodin. Tedy obvodová rychlost na rovníku je 463 metrů za sekundu. Ovšem, na laně/tyči vztyčeném kolmok zemi obvodová rychlost vzrůstá, ve výšce například pěti poloměrů od středu země je ovšem pětinásobná, že. Takže je třeba nejen zdvihat, ale ještě i urychlovat v tečném směru, ve směru otáčení Země. No ale protože platí zákon akce a reakce, tak stejně veliká síla, která bude v tečném směru zdvihaný předmět urychlovat, bude zároveò působit proti lanu, ve smyslu brždění jeho rotace spjaté se zemí. Jistě, lano má nějakou hmotnost, protizávaží také, avšak nikoliv hmotnost nekonečnou. A protože nahoře není lano ukotveno, bude na něj působit zrychlení, postupně na jednotlivé úseky dráhy, až na konečné místo zdvihání. Lano je sice napnuto, ale to zrychlení dodá lanu nepřímo úměrně jeho hmotnosti, jistou rychlost, působící proti směru otáčení Země (při sestupu by tomu bylo opačně). A to způsobí, že lano, ani jeho závaží nebude pak mít tutéž úhlovou rychlost jako otáčení Zeměkoule, takže se začne namotávat. Čelit by se tomu dalo například tak, že by součástí zvedaného tělesa byl nějaký reaktivní pohon, který by eliminoval boční síly na lano (těm silám se říká Coriolisovy). Už to sice není tak elegantní, zato účelné. Kdyby bylo to lano s elektrickými vodiči, bylo by vhodné v atmosféře použít nějakou elektromotorem poháněnou turbínu, výš plazmový nebo iontový pohon. Jak jsem již spočítal v příspěvku 1906, zrychlení a=dv/dt=vo.Z/Rz kde vo obvodová rychlost Země v m/s, Z rychlost zdvihu v m/s a Rz poloměr Země v m, dosadíme -li pro rychlost zdvihu 1000m/, dostaneme: a=463.1000/6378000=0,0726m/s2, pro zvedanou kabinu M=10000kg bude působit boční síla F=M.a=726N, na kterýžto tah jistě nebude problém plazmový motor postavit. Možná se Vám ta síla zdá malá, avšak uvědomte si, že touto rychlostí se na geostacionární orbitu budete zdvihat přes 30 hodin. Ale kdyby jste ji nekompenzoval, brzy by jste se opět shledal s matičkou Zemí. Ale poradím Vám ještě: a) kdyby jste na geostacionární orbitě zhotovil pevný prstenec a lana k zemi připoutal na způsob špic na jízdním kole, bylo by to O.K. b) kdyby jste použil ještě jedno šikmé lano, ukotvené co nejdál od prvního (nejlépe skoro o poloměr Země), spojené nahoře s tím prvním, kolmým lanem, tak lze spočítat konečnou hmotu závaží nahoře, podle úhlu svíraného lany, aby bylo kompenzováno zdvihání určité hmotnosti určitou rychlostí po laně kolmém, protože pak lze tento trojúhelník do jisté míry již vnímat jako pevnou část příhradové konstrukce. Ovšem úhel svíraný lany bude dosti malý (základna malá proti výšce), takže síla protizávaží bude muset udržovat v lanech napětí mnohonásobně vyšší, než zdvihaná hmotnost.Po stránce materiálové nemám ke konstrukci výhrady, jestli takový materiál bude možný, nevím. Ale výše uvedená fakta ve studii chybí, proč, to nevím. Ale buďte si jist, že obrátíte -li se např. na učitele fyziky, potvrdí Vám to.S pozdravem ing. Pavel Nedbal

MEK příspěvek #1924Myslím, že tomu rozumím. Děkuji.

MEK příspěvek #1925Kosmický výtah bez zmíněného prstence lze tedy snad teoreticky používat při zásobování již hotové kosmické stanice na geostacionární dráze. Hmotnost nákladu vyneseného na stanici musí být kompenzována hmotností odpadu či lidí vezenými zpět na Zemi. Problémem samozřejmě zůstávají např. kmity lana či ochrana výtahu před nárazy družic a "kosmického smetí".

MEK příspěvek #1927Nemohu souhlasit. Ani samotné lano pro kosmický výtah není nijak nestabilní systém, který má tendenci se zhroutit (roztočit) při sebemenším působení boční síly.Považuji za dostatečně (i experimentálně) prokázané, že gravitační stabilizace kosmických těles funguje. Jakékoliv těleso protáhlého tvaru má tedy tendenci se ustálit delší osou ve směru ke středu Země. V této poloze pak zůstává, přestože na těleso působí vnější rušivé síly. Je to proto, že po vychýlení z rovnovážné (svislé) polohy začne na těleso působit točivý moment (daný rozdílonou gravitační silou na koncích tělesa), který má tendenci vrátit těleso do svislé polohy.Proto i když na kosmický výtah bude při stoupání působit boční síla (což je jasné) a výtah bude na zemi ukotven (což už není úplně nutné), tak sice dojde k jeho vychýlení z rovnovážné polohy, ale okamžitě poté vznikne síla (gravitační), která začne působit proti směru vychýlení. Domnívám se, že právě tato síla ve výše uvedených představách chybí, nebo je zanedbána (což ale nelze).Při stoupání (klesání) tedy nepůsobí jen boční síla a vznikající setrvačný moment, ale po vychýlení také protisíla vyvolaná rozdílem gravitačních potenciálů obou konců lana (samozřejmě, že se to týká každého místa na laně).Proto si myslím, že je předčasné teoreticky odepsat samostatné lano.Souhlasím samozřejmě s tím, že dvě lana do trojúhelníku, nebo prstenec na GEO by byly stabilnější, ale pořád se mi zdá, že i samostatné lano je (teoreticky) dostatečně stabilní, aby dokázalo kompenzovat (vybočením z rovnovažné polohy) síly, vznikající při stoupání.Ještě chci poznamenat, že ta rovnovážná poloha pro lano, nebude zřejmě dokonalá přímka, ale spíše "oblouk", podle toho, jak se v jednotlivých částech lana budou vyrovnávat gravitační a dynamické síly. Boční síla totiž působí i na části samotného lana (bez stoupání/klesání dodatečné zátěže), protože v různých výškách se části lana pohybují zcela jinou rychlostí, než by odpovídalo místní kruhové oběžné rychlosti.Myslíte, že moje představa je chybná? Proč?

MEK příspěvek #1928Máte pravdu, že podlouhlé těleso může být stabilizováno působením diferenciálního gravitačního potenciálu; ovšem platí to omezeně za přepokladu excentricky uloženého těžiště, dále ovšem platí, že rotující těleso, pokud v něm není vnitřní tření vyvolané právě diferenciálním gravitačním působením, nezpůsobí zastavení rotací - bez toho se bude těleso dále převalovat, je -li excentrické, s proměnlivou úhlovou rychlostí. Ovšem, zastabilizujeme -li takovéto těleso pomocnými motorky ve vhodné poloze těžiště, bude pak kolem této hodnoty jen kmitat více či méně (mohli bychom říci, že momentová křivka převalování takového tělesa má jakési "vlny", které mají minima, v kterých může být v klidu dosažena ta stabilita. Potud obecně. K lanu: mějme to lano již zavěšené, s příslušnou protiváhou nad geost.dráhou. Není pravda, že by na samotné lano působily boční síly, jak tvrdíte, vlivem toho, že má v různých výškách jinou než orbitální rychlost. To způsobuje jen osovou sílu o velikosti rozdílu odstředivé síly na daný element lana v dané výšce oproti gravitačnímu působení na tentýž element (obojí v ose).A teď se vrame krátce k tomu gravitačně stabilizovanému tělesu (družici) někde na oběžné dráze. Budeme -li působit dostatečně malou silou na těleso blíž nebo dál k zemi v tečném směru, takovou, že nepřekročí potenciální "jámu" pro získání trvalé rotace, dojde ovšem k zrychlování celého tělesa ve směru působení síly při současné jisté výchylce z rovnovážné polohy, tedy vůči Zemi získává (nebo ztrácí, podle směru) rotační setrvačný moment. U té myšlenkové družice se při zrychlování nic neděje, ovšem není nikde ukotvena. U lana by se ovšem, nechceme -li s jeho dolním koncem putovat při každém zdvihání podél obvodu Zeměkoule a to čím dále rychleji, musel nutně rovněž měnit jeho setrvačný moment. A ten se ve smyslu zákona setrvačnosti také zachovává. Takže, jen fakt, že by bylo lano uchyceno (ano, zde nemusí působit v zásadě žádná svislá síla) na nějaké plošině třeba i plovoucí, na rovníku na moři, by nestačil. Je možné, že vzhledem k pružnosti a především hmotnosti lana by se, i za cenu kmitů, dalo něco vyzdvihnout za předpokladu okamžité kompenzace stejné hmotnosti snesené zpět dolů, avšak v každém případě při každém převládání zdvižených hmotností nad snesenými by docházelo ke zvyšování momentu setrvačnosti a lano by začalo v případě dolního volného zavěšení putovat kolem Země, v případě uchycení dolního konce by se namotalo.Ale myšlenka to byla krásná.ing. Pavel Nedbal

MEK příspěvek #1929Ještě stále bych tu myšlenku "výtahu" neodepsal a pokusím se naznačit proč.V zásadě souhlasím se všemi skutečnostmi, které jste uvedl (uznávám, že moje představa o bočních silách v samotném laně asi nebyla správná), ale domnívám se, že nepříznivé vlivy lze kompenzovat.Jednou možností, kterou i sám připouštíte, je kompenzace sil reaktivním pohonem. Výtah už potom není tak efektivní, ale přesto by se dalo dosáhnout značných úspor (snížení hmotnosti paliva a menší potřebný tah, možnost využití fyzikálních pohonů).Je také pravdou, že bez kompenzace boční síly se celé lano přinejmenším slušně rozkmitá (při uchycení v dolní základně) a to kmitání se samo nezastaví. Je také samozřejmě pravda, že se mění celkový setrvačný moment lana (se zátěží). Doufám ale, že ten moment by se mohl lanu (a stoupající zátěži) předat prostřednictvím uchycení v dolní základně ze Země (zvýšením celkové hybnosti by snad mělo být zajištěno, že bude ostraněna tendence "namotat se na Zemi") a vzniklé kmitání, že by bylo možno utlumit rovněž pomocí této dolní základny vhodnou regulací napětí v uchycení lana. Kmitání by možná bylo možno tlumit i nějakým zařízením (například elektromagnetickým) na druhém konci lana, nebo v těžišti na GEO (nebo i na dalších místech). Nejsem samozřejmě schopen s jistotou říci, zda by tlumení vzniklého kmitání bylo technicky zvládnutelné, a teoreticky by to snad mohlo jít.Takže shrnuto.První varianta využití "výtahu" s reaktivní kompenzací rušivých sil je snad jasná.Druhá varianta, která počítá s potřebným zvyšováním hybnosti na úkor rotace Země, je použitelná jen v případě, že se podaří zvládnout tlumení nezbytně vznikajícího kmitání celého lana.Jak jsem říkal, není to už úplně "super", ale pořád je to funkční "kosmický výtah".

MEK příspěvek #1933Ja se nějak nevyznám v těch věcech co tu probíráte. Mál ale takový teoretický dotaz.Co kdyby to lano bylo ukotveno na pólu. Pak by se nemohlo namotat, ne?( Sice nevim na jakou oběžnou dráhu bych se tak dostal....)

MEK příspěvek #1934Ještě bych měl jednu technickou připomínku - aby se mohlo lano začít stavět, musí se důkladně, a o bych podtrhl, vyčistit prostor okolo Země. Z principu totiž musí, není -li přesně rovníková, dráha každého tělesa dvakrát při každém oběhu protínat rovník. Kdybychom znali distribuční funkci velikosti obíhajících částic vůči počtu, na což jsou jistě dobré kvalifikované odhady, snadno bychom spočítali četnost srážek s lanem pro částice s významnou hmotností. Asi nejvíce se vyskytují různé zlomky v rozmezí 200-1000km, kde je jejich oběhová rychlost okolo 7km/s a kde by lano mělo jen kolem 0,5km/s. Takže tyhlety družice a smetí by se muselo nejdřív odstranit a konečně celý kulový prostor do poloměru délky lana s výjimkou samotné geostacionární dráhy, eventuelně vybraných synchronních drah by se dále nemohl používat. Riziko nelze odstranit úplně, zbývají meteorické částice, ale dosavadní kosmonautická zkušenost říká, že to snad s nimi nebude tak zlé.ing. Pavel Nedbal

MEK příspěvek #1935Naprosto souhlasím, že lano "kosmického výtahu" by na oběžných drahách družic velmi překáželo. Podle mého hrubého odhadu by sice např. ISS měla tendenci do lana narazit tak cca jednou za 30 let, ale vzhledem k počtu družic a "trosek" lze očekávat možnost strážky s "něčím" i několikrát ročně. Aktivní tělesa by sice mohla občas dělat úhybné manévry, ale ostatní tělesa by do toho narážela a ještě by se dále zvyšoval jejich počet.Nevím tedy, jak tuto zajímavou debatu uzavřít. Díky P.Nedbalovi jsme si ujasnili řadu detailů a problémů "kosmického výtahu". Doufám, že se mi podařilo ukázat, že tendence "namotat se na Zemi" sice není nezvratná a fatální, ale problémy s kýváním a kmitáním lana ve spojení s nárazy kosmických těles a mimořádnými (zatím nezvládnutelnými) nároky na použitý materiál, snižují celkovou efektivitu "kosmického výtahu".Není prostě "samospasitelný" a má tedy dobrý smysl hledat další možnosti efektivní dopravy do kosmu.

MEK příspěvek #1955Jasně, že lano musí vést daleko za obvyklé oběžné dráhy a dalako za bod, kde se vyrovnávají přitažlivé a odstředivé síly. Počítalo se to již 1000x a problém zůstává v materiálu. Uhlíkové nanotrubičky nic neřeší, protože průřezové moduly pevnosti i kdyby byly o několik řádů větší vedou k proměnlivým průměrům lana, v nejtlustším místě cca kilometry.

MEK příspěvek #1956Promiòte mi můj názor na celou věc, ale podle mě je to celé "poněkud šílený nápad". Navíc je to nerealizovatelné z několika důvodů :1) nejsou peníze2) i kdyby byly - není vhodný materiál3) i kdyby byl - není, kdo by to postavil4) i kdyby byl - celé by to bylo velice nestabilní díky vlivům počasí, pnutí materiálu, tlaku různých záření a polí 5) i kdyby ne - celé by se to díky své hmotnosti propadlo geologickým podložím A navíc - problém vynášení těles na oběžnou dráhu bude, dříve či později, pravděpodobně vyřešen na zcela jiných fyzikálních principech - antigravitace, jiné druhy pohonů, teleportace atp...

MEK příspěvek #1968Blbost - uvědom si, že část lana mezi povrchem a bodem, kde jsou přitažlivé a odstředivé síly v rovnováze je přitahována k Zemi a má tendenci spadnout dolů a část lana od bodu rovnovážnosti dál je prevažující odstředivou silou tlačena od Země. Pokud budou obě síly v rovnováze, může to celé být připoutáno k povrchu kaničkou od bot.Problém je v tahu, který vznikne v lanu - část lana přitahována k Zemi, část převažující odstředivou silou odtlačována - jde to do takových hodnot, že i když bude k dispozici materiál s pevností v tahu 1000x vyšší než dnešní nejpevnější materiály, nebute to stačit.A navíc Clarkovi to potápění na Srí Lance poněkud vlezlo na mozek a tak žil ve svých utipických vizích na úrovni 60. let .

MEK příspěvek #1969ufff...ještě že se zabývam reaktivními motory ....

MEK příspěvek #1970Pro qaqaqaq:Mě vychází, že stačí materiál s pevností cca 80 GPa a hustotou cca 1400 kg/m2 na to, aby se lano nepřetrhlo svou vlastní vahou dokonce při stálém průřezu. A výše uvedené hodnoty jsou pro uhlíkové nanotrubice uváděny. Takže jak to, že "uhlíkové nanotrubičky nic neřeší" ?Opravdu stačí materiál 100x pevnější a cca 6x lehčí než ocel, aby se to (teoreticky) dalo "pověsit" na GEO. A nemuselo by to ani mít proměnný průměr. Při průřezu 1 mm2 by to celé mělo hmotnost cca 100 tun a dole by se na to ještě dala pověsit nejméně 1 tuna.Mohu ukázat, jak jsem to spočítal.Pro V.Mařana:Celé to lano je na oběžné dráze (ač se to nezdá) a "visí" (nestojí), takže "propadnutí" nehrozí. Jinak samozřejmě problémů zůstává velmi mnoho a nikdo netvrdí, že to půjde brzy udělat (kromě firmy HighLift).

MEK příspěvek #2008 - reakce na příspěvek #1970Pane Holub, nemohl byste sem nekam napsat presne vzorce, ktere pouzivate. Mozna i nacrt toho co pocitate. Rad bych si to prepocital. (myslim to vazne, zajima mne to)

MEK příspěvek #1974Je mně jasné, že to lano by mělo " viset " a odstředivá a dostředivá síla by měla být v rovnováze. Ale - jak a čím to lano dopravit do potřebné výšky, kde sehnat potřebný pevný materiál atd. Osobně si myslím, že " tudy cesta skutečně nevede " a je to slepá ulička. ( P.S. Hledají se nové způsoby dopravy těles na oběžnou dráhu kolem Země. Tyto způsoby by měly být levnější a dostupnější než dosavadní klasické. Kosmický výtah celou tuto záležitost spíš komplikuje, než aby ji řešil. )

MEK příspěvek #1982Není problém jak to tam dostat - prostě z bodu rovnávožnosti na geostacionární dráze začnete na obě dvě strany vysouvat lano a celý systém bude v rovnováze. Dole se musí ukotvit, ne proto aby "to drželo", ale aby to nebrala atmosféra s sebou. Lano se nebude trhat vlastní vahou, tahem mezi přitažlivostí a odstředivou silou. Pokud to jen spustíte z geostacinární dráhy, tak to bude padat dolů. Takže IMHO pro udržení rovnováhy lano musí vést dál než za geostacionární dráhu - a to ve všech výpočtech vede k takovému namáhání, že na to nanontrubičky nevystačí? PS. Jak počítáte bod těžiště lana?

MEK příspěvek #1983Problém s dopravou na GEO (geostacionární dráhu) a s odvíjením na obě strany asi opravdu v principu není. Dole by to lano mělo být ukotveno také proto, aby bylo jak předat energii rotace Země stoupajícímu tělesu (zátěži), protože pak teprve bude "výtah" dostatečně efektivní (někde se ta energie k dosažení oběžné dráhy vzít musí).Lano určitě musí vést za GEO. Vzdálenost ale závisí na celkové hmotnosti za GEO. Pokud bude za GEO "protizávaží" mnohem hmotnější, než hmotnost lana z GEO na Zemi, může být i relativně "blízko" za GEO (dále od Země).Těžiště lana musí být z principu vždy přesně na GEO (pokud se lano nemá pohybovat vůči rovníku na Zemi), takže na tom není co třeba počítat.Celkové napětí v laně jsem počítal tak, že pro každý metr délky (a výšky) jsem určil rozdíl mezi gravitační a odstředivou silou a takto jsem (programem) postupoval od Země až na GEO (sčítal to). Přesně na GEO je namáhání lana největší, stačí to tedy spočítat jen ke GEO. No a pro hustotu materiálu lana 1500 kg/m3 mi vychází maximální napětí v laně na cca 73 GPa. Uhlíkové nanotrubice by snad teoreticky mohly mít hustotu pod 1500 kg/m3 a pevnost přes 80 GPa, tedy by to (i když jen tak tak) mohly vydržet.To platí pro lano se stálým průřezem. Pokud by lano mělo proměnný průřez (nejtlustší na GEO a nejtenší u Země, mělo by to z hlediska zatížení v tahu vyjít ještě o něco lépe).Problémy s materiálem, překážením na oběžných drahách, kýváním a kmitáním ale samozřejmě zůstávají.

MEK příspěvek #1984Ještě dodávám, že pokud výpočet provedu pro stávající ultrapevnou ocel (8000 kg/m3, 1.8 GPa), tak končím někde ve výšce kolem 20 km (počítám to od země) a pak už by se to přetrhlo vlastní vahou (při stálém průřezu).

MEK příspěvek #1998No tak počkáme a uvidíme, rozhodně bych se nechtěl znemožnit jak kdysi církev katolická s odmítáním heliocentrického systému. :o)

MEK příspěvek #2002Tak, a jsme zase u problému, jak to postavit. Ze Země směrem nahoru nebo z oběžné dráhy směrem k Zemi ? Aha ?! Reaguji na výpočet pro ultrapevnou ocel. Protože, kdyby se to ( teoreticky ) mělo stavět ze zemského povrchu, ( pomíjím průřezy 1 až několik málo mm2 jako nesmyslně slabé ) tlakové síly na podloží by byly enormě vysoké. ( A co nebezpečí úderu blesků, statická elektřina, tepelná dilatace.) Nezlobte se, ale jsem asi v této oblasti velký skeptik.

MEK příspěvek #2004Je naprosto jasné, že se to MUSÍ stavět z oběžné dráhy (z geostacionární dráhy - GEO). O tom není třeba diskutovat.

MEK příspěvek #2005Ale jak to tam dostat ?

MEK příspěvek #2007Dostat se to tam musí klasickými nosiči (Proton, Ariane, ..., něco nového). Celková hmotnost bude asi v řádu stovek tun, ale zřejmě by se to dalo vynášet po kusech v řádu tun.Ten výpočet "od země" byl jen ilustrativní. Stejně dobře to lze počítat i od GEO k zemi. Například pro výše zmíněnou ultrapevnou ocel pak vychází, že vydrží své vlastní namáhání do délky cca 5000 km (z GEO směrem k Zemi, z GEO směrem od Země je to o něco málo více - cca 5400 km).

MEK příspěvek #2011Vlastní výpočet může třeba ve FoxPro vypadat takto (za středníkem jsou komentáře):h = 36000 ; maximální počítaná vzdálenost v kmk = 100 ; krok výpočtu v metrech (po jakých kusech lana to počítáme)max = 1000*h/k ; počet kroků k maximální vzdálenostim = 0 ; počáteční hmotnost lanaf = 0 ; počateční napětí (síla) v laněrz = 6378 ; poloměr Země v kmmi = 398600.3 ; gravitační parametr Země v km3/s2p = 0.000001 ; průřez lana v m2 (zde jeden mm2)ro = 1500 ; hustota lana v kg/m3 (1500 pro nanotrubice, 8000 pro ocel)pe = 80000000000 ; pevnost v tahu v Pa (80 GPa pro nanotrubice, 1.8 GPa pro ultrapevnou ocel)p1 = pe*p ; maximální zatížení lana v N (Newtonech)m1 = ro*p*k ; hmotnost jednoho počítaného kusu lana (podle kroku)for j = 1 to max ; a jedeme po jednotlivých kouscích lana  i = j*k ; okamžitá celková délka lana v metrech  ri = rz+h-(i/1000) ; okamžitá vzdálenost od středu Země (pro výpočet "shora dolů")*  ri = rz+(i/1000) ; okamžitá vzdálenost od středu Země (pro výpočet "zdola nahoru" - zde nepoužito)  vi = 2*3.142*ri/24/3600 ; okamžitá rychlost daná výškou a otáčením Země  gi = 1000*m1*mi/ri/ri ; okamžitá gravitační přitažlivá síla v Newtonech  oi = 1000*m1*vi*vi/ri ; okamžitá odstředivá síla v Newtonech  fi = gi-oi ; rozdíl obou sil udávající okamžitý přírůstek zatížení lana  f = f+fi ; okamžité celkové zatížení lana (součet přírůstků)  m = m+m1 ; okamžitá celková hmotnost lana  if p1<abs(f) ; pokud je zatížení lana větší než pevnost lana    exit ; tak předčasně ukončíme výpočet  endifendfor ; konec výpočtu? i,f,m ; výpis výsledné délky lana, celkového zatížení a celkové hmotnosti lanareturn ; konec programu

MEK příspěvek #2029Je to trochu mimo téma diskuse, ale zajímalo by mě proč vlastně rakety, nebo raketoplány, nestartují za pomoci rampy s dráhou, na které by jim bylo uděleno zrychlení až na 1000 km/h popřípadě více. V svém závěru by dráha přešla táhlým obloukem do vertikálního směru a teprve během tohoto manévru by raketové motory přešly na plný výkon. Možná že by bylo možné akcelerovat až . rychlost několika Machů, takže by vlastně existoval jakýsi nultý nosný stupeò, který by se jen pohyboval po urychlovací dráze na Zemi.

MEK příspěvek #2032To Radek Novák: Myslím, že vytvořit horizontální rampu s vertikálním ukončením pro zrychlení mnohatunových kolosů není možné. Pokud by vypouštěné zařízení mělo v horizontálním směru dosáhnot rychlosti několika Machů, představ si, jaký by musel být radius rampy při přechodu do vertikálního směru, aby vzniknuvši přetížení nerozbilo katapultované zařízení napadr.

MEK příspěvek #2033To Vladimír Mařan: K problému, odkud stavět výtah. Nedokážu si představit jakým způsobem by se mělo strkat lano od Země nahoru :-)

MEK příspěvek #2687 - reakce na příspěvek #2033>Nedokážu si představit jakým způsobem by se mělo strkat lano od Země nahoru :-) No prece tak, ze se vystreli raketa a ta za sebou potahne dratek, ne?Energeticky to urcite vyjde lip, nez celou civku vyvezt nahoru a pak zase jeji casti dostavat dolu (laicky nazor).A kdyz budu stavet z GEO:Nemusim vypoustet protizavazi, samotna druzice, puvodne na GEO se bude odstrkovat od provazku a stane se postupe protizavazim.Zato musim "spodni konec" (a pro kompenzaci i "horni konec") provazku nejak pribrzdit/urychlit, jinak budu mit problemy se zakonem zachovani momentu hybnosti.

MEK příspěvek #2035Pro Radka Nováka.Startovací katapult je teoreticky možný a bude se ještě zřejmě zkoušet, technicky to ale není nic úplně jednoduchého (diskutováno v tématech Kanónem do vesmíru a Katapult).Při urychlení na cca 300 m/s (1080 km/h, cca Mach 1) a přetížení 3 G (30 m/s) je potřeba dráha o délce 1.5 km a hlavně výšce přes 1 km (při konečném vertikálním směrování). Už to samo o sobě je technicky obtížné a navíc zvýšení nosnosti v tomto případě nepřesáhne 20 % (původní nosnosti).Při urychlení na cca 1000 m/s (cca Mach 3) už zvýšení nosnosti může přesáhnout 50 %, ale dráha pak už vychází přes 15 km dlouhá a několik kilometrů vysoká. To je pro urychlení současných raket s hmotností stovek tun (raketoplán/STS má dokonce 2000 tun) zatím velmi těžký a drahý technický problém. Zřejmě proto tedy rakety zatím startovací katapult nepoužívají (nevyplatí se).Pro pokročilejší nosiče (vícenásobně použitelné, vysoké Isp, nižší startovací hmotnost, ...) by ale katapult snad mohl být jednou z možností startu (NASA to zkoumá v rámci SLI a ASTP).

MEK příspěvek #2051To já také ne. Proto jsem se ptal.

MEK příspěvek #2052Když jsme na těchto stránkách tak diskutovali o kosmickém výtahu, nakonec jsem napsal Dr. D.V. Smithermanovi, Jr. z MSFC, Huntsville, Alabama, aby mi k této problematice napsal svůj názor. Vybírám z jeho dopisu:The center of mass is maintained at GEO by a counter-balance mass beyond GEO that can be adjusted to keep the structure in tension. The payload mass being lifted is insignificant compared to the overall elevator structure mass. Here are some references and a document that should help with your research.(Some NASA sites are temporarily blocked because of security upgrades in progress.) Jerome Pearson has done some of the most detailed analytical work on the concept. Bradley Edwards work with NIAC below is the latest in the US. D.V. Smitherman, Jr.Space Elevator Concepts and Technology:"Space Elevators: An Advanced Earth-Space Infrastructure for the NewMillennium" by D.V. Smitherman, Jr.http://flightprojects.msfc.nasa.gov/fd02_elev.html Science@nasa.gov: Audacious & Outrageous: Space Elevatorshttp://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast07sep_1.htmLiftoff to Space Exploration: Space Towershttp://liftoff.msfc.nasa.gov/academy/TETHER/spacetowers.htmlAdvanced Propulsion Concepts: Earth to Orbit Towershttp://sec353.jpl.nasa.gov/apc/Tethers/03.htmlCommercial Materials: http://www.cnanotech.com/NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC): http://www.niac.usra.edu/ (Look for Funded Studies "The Space Elevator" by Bradley Carl Edwards)Celkem to odpovídá závěrům, ke kterým se došlo v této diskuzi. Ta zpráva Space Elevators: An Advanced Earth-Space Infrastructure for the New Millennium" obsahuje řadu technických detailů, ale žádné výpočty. Jsou tam odkazy na toho Pearsona, ale přijdou mi dost staré ( Acta Astronautica z roku 1975). Navrhuje se tam též jednodušší verse kosmického výtahu, (tzv. kosmická udice) tj. výtah na LEO s těžištěm v 2000 km, kdy by se na něj zachytával náklad vynesený na suborbitální dráhu do výšky 150 km (tento výtah přirozeně obíhá kolem Země asi 12x za den. Protiváha je v 4000 km. Ovšem jak už zde v diskuzi bylo konstatováno, jde o velké konstrukce. Chce to vymyslet něco jednoduššího, co by umožnilo spolehlivý a relativně levný prostředek kosmické dopravy (což bylo v diskuzi též konstatováno).Srdečně zdraví LL

MEK příspěvek #2698Je tedy nevim, myslim, ze uz to tady padlo, ale osobne se domnivam, ze myslenka vytahu na GEO je sice hezka, ale strasne neprakticka. Pokud by bylo takove monstrum skutecne vybudovano, prisli bychom casem o vsechny LEO satelity (vcetne ISS a HST napr.), protoze jejich draha by jednou nutne musela protnout drahu toho vytahu (dratu, nebo ceho). Pokud by se jednalo o variantu "udice" bylo by to o trochu lepsi, drahy nad koncem udice by byly bezpecne, ale to je od 4000km vyse a to je napr. pro komunikace, nebo vermirnou spionaz (pardon, snimkovani povrchu) prilis vysoko. Takze mam-li to shrnout, dokud budeme potrebovat satelity na LEO, je nam vytah na GEO spise na skodu, nez k uzitku.

MEK příspěvek #2704Když je k dipozici vesmírný výtah, nejsou družice/satelity prakticky potřeba. Geostacionární dráhu to neohrozí a díký levné dopravě na orbitu není problém případné LEO satelity doplòovat nebo na nich provádět servis. Velkou výhodou výtahu je, že na něj lze prakticky v libovolné výšce umístit vysílací/pozorovací/výzkumnou aparaturu, která je stále na jednom místě a lze ji libovolně opravovat a vylepšovat.P.S.: Nešlo by k napínání/vyvažování vesmírného výtahu používat interakci se zemským magnetickým polem ?? Podobné pokusy se už prováděly při letu raketoplánu s vlečenou družicí. Pokud se do spojovacího kabelu pouštěl proud, komplex stoupal, když se proud odebíral, komplex klesal.

Pages