Gibt es eine Größenbeschränkung dafür, wie groß eine Raumstation sein könnte, die die Erde (oder einen anderen Planeten) umkreist?

Answer 1

Es gibt einige Probleme, über die Sie sich Sorgen machen müssen:

1. Gezeitenstress, auf den Roy McCammon anspielt. Ein Schlüsselkonzept hier ist das Roche-Limit – Wikipedia. Beachten Sie, dass der Grenzwert von der Dichte abhängt und eine Raumstation wahrscheinlich eine recht geringe Dichte hätte, da sie hauptsächlich Luft enthalten würde. Eine Station, die innerhalb dieser Grenze umkreist, müsste über eine ausreichende strukturelle Festigkeit verfügen, um den Gezeitenbelastungen standzuhalten. Allerdings ist Punkt 3 unten wahrscheinlich ein größeres Problem, wenn interne Schwerkraft gewünscht wird. Selbst in einer niedrigen Erdumlaufbahn würde die Gezeitenbelastung einen kleinen Bruchteil von 1 g betragen.
2. Luftdruck. Ein wirklich großer Druckbehälter muss wirklich stark sein. In der Praxis gäbe es , wie bei einem starren Luftschiff alter Bauart – Wikipedia , mehrere Druckbehälter. Die für den Druckbehälter benötigte Masse ist direkt proportional zu seiner Größe mal dem Druck, sodass auch recht große Behälter gebaut werden könnten . Aber sie wären verlockende Ziele für Terroristen. Und Han Solo.
3. Künstliche Schwerkraft. Wenn sich die gesamte Station dreht, um die Menschen mit Gewicht zu versorgen, muss die Struktur stark genug sein, um das gesamte Gewicht zu tragen. Das ist wie beim Bau eines riesigen Schwungrads schwierig. Ich weiß nicht viel über Zahlen, aber nehmen wir an, dass der Rand der Station eine Masse von einer Million Tonnen hat und gedreht wird, um 1 g zu liefern. Dann muss die Struktur aus Kabeln bestehen, die dick genug sind, um ein Gesamtgewicht von einer Million Tonnen zu tragen, und sie müssen so lang sein wie der Radius der Station. Wenn Sie die Größe und Masse der Station verdoppeln, müssen die Kabel sowohl doppelt so stark als auch doppelt so lang sein, sodass Sie viermal so viel Kabel benötigen. Mit den jetzt verfügbaren Materialien könnte ein 1-g-Schwungrad mit einer Größe von hundert Kilometern ohne große Probleme zusammengehalten werden, sodass dies noch kein großes Problem darstellen wird. Auch hier besteht die praktische Lösung darin, mehrere kleinere Schwungräder zu bauen.

Answer 2

Derzeit umkreist die ISS die Erde mit einer Geschwindigkeit von 7,67 km/s und einer Masse von ca. 419.500 kg. Für eine extrem große Station, wie Sie erwähnt haben, sollte die Geschwindigkeit sehr hoch sein, um friedlich um die Erde kreisen zu können. Dies liegt daran, dass Raumstationen wie die ISS einer nach innen gerichteten Anziehungskraft durch die Schwerkraft der Erde ausgesetzt sind, die sie im freien Fall hält, die Umlaufgeschwindigkeit jedoch hoch genug ist, um zu verhindern, dass sie in Richtung Erde fallen.

Die Position bzw. dieser Abstand von der Erde muss in diesem Fall geeignet sein, um den Gezeitenkräften vorzubeugen. Dies ist in diesem Fall nur notwendig, weil wir davon ausgehen, dass die Station riesig ist, was bedeutet, dass sie Flüssigkeiten (natürlich Ozeane) beeinflusst, um Gezeiten zu bilden. Wenn sich das Objekt in großer Entfernung befindet, werden die Gewässer nicht beeinträchtigt, aber sobald es näher kommt, bilden sich Gezeiten, die aufgrund der Schwerkraft des Mondes den Gezeiten ähneln würden.

Das Bild hier ist nicht ganz so, wie es sein sollte. Wenn mir jemand mit einem geeigneten Bild helfen könnte, schlagen Sie bitte Änderungen vor.

Die weiße Linie hier ist also die Roche- Grenze. Das rote Ding ist das Raumschiff und das blaue Ding (man könnte sagen die Erde) ist der Wasserkörper.

Die kritische Geschwindigkeit der Erde ist auch ein wichtiger Faktor zur Bestimmung des sicheren Abstands der Erde zur Umlaufbahn. Die kritische Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die ein fallendes Objekt erreicht, wenn Schwerkraft und Luftwiderstand auf dem Objekt ausgeglichen werden.

Vc = √(GM/r)

Man kann tatsächlich die Größe eines Raumschiffs berechnen, was praktisch möglich wäre. Aber bei bestimmten Punkten bin ich mir nicht so sicher. Der Link unten enthält Antworten darauf und ich denke, er wäre hilfreich. Wie groß wäre das größtmögliche Raumschiff?

Lesen Sie außerdem meine Antwort, die die Gründe erklärt, warum wir normalerweise nicht über riesige Raumschiffe, die Notwendigkeit künstlicher Schwerkraft usw. sprechen.

Raveena Dandonas Antwort auf „Warum hören wir nicht von ewigen Raumschiffen, anstatt von der „Kolonisierung des Mars“? Welche technischen Probleme gibt es heute bei dieser Lösung?

Ich habe keine große Vorstellung davon, was sonst noch nötig wäre, um die Größe einer Raumstation zu bestimmen.