Возможно ли создать «космический лифт», допустим, в районе экватора? Это позволит удерживать станцию на постоянной орбите за счет скорости вращения земли, снижая нагрузку на поддерживающую конструкцию из-за собственного веса? Или же всё намного сложнее? 

Спрашивает
Igor Daniaev
#космос
+3
#орбита
#Орбитальный лифт
#спутник
03.09.2023
66 888
Простой вопрос

Идея космического лифта в том, чтобы протянуть прочный трос между спутником на орбите и Землей. Такой трос, по которому можно было бы доставлять грузы. Но ведь спутник движется по орбите, причем с немалой скоростью. Как же сделать так, чтобы он не оборвал трос? Нужно синхронизировать обращение спутника вокруг Земли с вращением планеты вокруг своей оси — чтобы спутник всегда висел ровно над одной и той же точкой земной поверхности. Такая орбита называется геостационарной. Она лежит в плоскости земного экватора на высоте около 36000 километров.

Подчеркнем: спутник удерживается на орбите не благодаря тросу, а благодаря собственной скорости. Спутник все время как бы пытается упасть на Землю и «промахивается»: направление на центр планеты меняется слишком быстро. От троса же спутнику одни проблемы: вес троса будет тормозить спутник и в конце концов стащит его с орбиты. Конечно, трос выгоднее всего прикреплять к Земле на экваторе, там сила тяжести и впрямь несколько меньше. Но это не решает проблему.

Поэтому в гипотетическом пока орбитальном лифте трос не заканчивается на спутнике. Он тянется от спутника к противовесу, обращающемуся по намного более высокой орбите. На противовес действует центробежная сила, направленная от Земли. Она тянет трос вверх, компенсируя действующую на него гравитацию. Конечно, на сам спутник тоже действует центробежная сила. И на трос действует. Но чем выше орбита, тем меньше сила тяготения и больше центробежная сила. Геостационарная орбита находится как раз в том месте, где они уравниваются. То есть сам спутник находится в равновесии, а трос тянет его вниз. Противовес выше спутника, поэтому действующая на него центробежная сила больше силы тяготения. Вот она и тянет трос вверх.

Кстати, я бы на вашем месте еще спросил, существуют ли материалы для постройки подобной конструкции? Это ведь тоже очень важно. Но на этот вопрос можно ответить точно и кратко: нет. Для такого троса нужен сверхпрочный материал. Таких пока не существует. Даже углеродные нанотрубки в несколько раз менее прочны.

Комментарии

69 Комментариев
Илья Фомин
29.10.2023
-
0
+
Орбита любого спутника всегда пересекает плоскость экватора. Значит, всё, что ниже 36000 км, рано или поздно с этим лифтом столкнется. Это много лет назад ещё Маковецкий в книге "Смотри в корень" рассматривал.
Я не обладаю техническими терминами, и не силён в физике, а тем более в космонавтике. Но представьте себе картину - возьмите палку в руку за один конец, к другому концу привяжите веревку, к свободному концу веревки привяжите камень. Далее попробуйте раскрутить камень на веревке. Вот теперь подумайте! Сможете ли вы удержать палку в одном положении при вращающемся камне? Скорее всего нет. Так и с осью земли. Ось начнет расшатываться, и в итоге может произойти смещение. Что чревато последствиями для всей планеты.
    Sergey Sergeev
    05.10.2023
    -
    0
    +
    Земную ось держат белые медведи, так что все норм. А если серьезно, то аварии космического лифта и впрямь должны выглядеть эпично. С небес падает неразрушимая хрень бесконечной длины, наматывается на Землю, расплющивает здания. Даже не представляю, какие там меры безопасности должны быть и какой технологический уровень.
    +
      ещё комментарии
      -
      0
      +
      В первой серии "Основания" там что-то такое рушится с орбиты. Террористы подорвали. https://www.youtube.com/watch?v=-b0D9D-DOao
        Sergey Sergeev
        06.10.2023
        -
        0
        +
        Спасибо. Но реальность бывает покруче любых киношных фантазий. Тут все-таки большой объект просто упал с неба, а куски космического лифта будут иметь уникальные свойства. Если успеет намотаться на Землю, получится эффективный способ рытья тысячекилометровых траншей неизвестной глубины. На случай аварии могут предусмотреть разделение троса в каких-то точках.
          -
          0
          +
          Возможно несколько преувеличили масштабы бедствия. Интересно бы посчитать весь лифт рухнет на землю или только нижняя его часть. И в фильме это огромная конструкция по типу башни (м.б. вавилонской :) ) а в проектах лифта речь все же о тросах, то есть не слишком массивных обломках. Большая часть которых наверняка сгорит в атмосфере. Впрочем зрелище будет эпичным в любом случае.
-
0
+
Трос из графен-аэрогеля интересно и аэростаты в местах стыка Но вообще кака функция нужна? Дать опору для подъема. То есть вся конструкция плюс вес груза не должны падать вниз. То есть конструкция без груза должна двигаться вверх. Это либо аэростаты либо центробежная тяга. Конструкция с плотностью воздуха после подъема груза - опустится вниз. Она же не жестко опирается на землю. Вот если будет жестко опираться - тогда интересно. Но тут проще все же аэростатами отыграть. Ну и вообще идея КЛ именно трос, прибитый наверху. Хорошо, если вывести точку закрепления выше, то вроде подъемный импульс будет. Сколько то придется тратить на то, чтобы догонять базовую станцию на стационарной орбите. От нее идет обычный трос к объекту выше, который дает тягу. В момент подъема груза станция подтягивает его к себе с другой стороны, чтобы силы компенсировались. В итоге становится понятно о чем речь - это использование дармового импульса центробежной силы, действующей на объект выше. Иначе надо поднять топливо и включать двигатели базовой станции, чтобы не снижалась в результате подъема груза по тросу. Но зачем всё это, если дармовую энергию можно получить прямо на базовой станции солнечными батареями. Поднимать придется только рабочее тело для двигателей В общем, вопрос будет не про то, как прибить трос, и даже не по его прочность. По его всей длине будет такие огромные колебания, и тут надо смотреть на морские технологии хотя бы. Воздушные массы будут его таскать жутко, а уж с нагрузкой это можно на фуникулеры смотреть с горах, жуть же. Много энергии будет уходить на стабилизацию. С технологиями ИИ, возможно, будет проще управлять этим всем. Но пока видится реальным проход аэростатами до точки, где уже можно будет подвешивать на трос без существенного воздействия ветра
Misha Gor
06.09.2023
-
0
+
Идея шикарная , особенно с противовесом который будет тянутся выше станции , и если туда поставить ещё одну станцию , допустим техническую,(на верхней орбите) со всем обслуживающими механизмами то может получится неплохой выриант , я даже сразу не сообразил насколько это гениально , осталось дело за "малым" прочность , тоесть наноматериал на новом уровне и энегро эффективность, явно что это не будет тудбо дизель генератор (со всем уважением к данной старушки) а что вроде термосинтеза . Ну и последнее и самое главное ,это космический мусор и защита от паподания всякой метериоритной пыли .
Алекс Бел
06.09.2023
-
1
+
А зачем вообще на данном этапе нужен обитаемый космос? Там на орбите радиация, там отсутствует гравитация, там нужны большие усилия для поддержания жизни и здоровья человеку. Надо решить проблему с искусственной гравитацией и защитой от радиации, а потом уже людей туда посылать. В известном дальнем космосе нет мест с хорошими условиями для человеческой жизни и пока не решится вопрос с быстрым перемещением на большие расстояния в космосе - посылать людей в нажде их найти - пустая трата человеческих жизней и ресурсов Земли. Не готово ещё человечество к покорению космических далей.
    Sergey Sergeev
    05.10.2023
    -
    0
    +
    Обитаемый космос сейчас не получится, рано для этого. Нужна дешевая доставка спутников на орбиту, дешевые и быстрые полеты к другим планетам для исследований, дешевое выведение телескопов за атмосферу. Начнутся экспедиции хотя бы на Луну - глядишь, через какое-то время Луна будет становиться обитаемой. Искусственная гравитация делается вращением корабля (он должен быть достаточно больших размеров). Для планет с низкой гравитацией есть тяжелые скафандры/утяжелители. Лунный скафандр очень тяжелый сам по себе, на Земле в нем не попрыгаешь, да и на Луне астронавты прыгали не особо высоко. Опасность космической радиации преувеличена. Сейчас считается, что даже до Марса люди вполне долетят и смогут вернуться живыми. Радиационную опасность можно уменьшить, размещая людей за слоем воды, за двигателями и прочей большой массой, с чем не будет проблем, если развивать полеты в космос. На планетах от радиации хорошо защищает слой грунта, под которым можно строить базу. Прежде чем начнется освоение дальнего космоса, сначала надо хотя бы начать осваивать ближний. Принципиальных проблем для этого нет, просто новыми разработками заниматься особо никто не хочет, кроме Маска. Остальные пользуются устаревшими и дорогими технологиями. Нормальный ядерный двигатель для космоса не ресерчат.
Robert Zhukov
05.09.2023
-
-1
+
Движение вперёд посредством технического прогресса- тупиковый путь. Ведь из настоящей Таблицы Менделеева, которая тому приснилась!! нерадивые химики и политики исключили два первых элемента их неё- ньютоний и короний, что составляют эфир.)
Лифт - утопия. Вот если бы вдоль экватора протянуть кольцо вокруг Земли, которое могло раздвигаться. Тем самым поднимая на орбиту всё, что можно прицепить к кольцу. Можно было бы опускать и поднимать на орбиту целые города. Но, такой проект только всем Миром осилить можно. А у нас с миром беда.
-
0
+
Чтобы трос не оборвался, надо его облегчить. Например, разделить его на равные промежутки, и каждый из них прикрепить к аэростатам с гелием. Так уменьшится масса троса в атмосфере.
Valerij Zviozdkin
04.09.2023
-
0
+
Или использовать материал легче воздуха аэрографен-водород но космический лифт обошёлся бы в 300 трлн.$
Valerij Zviozdkin
04.09.2023
-
0
+
Не раньше чем вы сможете создать обитаемую станцию на геосинхронной(40000 км) орбите,что возможно только после создания рн Энергия.Да и можете опускать графеновую нитку после.Спасибо.
Ага. Вот построили такой лифт.. и запустили в действие... эффект Дженибекова.. Вот умора то будет когда все мы кувыркнемся))
Так ведь проблема выхода в космос не в наборе высоты. Проблема в наборе скорости, то бишь энергии. Ну и как вам тут поможет космический лифт, пусть он хоть к луне привязан будет? Я поражаюсь, что эта бредовая идея до сих пор обсуждается.
    Тут вероятно считается плюсом подача топлива по тросу для стартующей ракеты. Тогда ей не придётся поднимать самой это топливо. Но остаётся вопрос, как сделать подачу топлива на тысячи километров быстрее, чем оно тратится. Это при устройстве лифта, как в "Блуждающей Земле 2". Но ведь можно и без топлива электричеством поднимать. Колёсиками по тросу, а электричество по нему же.
    +
      ещё комментарии
      Made in
      04.09.2023
      -
      0
      +
      А масса троса? Как вы его вообще в космос поднимите?
        -
        0
        +
        Комментарий удален пользователем или модератором...
          Почему более короткий?
            -
            0
            +
            Комментарий удален пользователем или модератором...
              Считать - это замечательно! :) что ж, посчитаем. Для бОльшей простоты считаем ускорения - их всегда можно умножить, например, на килограмм или тонну, получив силу. Допустим, трос с геостационарной орбитальной базы выпущен вверх и вниз на одинаковые 35000 км - грубо, нижний конец находится на высоте 36000 - 35000 = 1000 км над Землёй, верхний конец - на высоте 36000 + 35000 = 71000 км. Радиус Земли средний 6375433 м. 1) Радиусы вращения: нижнего конца Rн = 63754433 + 1000000 = 7375433 м, верхнего конца Rв = 6375433 + 71000000 = 77375433 м. 2) Длина окружности: нижняя окружность: Lн = 46341212 м, верхняя окружность: Lв = 486164183 м. 3) Линейная скорость: Vн = 536 м/с, Vв = 5626 м/с. 4) Центробежное ускорение, v2 / r: Ан = 0,039 м/с2, Ав = 0,409 м/с2. 5) Гравитационное ускорение в нижней и в верхней точках: Gн = 7,3276 м/с2, Gв = 0,0666 м/с2. 6) Ускорение силы тяжести ( гравитационное ускорение минус центробежное): gн = 7,3276 - 0,039 = 7,29 м/с2. gв = 0,0666 - 0,409 = -0,257 м/с2. Итого: на нижний конец троса (и груз) действует ускорение вниз 7,33 м/с2, а на верхний конец троса и противовес действует ускорение вверх -0,257 м/с2. Итоговое ускорение троса будет: 7,33-0,257 = 7,07 м/с2 вниз. С понижением высоты у Земли гравитационная сила будет сильно нелинейно возрастать, на поверхности Земли став втрое больше, чем на взятой нами высоте 1000 км. А центробежная сила на балансире при увеличении высоты на 1000 км прирастёт линейно на проценты. Так что балансир на тросу с равными длинами верхней и нижней части никак не поднимет груз - ускорение в нижней точке (на нижнем конце троса) в нашем примере в 28 раз больше, чем на верхнем, и они противоположны - нижний груз перетянет верхний с перевесом в 28 раз.
              Вот это нормальный, предметный расчёт, Лев. Его можно проверить любое количество раз. Он показывает несостоятельность этой затеи про подьём груза противовесом сопоставимой длины - для создания перетягивающей вверх силы противовес должен уходить в район орбиты Луны, а может и далеко за неё. Точно это находится из простого уравнения, приравнивающего величину ускорения тяжести на высоте 1000 км и центробежного на высоте Х, которая легко из него находится.
                Affidavit Donda
                05.09.2023
                -
                0
                +
                Есть ещё один нюанс. С увеличением расстояния от центра планеты орбитальная скорость снижается. Так что верхний груз будет отставать от центра рассматриваемой системы, а нижний, соответственно, опережать оный центр.
                Я это отмечал выше: подразумевается, что верхний груз будет двигаться не с орбитальной скоростью, а с более высокой — при орбитальной скорости он находится в равновесии и не тянет вверх. Чтобы груз тянул вверх, его движение должно быть не орбитальным, а с избыточной (по отношению к орбите) скоростью. Вопрос: что и каким образом будет разгонять его до этой более высокой скорости? Причем горизонтально, разумеется. Внятного ответа сторонники космического лифта пока не дают. То есть непонятно баллистическое обеспечение этой внешне и навскидку красивой фантазии с лифтом. Ну, по крайней мере мне непонятно.)
                -
                0
                +
                Комментарий удален пользователем или модератором...
                У вас для верхнего груза пока общие слова и рассуждения) конечно будет, вопрос величины этого ускорения и высоты, на которой оно достигнет - 9,81. В этом суть. А не в том что оно вообще будет, как явление. Посчитайте цифирь и назовите высоту, на которой ускорение силы тяжести (гравитационное минус центростремительное) будет равно минус 9,81 м/с2. Конкретно, на какой высоте? Сколько км? Это же несложно. Назовите число в километрах, Лев. И всё станет ясно. У вас не прозвучало главное - величина высоты в км, на которой будет создаваться ускорение минус 9,81. А это и есть ключевой момент нашего разговора. Вы говорили про 15000 км вверх от геостационарной орбиты вверх. :)) выше это написали. Почему вы так решили, не знаю. Я говорю, что отнюдь. :)) это совсем не так. На какой же высоте будут эти минус 9,81 м/с2, Лев?
                -
                1
                +
                Комментарий удален пользователем или модератором...
                Разумеется, это нормально, тут остаётся только подать руку со словами "ничего, давайте вместе разберёмся". Словесность великая область, и она оперирует словесами, своей природой, в этом её суть и гений. Баллистика область специфичная, в ней согласно её природе оперируют числами - язык описания в баллистике числовой. Числа быстрее покажут, и, возможно, избавят от заблуждений, самого разного вида, уровня и природы. В баллистике числа опора, способ отображения и язык описания сути. Здесь не баллистика в полном смысле, здесь школьный курс. Это словосочетание используют в полемиках, но это действительно школьный курс - мы не оперируем понятиями, например, второго динамического фактора формы Земли J2, и не понимаем ни его роль в динамике параметров низкой орбиты, ни почему он так называется и что значит. Перегрузки можно охарактеризовать так и этак по впечатлениям, но лучше числА и показания прибора их ничто не характеризует. В общем, я о том, что интуитивное зачастую в нас несовершенно, и его вИдение хорошо бы проверять расчётами, с осмыслением их чисел. Ошибки глазомера случаются сплошным потоком. И это не новость, а обычай. Эрраре хуманум эст. По километрам высоты, на которой ускорение на поверхности Земли 9,81 будет таким же, но противоположным и центробежной природы - как их найти? Участники диалога, предлагайте ) давайте ваше решение и значение высоты в км. До Луны, за Луной? )
                Итак, простой расчёт проведём по школьным формулам, связывающим период обращения (в нашем случае сутки), центробежное/центростремительное ускорение (9,81 м/с2 - равное ускорению свободного падения на поверхности Земли) и радиус обращения. Расчёт прилагаю в виде фото, так проще и понятнее. Итог: центробежное ускорение при обороте за сутки будет на расстоянии примерно 1,85 миллиона километров. Это даже дальше первой и второй точек Лагранжа системы Солнце-Земля, удалённых от Земли на 1,5 млн км. И в 4,8 раза дальше орбиты Луны. То есть для создания ускорения "вверх" нужен груз на расстоянии 1.85 млн км, почти в 5 раз дальше Луны. Листик с расчётом внизу.
                -
                0
                +
                Ребята походу опять изобрели вечный двигатель 😉
                Affidavit Donda
                05.09.2023
                -
                0
                +
                Чтобы груз тянул вверх, его движение должно быть не орбитальным, а с избыточной (по отношению к орбите) скоростью. Вопрос: что и каким образом будет разгонять его до этой более высокой скорости?
                Вот и мне на трезвую голову это непонятно. :-)))
                -
                0
                +
                Комментарий удален пользователем или модератором...
                Центростремительное ускорение не может разгонять по окружности :)) оно действует перпендикулярно линейной скорости обращения, поперёк её. Поэтому никак эту линейную скорость обращения не увеличит. Как нельзя разогнать поезд силой, действующей строго поперёк рельсов. Для разгона нужна составляющая силы вдоль рельсов. Без неё никак. То же и в движении по окружности: центростремительное ускорение не меняет линейной скорости на окружности. Именно в силу своей строгой "поперечности".
                -
                0
                +
                Комментарий удален пользователем или модератором...
                "отмечу, что ускорение к подъему грузов по КЛ никакого отношения не имеет, а исключительно сила, возникающая при движении КЛ с суточной угловой скоростью. Нету никакого ускорения в формуле ее расчета." Смешно.. :-)) это самое ускорение, умноженное на массу спутника, и даëт силу, о которой вы пишете. Отдыхайте, Лев :))
                -
                0
                +
                Комментарий удален пользователем или модератором...
                Ладно. Оставим всё как есть. ) не парьтесь. Оценку длины троса, дающий 1,85 млн км, чтобы оторвать груз от поверхности Земли, я привёл утром выше.
                Affidavit Donda
                06.09.2023
                -
                0
                +
                что и каким образом будет разгонять его до этой более высокой скорости?
                Теоретически на этот самый груз/противовес можно установить ракетный двигатель, а топливо с окислителем или рабочее тело и электроэнергию подавать по этому самому тросу.
                Это да. Вернее сказать, горючее с окислителем - они оба топливные компоненты. Но какова необходимая длина троса, чтобы противовес смог оторвать груз от поверхности Земли? Выше расчёт - около 1,85 миллиона километров.
    Cemen Shishkin
    04.09.2023
    -
    1
    +
    Вы это космическим компаниям скажите, а то ори борются за каждый киллограм и грамм, который можно поднять на орбиту. Да и даже если проблема в наборе скорости, то в первую очередь она возникает из-за силы тяжести, появляется такая проблема: чем выше скорость и ближе к земле (уже выгодно поднять ракету как иодно выше), тем большие сопротивления испытывает ракета, следовательно нужны материалы, которые смогут выдерживать нагрев, необходимо топливо, чтобы преодолеть сопротивление, больше топлива больше масса, значит надо ещё больше топлива. Ах да, ещё нам нужны более мощные двигатели, так как от этого зависит сможем ли мы взлететь вообще. А вот с нулевой гравитации(орбита тоже подойдёт) половина проблем отпадает, любой двигатель сможет разогнать корабль любого размера, будь время и топливо, мы меньше привязанны к мощности? Значит можем брать более экономичные движки, а знаяит нам надо меньше топлива, значит масса, которую надо разогнать тоже уменьшается. Итог: скорость в космосе набрать не проблема(до определенного значения) а вот покинуть гравитационные орбиты крупных тел гораздо сложнее.
    -
    0
    +
    ИМХО надо конечно считать, но даже если для подъёма нужна скорость, то не получится ли электродвигатель, с кабелем по тросу выгоднее чем ракетные двигатели (с периферией), с запасом топлива и окислителя, а особенно если сам трос будет (сверх)проводником
    Sergey Sergeev
    04.10.2023
    -
    0
    +
    Космический лифт позволит набрать некоторую орбитальную скорость, не больше 3 км/c - это скорость спутника на геостационарной орбите, вблизи которой будет выход из лифта. Чем выше противовес, тем ниже скорость на выходе из лифта. Т.е. если запускаемому космическому аппарату понадобится выйти на эту орбиту при помощи лифта, ему вообще почти не придется тратить энергию, только на маневры. Если же орбита другая, тогда энергии понадобится больше, но все-таки это меньше, чем при старте с Земли. В космосе можно применять большее разнообразие двигателей для разгона, которые нельзя применять при старте с Земли. Можно использовать ионные двигатели, которые меньше и эффективнее химических (правда, тяга у них крошечная, но во многих случаях хватает и этого). Можно построить корабль с ядерным двигателем прямо в космосе, не боясь, что он загадит атмосферу или свалится нам на головы - на нем не будут взлетать. Возле космического лифта можно размещать всякие телескопы и прочие лаборатории. Им же не надо никуда лететь, им надо находиться вне атмосферы и в невесомости.
Артур Кларк целый роман посвятил этой теме. Материал,из которого возможно будет сделать трос в будущем - скорее всего что-то вроде мономолекулярной нити
    -
    1
    +
    На земле трос можно закрепить к горе приложив в ней туннель и через тоннель протянуть трос, а с другого конца в космосе к земной орбите спутниками притянуть к орбите Земли астероид , он будет вращаться на орбите и за него завизать трос и он будет находиться в натянутом состоянии и по тросу пускать контейнеры в космос, а контейнеры заполнять трупами людей и крупных животных и выводить на орбиту и в дальний космос и пусть летают дабы облегчить планету Земля от лишнего веса который увеличивает вращение планеты , где через 10 тысяч лет будет ощутимо это , где земные сутки будут 24 часа и 10-20 минут
    +
      ещё комментарии
"От троса же спутнику одни проблемы: вес троса будет тормозить спутник и в конце концов стащит его с орбиты" Непонятное место. Спутник летит с горизонтальной скоростью на круговой орбите. К спутнику приложили силу, направленную перпендикулярно орбитальной скорости, вниз (силу натяжения троса). Эта сила сообщит спутнику вертикальное ускорение и в итоге вертикальную скорость. А горизонтальная скорость спутника при этом не замедлится - ведь трос тащит спутник не назад, как тормозной парашют. А вниз, перпендикулярно скорости спутника. В итоге спутник, сохраняя свою горизонтальную скорость, получит ещё и вертикальную скорость вниз (от троса) - векторно складываясь, две эти скорости дадут увеличение суммарной, результирующей скорости спутника. Она будет диагональю между горизонтальной орбитальной и вертикальной "тросовой" скоростями. То есть скорость спутника наклонится вниз и вырастет. Спутник разгонится, а не затормозится.
    Made in
    04.09.2023
    -
    1
    +
    Так вектор будет направлен по диагонали к планете, что в итоге приведет к падению
    +
      ещё комментарии
      Верно, к падению. При этом вес троса не будет тормозить спутник, как написано выше в ответе. Непонятно это утверждение про уменьшение скорости спутника (торможение весом троса).
    Sergey Sergeev
    04.10.2023
    -
    0
    +
    Спутник разгонится и перейдет на другую орбиту, эллиптическую, большая часть которой будет ближе к Земле. Трос лифта накренится вперед по ходу движения спутника (скорость же выросла), провиснет и тоже приблизится к Земле, его вес начнет расти и он будет тянуть спутник с еще большей силой.
    +
      ещё комментарии
      Трос не наклонится вперёд, потому что горизонтальная скорость не вырастет. Рост скорости будет за счет вертикальной составляющей.
        Sergey Sergeev
        05.10.2023
        -
        0
        +
        Вырастет вертикальная составляющая, отчего орбита станет эллиптической, спутник приблизится к Земле по эллипсу и разгонится - из-за этого горизонтальная скорость вырастет. На эллиптической орбите горизонтальная скорость увеличивается в сторону апогея. Для наклонения троса вперед нужен рост даже не горизонтальной скорости, а угловой. Даже если горизонтальная скорость спутника каким-то образом не поменяется, то из-за уменьшения высоты вырастет угловая скорость.
          Ну, может быть. Однако орбитальное движение это свободное движение, под действием только гравитационной силы центрального поля. А тут будет сила троса, и если груз уйдёт вперёд, то условие свободного движения не будет выполняться, возникнет тангенциальная сила. С ней решение уравнения движения перестанет быть эллиптическим. Надо тщательнее расписать такое движение и посмотреть, каким будет его решение. Свободного эллипса быть не должно. Но в общем надо подумать, что будет в итоге приложения непрерывной силы наклонного троса. Торможения спутника, описанного в материале, вряд ли получится.
            Sergey Sergeev
            06.10.2023
            -
            0
            +
            Да, я тоже подумал про эллипс, ерунда это, а не решение. Трос ведь продолжает тянуть спутник все время, а не в одной точке. Возможно, будет что-то похожее на спираль с постепенным уменьшением высоты. Я тоже не думаю, что спутник затормозит (по-моему, все-таки ускорится), но с орбиты его точно стащит, летать он будет по-другому (и, возможно, недолго). Движение не свободное орбитальное.
"Поэтому в гипотетическом пока орбитальном лифте трос не заканчивается на спутнике. Он тянется от спутника к противовесу, обращающемуся по намного более высокой орбите. ... Противовес выше спутника, поэтому действующая на него центробежная сила больше силы тяжести." В реальности баллистическая ситуация интереснее и сложнее. "Или же всё намного сложнее", как проницательно пишет вопрошающий. Противовес, вращающийся по более высокой орбите, будет отставать - его угловая орбитальная скорость меньше (угловой скорости) вращения Земли. Поэтому трос будет натягиваться назад и наклоняться всё сильнее. Пока Земля на намотает его на себя полностью. Для того, чтобы трос был вертикальным вплоть до до спутника-противовеса, последний должен двигаться БЫСТРЕЕ орбитальной скорости круговой орбиты на его высоте: синхронно с вращением Земли, но намного выше геостационарной орбиты. Из этого возникает пара моментов, которые стоит отметить: 1. Поскольку скорость спутника-противовеса будет значительно больше орбитальной круговой скорости, то нельзя сказать, что он движется по орбите. Ибо орбита - это траектория свободного движения в центральном гравитационном поле, которую Иоганн Кеплер и назвал орбитой ("колея" по латыни) в 1609 (?) году. (плюс незначительные возмущения разного рода). А здесь движение не свободное: на спутник действует ещё и сила натяжения троса. Существенная, главным образом формирующая его траекторию: без троса он двигался бы просто по орбите со значительно меньшей скоростью. 2. Какая сила будет заставлять спутник-противовес двигаться существенно быстрее орбитальной скорости (то есть скорости свободного движения на круговой орбите на его высоте) для вертикализации троса лифта? Что и как будет создавать горизонтальную силу, приложенную к спутнику и разгоняющую его быстрее орбитальной скорости? Ну и лифт хоть космический, но не орбитальный. Он не участвует в орбитальном движении.
    -
    4
    +
    А что если рассмотреть некую кольцевую структуру вокруг Земли. Например 12 лифтов равномерно расположенных по периметру экватора, соединённых кольцом. Как колесо со спицами Такая конструкция могла бы быть устойчивее. Идея из романа Ларри Найвена "Мир-Кольцо"
    +
      ещё комментарии
      Есть проекты кольцевого космического транспорта - гиганского трансформного кольца, внутри которого бежит лента со скоростью выше орбитальной для этой высоты, и возникающая сила поднимает кольцо вверх, растягивая его. Вопрос: что будет разгонять "некую кольцевую структуру" быстрее орбитальной скорости? Иначе кольцевая структура будет отставать от вращения Земли, будучи выше геостационарной орбиты. И все лифты намотаются на Землю, которая накрутит их на себя при отстающей кольцевой структуре.
        -
        0
        +
        Кольцо будет массивным. Много времени и энергии надо затратить чтобы раскрутить. Дальше будет крутиться за счёт своей огромной инерции, как та же земля. Нужно лишь корректировать скорость вращения и центровку относительно планеты Это какие-то двигатели по периметру кольца
    Sergey Sergeev
    05.10.2023
    -
    0
    +
    Не думаю, что трос непременно намотается на Землю полностью - возможно, он отклонится от вертикали или намотается чуть-чуть и Земля начнет своим вращением тащить спутник за собой. Когда трос наклонен, он тянет спутник не только вниз, но и в сторону, сообщая ему дополнительную скорость движения, которой тому не хватает. Можно дома провести эксперимент - раскручивать камень на веревке вокруг себя на вытянутой руке. Если крутить слишком быстро, веревка отклонится назад, угол между рукой и веревкой будет меньше 180 градусов, но вряд ли она намотается на крутящего. Чтобы намоталась, крутить надо ОЧЕНЬ быстро.
    +
      ещё комментарии
      Всё это упрощённые умозрительные картины. Несложно описать процесс системой диффур, и провести её решение, аналитическое либо численное. Тогда будет более точная картина. А так, конечно, всë словеса и вольные мазки художника. Дискутировать об умозрительных деталях "полностью - не полностью" тут нет смысла, наверное. Поэтому согласен на любые поправки.
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
-
0
+
Вас послушать так все люди сидят в гигантской центрифуге и тоже должны были улететь если дать им в руки веревку. Без нее магия не работает 😂
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
-
0
+
Лева причем здесь греет/не греет? Это вы который день носитесь с пращой ака центрифуга не понимая что подобное сравнение совершенно некорректно. Вам предложен простой мысленный эксперимент а вас понесло в привычные дебри.
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
-
0
+
Господи, Лев, ну погуглите что такое мысленный эксперимент, а то всех Максвеллов и Шрёдингеров распугаете своими "толщина ствола" и "руки не удержат". Впрочем о чем это я 😏 спец по баллистике и тот сошел с дистанции 😄 где уж мне-то Леву переспорить. Одно утешает что и цель такая и не ставилась. Вот уж где предприятие заведомо неосуществимое 🙄