Windą do nieba

[KopalniaWiedzy.pl 358]

Idea orbitalnej windy, która miałaby wynosić na orbitę najróżniejsze przedmioty, jest nieco bliżej urzeczywistnienia. Podczas niedawnych zawodów napędzany laserem robot wspiął się po linie na wysokość niemal 1 kilometra.

Na pomysł powstania windy, która szybko, tanio i bezpiecznie mogłaby wynosić na orbitę przedmioty, wpadł Arthur C. Clarke. To, co kiedyś było czystą fantazją, powoli staje się rzeczywistością.

Organizacja SpaceWard Foundation organizuje zawody, których celem jest powstanie w ciągu 5 najbliższych lat podstawowych elementów przydatnych do stworzenia orbitalnej windy.

Zakończoną właśnie konkurencję wygrał robot LaserMotive, które wykorzystywał podczerwony laser oświetlający ogniwa słoneczne służące do konwersji energii światła na energię elektryczną napędzającą robota. Urządzenie wspięło się na wysokość kilometra w czasie czterech minut, dwukrotnie poprawiając poprzedni rekord. Jego konstruktorzy wygrali 900 000 dolarów.

Do zbudowania orbitalnej windy jest jeszcze daleka droga. Najpoważniejszym wyzwaniem jest stworzenie kabla łączącego Ziemię z orbitą, który byłby na tyle wytrzymały, a jednocześnie lekki, by utrzymać swój własny ciężar oraz ciężar windy z ładunkiem.

[scanner 1]

Tak się na szybko zapytam... a do czego na lina była wspinaczkowa była przyczepiona?

[mikroos 70]

Pewnie zwisała z helikoptera, tak się przynajmniej spodziewam. W wersji docelowej byłaby z kolei przymocowana do siły ośrodkowej związanej z obrotami Ziemi

[wilk 103]

As part of a $2 million compeition' date=' a laser-powered robot has successfully climbed a cable nearly a kilometre long dangling from a helicopter.

[/quote']

 

Czytajta czasem źródła.

[Przemek Kobel 65]

Nie jestem pewien, co będzie większym problemem: 100(0?)-kilometrowy kabel do zasilania windy czy system laserowy, będący w stanie przesłać rozsądne ilości energii na taką odległość. Raz, że to parę megawatów pewnie będzie, dwa że są straty w atmosferze, wiązka będzie latała na boki (jak to w powietrzu) i przy takich odległościach na pewno nie będzie punktowa.

 

Nie prościej użyć do tego samej liny "windowej"? Zakładam, że nie będzie to jedna lina, węgiel raczej przewodzi prąd (węglowe nanorurki to dość poważny kandydat na materiał do windy), więc po co ten laser?

[mikroos 70]

Po przebiciu się przez dolne warstwy atmosfery dostęp światła będzie tak dobry, że panele słoneczne być może będą w stanie wytwarzać energię ze słońca.

 

Poza tym: nanorurki być może i przewodzą prąd, ale lina będzie zbudowana z kompozytu węgla i żywic epoksydowych (tak przynajmniej sądzę - tak się to standardowo robi). O ile węgiel faktycznie przewodzi prąd, o tyle żywice już nie za bardzo. Cały kompozyt jest przez to raczej izolatorem, niż przewodnikiem.

[jestempies 0]

Może do liny z nanorurek będą przyczepione miedziane "szyny" do zasilania pojazdów. Zakładam że ta lina windy będzie raczej gruba, więc trochę miedzi nie powinno bardzo jej obciążyć. Większy problem może być z różnicami w elastyczności.

 

Z pocieszających rzeczy, pod nadmiernym obciążeniem lina z nanorurek raczej się rozciągnie niż nagle pęknie

[mikroos 70]

pod nadmiernym obciążeniem lina z nanorurek raczej się rozciągnie niż nagle pęknie

Skąd takie założenie? O ile mi wiadomo, kompozyty węglowe są własnie bardzo wytrzymałe, ale jednocześnie bardzo kruche po przekroczeniu limitu wytrzymałości.

[jestempies 0]

Jeżeli dobrze liczę (bo niewykluczone, że liczę źle), żeby poruszać ciężar 1 tony z prędkością 10 km/h potrzeba 375 koni mechanicznych (280kW) więc nie tak strasznie dużo, ale z baterii słonecznych tego się raczej nie wyciśnie.

[jestempies 0]

Skąd takie założenie? O ile mi wiadomo, kompozyty węglowe są własnie bardzo wytrzymałe, ale jednocześnie bardzo kruche po przekroczeniu limitu wytrzymałości.

 

Z Wikipedii (http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube#Strength):

 

Under excessive tensile strain, the tubes will undergo plastic deformation, which means the deformation is permanent. This deformation begins at strains of approximately 5% and can increase the maximum strain the tubes undergo before fracture by releasing strain energy.

[mikroos 70]

Dzięki za info, nie wiedziałem o tym. Mimo wszystko należałoby zapytać, czy "rozciągnięcie się" nanorurek nie spowoduje, że z każdym kolejnym procentem rozciągnięcia będą one traciły na wytrzymałości (co powinno nastąpić - przecież cała wytrzymałość NR wynika właśnie z ich bardzo regularnej struktury), więc im bardziej się będą rozciągać, tym jeszcze bardziej się będą rozciągać Z czasem coraz większa część ogółu działającej siły będzie spoczywała na żywicy, która jest wielokrotnie słabsza (mówiąc ściśle, praktycznie w ogóle nie pełni ona roli strukturalnej). Podkreślam jednak, że są to moje wesołe dywagacje - inżynierem nie jestem, więc opieram się na tym, co przeczytałem na temat kompozytów węglowych (a z racji rowerowego zboczenia przeczytałem dość sporo )

[jestempies 0]

Z natury rzeczy taka lina będzie się składała z bardzo wielu nanorurek i niektóre z nich, te wadliwe lub uszkodzone w trakcie użytkowania, będą pękać przy mniejszych obciążeniach niż inne, więc będziemy mieli ostrzeżenia jeżeli lina będzie miała pęknąć.

 

Przypuszczam też, że z przyczyn praktycznych (i dla bezpieczeństwa) lina będzie wielokrotnie mocniejsza niż jej użytkowe obciążenie. Ktoś policzył, że wielowarstwowa nanotube o średnicy jednego milimetra może unieść obciążenie ponad trzech ton.

 

Moim niewyedukowanym zdaniem taka lina powinna się składać z wielokrotnie splecionych wiązek nanorurek pokrytych czymś w rodzaju grubego elastycznego lakieru po którym będą się poruszać pojazdy i który będzie uzupełniany w trakcie użytkowania.

[mikroos 70]

Pozostaje czekać i się przekonać

[XASYX GH-ar 0]

Ciekawy jestem jaki to będzie mieć wpływ na kształt orbity ziemi, coś w końcu "rzuca" miotacza kuli na boki . Zdaje sobie sprawę iż siły te nie będą wielkie tym nie mniej jakieś chyba będą na pewno 

[wilk 103]

Zapewne nie większy niż piłeczka pingpongowa przywiązana do ogona słonia kręcącego piruety. Masa Ziemi (za Wiki), to prawie 6 ZT (zetta ton, zetta to 10^21). Przykładowo masa ISS, to zaledwie 304 tony, a teleskopu Hubble'a - 11 ton.

[Przemek Kobel 65]

Większy wpływ mają pewnie meteoryty spadające na ziemię. Codziennie jest tego ładnych parę ton.

 

Ale przypomniałem sobie o jeszcze jednym gadżecie - do zasilania sprzętów na orbicie można wykorzystać zwykły, tyle że dość długi, kawałek drutu. Nie jestem pewien, czy to działa na geostacjonarnej, ale technologia istnieje. I znowu: po co ten laser?

[mikroos 70]

Problemem jest pewnie właśnie długość tego przewodu. Poza tym przewodzenie prądu na taką odległość oznacza przeogromne straty, więc kabel pewnie byłby dość gruby i przez to ciężki.

[lucky_one 2]

A ja mam pytanie, czy taka winda musi mieć tylko dwie pozycje? W sensie parter i orbita? Nie można zrobić długiej windy z połączenia modułowego kilku krótszych? Wtedy nie potrzebna tak długa lina, bo na danej wysokości następuje 'przesiadka' - może to być np przepięcie kabiny pod inny system wyciągający..

 

To trochę tak jak miałbym wnieść wiadro wody na 10 piętro - pewnie po jednym czy dwóch kursach byłbym wykończony.. Ale jeśli na każdym półpiętrze stałby kolega, któremu podawałbym wiadro, no to wniesienie na 10 piętro nawet 100 wiader wody nie było by tak trudne.. Bo ja osobiście pokonywałbym tylko dystans jednego półpiętra - tak jak reszta kolegów

[mikroos 70]

Ok, ale do czego byś przyczepił te stacje pośrednie? I na czym zawiesiłbyś ich masę?

[lucky_one 2]

no ja myślałem o jakiejś wielkiej wieży

[corwin 0]

A z czego zbudować taką wieżę (że o kosztach nie wspomnę)? I, co ważniejsze, na czym ją osadzić? Przecież to by był gigantyczny ciężar - orbita geostacjonarna jest na wysokości prawie 36000 km (a do tej windy jeszcze wyżej - 60000 mil, wg źródła). Cały pic z tą windą polega na tym, że ciężar zawieszony na orbicie naciągnie ten kabel i siły działające na fundament będą stosunkowo niewielkie.

Swoją drogą, szkoda, że nie podali z czego jest zrobiony ten kabel, który był na tyle lekki, że jego kilometr utrzymał helikopter (na zdjęciu jest dość gruby).

[Przemek Kobel 65]

Problemem jest pewnie właśnie długość tego przewodu. Poza tym przewodzenie prądu na taką odległość oznacza przeogromne straty, więc kabel pewnie byłby dość gruby i przez to ciężki.

 

Raczej znacznie mniejszym problemem, niż długość kabla od windy. Poza tym, na orbicie znacznie łatwiej użyć kabli nadprzewodzących, ale nawet bez tego naziemna energetyka już dawno poradziła sobie z problemem dużych strat przy dużych prądach. Ta technologia przechodzi dopiero pierwsze próby na orbicie - może w przyszłości zostanie zasymilowana w sposób naturalny.

[cyberant 5]

jak dla mnie to poroniony pomysł, prędzej opracują jakieś mechaniczne wyrzutnie pakunków na orbitę niż windę/linę od ziemi do orbity. Sensowne były by też hybrydy wyrzutnia + jakieś dopalacze które odpalały by się dopiero na jakiejś wysokości, gdzie grawitacja jest już mniejsza i mniej energii trzeba do dalszego wznoszenia, a siła wyrzutu już by się wyczerpała.

[Przemek Kobel 65]

To najtańszy sposób na wynoszenie ładunków. Poronione jest wystrzeliwanie 100-tonowej rakiety z 1-tonowym ładunkiem.

[lucky_one 2]

Tak, pomysł bardzo fajny, tylko w wypadku wielu ładunków, przeciążenie towarzyszące przyspieszeniu podczas wystrzału jest tak duże, że niszczy zawartość pakunku..

 

Technologia obiecująca, ale trzeba by długo popracować nad odpowiednimi 'opakowaniami' antyszokowymi

 

Z drugiej strony, może pomysłem byłoby wydłużenie drogi przyspieszenia? Przecież 'lufa' wyrzutni nie musi mieć 3 metrów... może ich mieć na przykład 100..