पृथ्वी और चंद्रमा के बीच बाल्टी लूप?
कृपया मेरा सिर मत काटो। यदि यह इतना मूर्ख है कि यह स्क्वैश के योग्य है, तो मुझे इस प्रश्न को हटाने में काफी खुशी होगी। मैं मुख्य रूप से जानना चाहता हूं कि क्या किसी ने कभी यह सुझाव दिया है (मैंने खोजा)।
मान लें कि आपके पास स्ट्रिंग का एक लंबा टुकड़ा है ... मेरा मतलब वास्तव में लंबा है, वास्तव में 500 हजार मील है, और आप इसे एक लूप में बनाते हैं और आप इसकी लंबाई के साथ अंतराल पर बाल्टी संलग्न करते हैं।
फिर आपके पास कुछ निश्चित स्पिंडल होते हैं, एक पृथ्वी पर और एक चंद्रमा पर, और आप स्ट्रिंग पर खींचना शुरू करते हैं: यदि आप सामान (लोगों, मशीनों, वस्तुओं आदि) को चंद्रमा से नीचे एक साथ सामान के साथ प्राप्त करना चाहते थे। पृथ्वी से, क्या आप वास्तव में गुरुत्वाकर्षण कुओं (पृथ्वी और चंद्रमा के दोनों) के प्रभावों को संतुलित नहीं करेंगे?
मुझे यकीन है कि किसी को "स्ट्रिंग" के इस टुकड़े की लंबाई के दौरान अनुभव होने वाले बड़े उपभेदों को इंगित करने के लिए जा रहा है जैसा कि खींचा गया था। स्वाभाविक रूप से मैं सुझाव दे रहा हूं कि स्ट्रिंग के बजाय इसे कुछ उपयुक्त 22 वीं सदी की तकनीक से बनाया जाना चाहिए: शायद चमत्कारी होने के साथ-साथ घटक सामग्री को भी कार्य करने के लिए किसी तरह से (सौर पैनलों का उपयोग करके) ऊर्जा खर्च करनी होगी।
स्पेस एलेवेटर विचार की तुलना में, ठीक है, यह थोड़ा लंबा है। लेकिन अंतरिक्ष एलेवेटर के विचार से इस चुनौती का सामना करना पड़ता है कि, भूस्थैतिक कक्षा की ऊँचाई तक, संपूर्ण संरचना को पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के बहुत नीचे तल से नीचे से सहारा देना पड़ता है। इस स्ट्रिंग की सामग्री के इंजीनियरिंग विनिर्देश एक अलग तरीके से चुनौतीपूर्ण होंगे।
एनबी मुझे पता है कि, व्यावहारिक रूप से, रॉकेट वास्तव में या पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण में अच्छी तरह से बाहर सामान प्राप्त करने के लिए एक बहुत सस्ता और हंसमुख समाधान हैं, खासकर यदि आप उन्हें फिर से उपयोग करने योग्य बना सकते हैं। स्पेस एलेवेटर, स्पेस गन या "ऑर्बिटल टीथर्स" आदि बनाने की बात अभी भी जारी है।
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चंद्रमा के बारे में जैक्सन की टिप्पणी ने भूस्थिरिकीकरण नहीं किया, मुझे लगता है: बेशक यह मुख्य रूप से पृथ्वी की स्पिन है जो चंद्रमा की कक्षा के बजाय यहां की समस्या है। यह भी इंगित करता है कि, एक अंतरिक्ष लिफ्ट के विपरीत, आप भूमध्य रेखा के पास कहीं भी अपने समुद्री टेडर प्लेटफॉर्म को नहीं रखना चाहेंगे। इसके बजाय आप चाहते हैं कि यह डंडे में से किसी एक के करीब हो: यहाँ शामिल त्रिकोणमिति का मेरा ज्ञान थोड़ा कम है: व्यवहार्यता पृथ्वी के झुकाव जैसे कारकों पर निर्भर करेगी, चंद्रमा की कक्षा का तथ्य, दुर्भाग्य से, पृथ्वी के ग्रहण के सापेक्ष 5 डिग्री झुका हुआ (इक्वेटोरियल नहीं) प्लेन, इत्यादि झुकाव के साथ "गलत" स्थिति में है, जो कि महीने में एक बार चंद्रमा की स्थिति के सापेक्ष है, मुझे संदेह है कि क्या आप प्लेटफॉर्म को वास्तव में स्थिर, एटी उत्तरी या दक्षिणी ध्रुव पर रख सकते हैं।
इसके बजाय इस प्लेटफ़ॉर्म को संभवतः अंटार्कटिक सर्कल के करीब एक अक्षांश रेखा के साथ, कई सौ किमी प्रति घंटे की गति से यात्रा करनी होगी, जहाँ आर्टिक सर्कल की तुलना में कम भूमि है, जो प्रति 24 h एक सर्किट कर रही है (लंबाई एक तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण 16,000 किमी = कुछ 670 किमी / घंटा!)। हालांकि वहां बहुत कम जमीन है, बर्फ का pesky व्यवसाय है। बहुत सारी बर्फ। निकट भविष्य में यह गायब हो सकता है।
एक अन्य संभावना यह है कि अपने पृथ्वी के तार को दक्षिण ध्रुव पर स्थिर करें, इसे स्थिर बनाएं, लेकिन किसी भी महीने में शायद आधे दिनों के लिए इसे काट दें, जब पृथ्वी के तार बिंदु और चंद्रमा के बीच की रेखा पृथ्वी के द्रव्यमान से होकर गुजरेगी। .. लेकिन ... उस महीने में उत्तरी ध्रुव काम करने योग्य होगा ... इसलिए, हाँ, आपके पास दो ध्रुवीय स्थिर तार बिंदु हैं, और आप हर दो सप्ताह में उनके बीच लूप के पृथ्वी छोर को स्विच करते हैं - समस्या हल !
सौभाग्य से मानव जाति ने हमेशा एक चुनौती को दोहराया है।
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जब से मैंने यह पोस्ट किया है मैंने इस बारे में थोड़ा सोच लिया है। ध्यान रखने वाली सुपर महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रत्येक लिंक "स्मार्ट" होना चाहिए। पहली परिकल्पना के रूप में, प्रत्येक लिंक की लंबाई 10 मीटर हो सकती है (लगभग 80 मिलियन की आवश्यकता होती है), और लूप 100 मीटर / सेकंड की गति से लूप होगा। मेरी गणना के अनुसार, इसका मतलब है कि चंद्रमा से किसी चीज को ले जाने में लगभग 45 दिन लगेंगे। प्रत्येक टेथर बिंदु पर "टर्नस्टाइल" व्यास या तो 1 किमी हो सकता है।
प्रत्येक लिंक में दो महत्वपूर्ण चीजें हैं: एक सौर सरणी, जो केवल पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर, और गियर का एक सेट दर्शाती है। गियर सरणी द्वारा संचालित होते हैं। गियर के दो कार्य हैं, जिनके बिना यह स्पेस लूप कभी काम नहीं कर सकता।
सबसे पहले, लूप ड्राइविंग के लिए जिम्मेदार हैं: लूप की लंबाई के दौरान, अंतरिक्ष में, "अप" स्ट्रैंड "डाउन" स्ट्रैंड के खिलाफ रगड़ता है, और इसलिए गियर लूप को यंत्रवत् रूप से चलाने के लिए जिम्मेदार हैं। इस विषय पर, यह सोचने लायक हो सकता है कि वास्तव में गति में सेट किए गए लूप को धीमा करने के लिए बलों को वास्तव में क्या करना होगा । लिंक के बीच घर्षण? मुझे लगता है कि आवश्यक बिजली की मात्रा 2 x लगभग 400,000 किमी लिंक के साथ कैप्चर की गई संभावित सौर ऊर्जा के सापेक्ष वास्तव में काफी कम होगी।
दूसरे, और अधिक विवादास्पद रूप से, पृथ्वी के पास पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण का मुकाबला करने के लिए गियर जिम्मेदार होंगे। दक्षिणी / उत्तरी ध्रुव पर, जहाँ हमारा पृथ्वी टीथर बिंदु है, लूप क्षितिज की ओर, क्षैतिज रूप से फैल रहा है। यह चंद्रमा की कक्षा की प्रकृति और उसके सापेक्ष पृथ्वी की धुरी द्वारा निर्धारित किया जाता है, और इसके आसपास कोई नहीं मिलता है। एक अंतरिक्ष लिफ्ट के विपरीत, हम किसी भी तरह से केन्द्रापसारक बल का शोषण नहीं कर रहे हैं। तो एक वैध सवाल है: "लूप बस नीचे क्यों नहीं गिरता है?"।
उत्तर तनाव के साथ कुछ करने के लिए नहीं है (आसन्न लिंक के बीच कुछ अनैच्छिक, गतिशील तनाव मौजूद हो सकता है, लेकिन श्रृंखला "तना" खींचने के लिए पर्याप्त कुछ भी नहीं है: श्रृंखला की गति चालित गियर का परिणाम होगी लेकिन सबसे ऊपर है ), लेकिन इसके बजाय कि लूप एक गतिशील "कर्लिंग बल" लगाने के लिए सौर सरणियों द्वारा लगातार उत्पन्न विद्युत शक्ति की विशाल मात्रा का उपयोग कर रहा है, पृथ्वी के सबसे गुरुत्वाकर्षण बिंदु पर "लूप" को पृथ्वी से दूर "वक्र" करने के लिए लूप, यानी अर्थ टीथर बिंदु। इसका मतलब है कि, जैसा कि यह पृथ्वी से या पृथ्वी से निकटता में, 100 मीटर / सेकंड पर, प्रत्येक लिंक अपने आसन्न लिंक के लिए एक गैर-नगण्य बल लागू कर रहा है, अपने गियरिंग का उपयोग कर, पृथ्वी के प्रभाव को विरुद्ध और बेअसर करने के लिए। गुरुत्वाकर्षण।
चंद्र टीथर बिंदु पर इस तरह की कोई समस्या नहीं है: सबसे पहले, चूंकि लूनर टीथर बिंदु के लिए लूप का लगाव लंबवत है, लेकिन यह भी क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बहुत कम है।
चूंकि पृथ्वी के वायुमंडल में सौर सरणियाँ तैनात नहीं हैं, इसलिए आपको वर्तमान में अंतरिक्ष में लिंक से स्थानांतरित होने वाली शक्ति प्राप्त करने की आवश्यकता है।
लागत के अलावा, इस विचार पर सबसे बड़ी आपत्ति हो सकती है: क्या हम वास्तव में रात के आकाश में देखना चाहते हैं और पृथ्वी और चंद्रमा के बीच फैली एक भद्दा श्रृंखला देख सकते हैं?
* हो सकता है कि आप यह भी पा सकते हैं कि शामिल उपभेदों के कारण चंद्रमा को कक्षा से बाहर निकाला जा रहा है, लेकिन आप हमेशा चंद्रमा पर तैनात थ्रस्टरों को बंद करके इसे "सही" कर सकते हैं (मानवता शायद भविष्य में ऐसा करना चाहे, जैसे चंद्रमा वर्तमान में पृथ्वी से दूर खींच रहा है)।
जवाब
मार्क फोसकी के जवाब के अलावा इसके लिए आवश्यक अनुमानित शक्ति से संबंधित कई अन्य जटिलताएं हैं।
एक पारंपरिक अंतरिक्ष लिफ्ट को एक गोलाकार कक्षा में रखा गया है, चंद्रमा एक गोलाकार कक्षा में नहीं है, इसलिए सिस्टम को हर महीने दो बार 42 800 किमी की लंबाई बदलने की आवश्यकता होगी, जो 100 किमी से अधिक के लिए निकलता है। ऐसा कुछ नहीं जो आप यांत्रिक चरखी या समान के साथ करते हैं।
एक संबंधित समस्या यह है कि पृथ्वी की सतह के पार का पता लगाने वाला मार्ग भूमध्य रेखा के साथ नहीं है, इसलिए प्रत्येक दिन के दौरान संरचना का जमीनी अंत हर दिन पृथ्वी की परिधि की यात्रा करता है, जो 1000 किमी / मीटर से ऊपर है, जो पर्याप्त पहाड़ों को पार करती है। इसका मतलब यह भी है कि संरचना में पर्याप्त ड्रैग फोर्स होगी जो कि दिन के ऑपरेशन में दूर करने की आवश्यकता होगी, संभवतः रॉकेट थ्रस्ट के साथ या पूरे ढांचे को परिक्रमा करने का जोखिम।
एक पोल से जुड़कर समस्या को हल करने की कोशिश करना ऊर्ध्वाधर वर्धमान से संरचना को किसी चीज के पुल से टकराता है, जो बग़ल में किसी तरह की नींव या संतुलन से चिपके रहता है। यह भी ध्यान दें कि कृत्रिम पहाड़ के किसी भी रूप में एक मेगा संरचना के लिए न तो उत्तर (समुद्र के ऊपर समुद्र) और न ही दक्षिण ध्रुव (बर्फ का मोटा हिस्सा) अच्छी जगह हैं।
पृथ्वी के अंत में बाधाओं को चकमा देने की आवश्यकता के अलावा, संरचना के LEO और GEO अनुभाग सभी कक्षाओं की सफाई करेंगे और मलबे से बचने या कवच की पर्याप्त गहराई तक ले जाने के लिए सक्रिय गतिशीलता की आवश्यकता होगी।
ध्यान दें कि इस प्रणाली पर मलबे की हड़ताल या स्थिरता विफलता के लिए विफलता मोड पृथ्वी के चारों ओर (संभवतः कई बार), जमीन पर या ऊपर या पीछे के वेग से टकराते हुए बेतुका मजबूत सामग्री होगी।
चंद्र अंत भी स्थिर नहीं है जो या तो गति को प्रेरित करता है या उस अंत को संरचनात्मक रूप से समर्थित होने से रोकता है।
इस संरचना के वास्तविक मध्य बिंदु भी अस्थिर हैं, सूरज से ज्वार के प्रभाव और पृथ्वी में बड़े पैमाने पर वितरण के बदलाव और लंबाई के साथ लहर गतियों को स्थापित करने के लिए चंद्रमा, जो संभवतः बाहर निकालने के लिए सक्रिय जोर की आवश्यकता होगी।
लंबाई के साथ द्रव्यमान की गति भी एक समस्या होगी, क्योंकि यह एक निलंबित संरचना है न कि एक मीनार ताकि अगर पृथ्वी से चंद्रमा तक एक द्रव्यमान को उठाया जाए तो एक समान द्रव्यमान को नीचे आने की आवश्यकता होती है या संपूर्ण संरचना पृथ्वी की दिशा और आवश्यकता में शिफ्ट हो जाएगी क्षतिपूर्ति के लिए किसी प्रकार का जोर।
तुलना के लिए, अंतरिक्ष लिफ्ट अवधारणा पर विचार करें। यह पृथ्वी की सतह से एक बिंदु पिछले भूस्थिर कक्षा तक विस्तारित होगा, और इस तरह से भारित किया जाएगा कि भूस्थैतिक कक्षा वह है जहां द्रव्यमान का केंद्र है। यह वास्तव में वैचारिक रूप से आपके विचार के समान है। उदाहरण के लिए, आरोही भार को संतुलित करते हुए अवरोही भार से लाभान्वित होना भी है।
क्योंकि स्पेस एलेवेटर आपके द्वारा प्रस्तावित प्रस्ताव की तुलना में बहुत कम केबल का उपयोग करता है, तनाव कम होगा और उस पर मांग कम होगी। हालांकि, यह अभी भी रासायनिक बांड द्वारा निरंतर सामग्री की ताकत पर सैद्धांतिक सीमा के पास है। मेरी समझ यह है कि एक पूर्ण कार्बन नैनोट्यूब की तन्यता ताकत वाला एक केबल काम करेगा, लेकिन आणविक तराजू पर मापी गई तन्यता ताकत आमतौर पर बड़ी वस्तुओं के लिए नहीं होती है। इसलिए मुझे नहीं लगता कि केबल-टू-मून प्रस्ताव को काम करने के लिए पर्याप्त सामग्री है। एक बेहतर जवाब वास्तव में सबसे मजबूत संभव रासायनिक बंधन की ताकत के लिए आवश्यक ताकत की तुलना करेगा, लेकिन मेरा कहना है कि भौतिक ताकत पर भौतिक सीमाएं हैं। किसी बिंदु पर, एक ऐसी सामग्री का निर्माण करना जो पृथ्वी और चंद्रमा के बीच वर्महोल बनाने से अधिक यथार्थवादी नहीं है,और मुझे लगता है कि यह प्रस्ताव उस स्तर के करीब है।
यहाँ एक गलत धारणा है:
[...] अंतरिक्ष एलेवेटर विचार चुनौती का सामना करता है कि, भूस्थैतिक कक्षा की ऊंचाई तक, संपूर्ण संरचना को नीचे से समर्थन करना पड़ता है [...]
ये गलत है। कोई भी भूस्थैतिक कक्षा तक किसी भी चीज का समर्थन नहीं कर सकता है, यह बहुत दूर है। इस तरह की संरचना के तल पर चट्टान एक तरल की तरह अधिक व्यवहार करती है, जिससे पूरा टॉवर अपने आप गिर जाता है। इसके बजाय, अंतरिक्ष लिफ्ट को एक काउंटरवेट से निलंबित कर दिया जाता है, उनका भार बाल्टी श्रृंखला की तरह पूरी तरह से तन्य है ।
बेशक, एक चंद्रमा का उपयोग एक काउंटरवेट के रूप में कर सकता है। और हाँ, पृथ्वी-चंद्र प्रणाली के L1 बिंदु और चंद्रमा के बीच बाल्टी श्रृंखला का हिस्सा वास्तव में पृथ्वी और L1 के बीच के हिस्से के लिए आंशिक काउंटर भार के रूप में कार्य करेगा। और हाँ, पृथ्वी से समान दूरी पर अन्य बिंदुओं की तुलना में L1 बिंदु की निचली गुरुत्वाकर्षण क्षमता चीजों को थोड़ा आसान कर देती है अगर कोई चंद्रमा की विपरीत दिशा में बाल्टी श्रृंखला को रखे।
हालांकि, इस अवधारणा के साथ महत्वपूर्ण समस्या यह है कि बाल्टी श्रृंखला एक अंतरिक्ष लिफ्ट के रूप में लगभग दस गुना लंबी होगी। चाँद वास्तव में बहुत दूर है। यदि यह नहीं होता, तो जियोसिंक्रोनस ऑर्बिट स्थिर नहीं होते। जियोसिंक्रोनस ऑर्बिट चंद्रमा की कक्षा से इतना नीचे है कि इसके विशाल द्रव्यमान का टग हमारे संचार उपग्रह की कक्षाओं को बहुत अधिक परेशान नहीं करता है। और, पृथ्वी-चंद्रमा L1 बिंदु की दूरी जियोसिंक्रोनस ऊंचाई से बहुत लंबी है । इस तरह, बाल्टी श्रृंखला का निर्माण करना बहुत कठिन होगा, और इसके लिए स्पेस एलेवेटर की तुलना में बहुत अधिक तन्य तनावों को सहन करना होगा ।
लिफ्ट और बाल्टी श्रृंखला की लंबाई के बीच इस विसंगति का कारण यह है कि पृथ्वी चंद्रमा की कक्षाओं की तुलना में बहुत तेज़ी से घूमती है। पृथ्वी को एक चक्कर लगाने में लगभग 24 घंटों का समय लगता है, चंद्रमा की कक्षा के लिए लगभग 26 दिन लगते हैं। पृथ्वी तुल्यकालिक सामान की इस तेजी से कताई का अर्थ है कि केन्द्रापसारक बल गुरुत्वाकर्षण त्वरण के बराबर है। और यह अंतरिक्ष लिफ्टों के लिए अनुमति देता है जो 40,000 किमी से कम लंबे (एक गंभीर काउंटर वजन मानते हुए) हैं।
यह सब पृथ्वी की सतह के सापेक्ष चलने वाली बाल्टी श्रृंखला के अंत की समस्याओं पर विचार करने से पहले भी है। दोनों ऊंचाई में (चंद्रमा की कक्षा के सनकीपन) और क्षैतिज आंदोलन में (लगभग 1667 किमी / घंटा)।
उस ने कहा, एक अनमोविंग स्ट्रक्चरल वायर के बजाय "वायर" के लूप का उपयोग करने का विचार एक अच्छा है। यह लिफ्ट केबिन में एक गंभीर बिजली स्रोत की आवश्यकता के बिना, भारी उठाने वाली मशीनरी को एक छोर पर स्थित करने की अनुमति देगा। यह कोरिओलिस बल के लूप के दो हिस्सों पर विपरीत दिशाओं में कार्य करने के कारण आरोही केबिन से अवरोही केबिन को भी अलग कर देगा।