Lingkaran ember antara Bumi dan Bulan?
Tolong jangan gigit kepalaku. Jika ini sangat bodoh sehingga pantas untuk dihilangkan, saya cukup senang untuk menghapus pertanyaan itu. Saya terutama ingin tahu apakah ada yang pernah menyarankan ini (saya mencari).
Misalkan Anda memiliki seutas tali yang panjang ... Maksud saya sangat panjang, sebenarnya 500 ribu mil, dan Anda membuatnya menjadi satu lingkaran dan Anda memasang ember dengan interval di sepanjang panjangnya.
Kemudian Anda memiliki beberapa spindel tetap, satu di Bumi dan satu di Bulan, dan Anda mulai menarik tali: jika Anda ingin menurunkan barang (orang, mesin, komoditas, dll.) Turun dari Bulan secara bersamaan dengan barang-barang naik dari Bumi, bukankah Anda sebenarnya mengimbangi efek sumur gravitasi (baik Bumi dan Bulan)?
Saya yakin bahwa seseorang akan menunjukkan strain yang agak besar yang akan dialami di sepanjang "string" ini saat penarikan terjadi *. Tentu saya menyarankan bahwa alih-alih tali itu harus dibuat dari beberapa teknologi abad ke-22 yang sesuai: mungkin selain ajaib, bahan penyusunnya juga harus mengeluarkan energi dengan cara tertentu (mungkin menggunakan panel surya) agar berfungsi.
Dibandingkan dengan ide lift luar angkasa, oke, ini sedikit lebih lama. Tetapi gagasan elevator antariksa menghadapi tantangan bahwa, hingga ketinggian orbit geostasioner, seluruh struktur harus didukung dari bawah, di sumur gravitasi bumi yang paling bawah. Spesifikasi teknik material string ini akan menantang dengan cara yang berbeda.
NB Saya sadar bahwa, dalam istilah praktis, roket sebenarnya adalah solusi yang cukup murah dan menyenangkan untuk mengeluarkan barang-barang dari atau ke dalam gravitasi bumi dengan baik, terutama jika Anda dapat membuatnya dapat digunakan kembali. Bicara tentang membangun lift luar angkasa, senjata luar angkasa atau "orbital tether" dll masih terus berlanjut.
Sunting
Komentar Jcaron tentang Bulan tidak menjadi geostasioner membuat saya berpikir: tentu saja yang menjadi masalah di sini adalah spin Bumi, bukan orbit Bulan. Ini juga menunjukkan bahwa, tidak seperti elevator luar angkasa, Anda tidak ingin platform tambatan maritim Anda berada di dekat Khatulistiwa. Sebaliknya Anda ingin itu sedekat mungkin dengan salah satu Kutub: pengetahuan saya tentang trigonometri yang terlibat di sini agak kurang: kelayakan akan bergantung pada faktor-faktor seperti kemiringan Bumi, fakta orbit Bulan, sayangnya, miring 5 derajat relatif terhadap ekliptika bumi (bukan ekuator) bidang, dll. Dengan kemiringan berada pada posisi yang "salah" sepenuhnya relatif terhadap posisi Bulan sebulan sekali, saya agak ragu apakah Anda dapat menempatkan platform yang benar-benar tidak bergerak, DI Kutub Utara atau Selatan.
Alih-alih, platform ini mungkin harus melakukan perjalanan dengan kecepatan konstan beberapa ratus km per jam, sepanjang garis lintang yang dekat dengan Lingkaran Antartika, di mana terdapat lebih sedikit daratan dibandingkan dengan Lingkaran Artik, melakukan satu putaran per 24 jam (panjang secara teknis menantang 16.000 km = sekitar 670 km / jam!). Meskipun hanya ada sedikit tanah di sana, ada bisnis es yang mengganggu. Banyak es. Ini mungkin akan hilang dalam waktu dekat tentunya.
Kemungkinan lain adalah menempatkan tambatan Bumi Anda di Kutub Selatan, membuatnya diam, tetapi lepaskan mungkin selama setengah hari di bulan tertentu, ketika garis antara titik tambatan Bumi dan Bulan akan melewati massa Bumi. .. tapi ... pada saat itu di bulan Kutub Utara akan bisa diterapkan ... jadi, ya, Anda memiliki DUA titik tether stasioner kutub, dan Anda mengganti ujung lingkaran Bumi di antara mereka setiap dua minggu - masalah terpecahkan !
Untungnya umat manusia selalu menyukai tantangan.
Edit 2
Saya telah melakukan sedikit pemikiran tentang ini sejak saya memposting ini. Hal yang sangat penting untuk diingat adalah bahwa setiap tautan harus "pintar". Sebagai hipotesis pertama, setiap link mungkin memiliki panjang 10 m (membutuhkan sekitar 80 juta), dan loop akan berputar dengan kecepatan 100 m / s. Menurut perhitungan saya, ini berarti dibutuhkan sekitar 45 hari untuk mengangkut sesuatu ke atau dari Bulan. "Pintu putar" di setiap titik tambatan mungkin berdiameter 1 km atau lebih.
Setiap tautan berisi dua hal penting: susunan matahari, yang hanya menyebar di luar atmosfer bumi, dan satu set roda gigi. Roda gigi tersebut ditenagai oleh array. Roda gigi memiliki dua fungsi, yang tanpanya loop ruang ini tidak akan pernah berfungsi.
Pertama, roda gigi bertanggung jawab untuk menggerakkan loop: sepanjang loop, di ruang angkasa, untaian "atas" bergesekan dengan untaian "bawah", dan karena itu roda gigi bertanggung jawab untuk menggerakkan loop secara mekanis. Mengenai subjek ini, mungkin ada gunanya bertanya-tanya kekuatan apa yang sebenarnya akan bersekongkol untuk memperlambat putaran setelah mulai bergerak. Gesekan di antara tautan? Saya pikir jumlah daya yang dibutuhkan ternyata sangat minim sebenarnya, dibandingkan dengan potensi tenaga surya yang ditangkap di sepanjang 2 x hampir 400.000 km sambungan.
Kedua, dan yang lebih kontroversial, roda gigi akan bertanggung jawab untuk melawan gravitasi Bumi di dekat Bumi. Di Kutub Selatan / Utara, di mana kita memiliki titik tambatan Bumi kita, lingkarannya membentang ke arah cakrawala, secara horizontal. Ini ditentukan oleh sifat orbit Bulan dan sumbu Bumi relatif terhadapnya, dan tidak ada cara untuk mengelilinginya. Tidak seperti elevator ruang angkasa, kami tidak mengeksploitasi gaya sentrifugal dengan cara apa pun. Jadi pertanyaan yang sah adalah: "mengapa loop tidak jatuh begitu saja?".
Jawabannya bukanlah sesuatu yang berkaitan dengan ketegangan (beberapa tegangan dinamis yang tidak berubah mungkin ada, di antara mata rantai yang berdekatan, tetapi tidak ada yang cukup untuk menarik rantai "kencang": gerakan rantai akan menjadi hasil dari roda gigi bertenaga tetapi di atas semua momentum ), tetapi loop tersebut menggunakan daya listrik yang sangat besar yang dihasilkan terus-menerus oleh susunan surya di sepanjang panjangnya untuk menerapkan "gaya melengkung" dinamis, untuk "membelokkan" loop menjauh dari Bumi pada titik yang paling sulit secara gravitasi loop, yaitu titik tether bumi. Ini berarti bahwa, saat menuju atau dari Bumi, di dekat Bumi, pada 100 m / s, setiap tautan menerapkan gaya yang tidak dapat diabaikan ke tautan yang berdekatan, menggunakan roda gigi, untuk melawan dan menetralkan efek Bumi. gravitasi.
Pada titik tambatan bulan tidak ada masalah seperti ini: pertama, karena ikatan simpul ke titik tambatan bulan adalah vertikal, tetapi juga karena gravitasi yang jauh lebih rendah.
Karena susunan surya tidak menyebar di atmosfer bumi, Anda perlu mendapatkan daya yang ditransfer dari tautan yang saat ini ada di luar angkasa.
Terlepas dari biaya, keberatan terbesar untuk gagasan ini mungkin estetika: apakah kita benar-benar ingin melihat ke langit malam dan melihat rantai yang tidak sedap dipandang terbentang antara Bumi dan Bulan?
* Mungkin Anda mungkin juga menemukan Bulan ditarik keluar dari orbit karena ketegangan yang terlibat, tetapi Anda selalu bisa "memperbaiki" ini dengan menembakkan pendorong yang ditempatkan di Bulan (umat manusia mungkin ingin melakukan ini di masa depan, seperti Bulan saat ini menjauh dari Bumi tentunya).
Jawaban
Selain jawaban Mark Foskey yang berkaitan dengan kekuatan tak masuk akal yang diperlukan untuk ini, ada sejumlah komplikasi lain.
Lift ruang angkasa tradisional ditempatkan dalam orbit melingkar, bulan tidak dalam orbit melingkar sehingga sistem perlu mengubah panjang 42.800 km dua kali setiap bulan, yang mencapai lebih dari 100 km / jam. Bukan sesuatu yang Anda lakukan dengan winch mekanis atau sejenisnya.
Masalah terkait adalah bahwa jalur yang dilacak di permukaan bumi tidak sepanjang ekuator, sehingga setiap hari ujung tanah dari struktur tersebut menempuh keliling bumi setiap hari, di atas 1000kmh / mach, melintasi pegunungan yang substansial. Ini juga berarti struktur akan memiliki gaya hambat yang substansial yang perlu diatasi dalam operasi sehari-hari, mungkin dengan gaya dorong roket atau risiko seluruh struktur mengalami de-orbit.
Mencoba memecahkan masalah dengan menghubungkan ke sebuah tiang mengubah struktur dari tambatan vertikal menjadi sesuatu yang mirip dengan jembatan yang mencuat ke samping yang melibatkan semacam pondasi atau keseimbangan. Perhatikan juga bahwa baik kutub Utara (lautan es di atas samudra) maupun kutub Selatan (es bergerak setebal Km) merupakan tempat yang baik untuk struktur mega dalam beberapa bentuk gunung buatan.
Selain harus menghindari rintangan di ujung bumi, bagian LEO dan GEO dari struktur akan menyapu semua orbit dan membutuhkan mobilitas aktif untuk menghindari puing-puing atau membawa lapisan pelindung yang cukup dalam.
Perhatikan bahwa mode kegagalan untuk hantaman puing atau kegagalan stabilitas pada sistem ini adalah material yang sangat kuat yang membungkus bumi (berpotensi beberapa kali), menghantam tanah pada atau di atas kecepatan orbit.
Ujung bulan juga tidak stasioner yang menginduksi gerakan atau mencegah ujung itu didukung secara struktural.
Titik tengah sebenarnya dari struktur ini juga tidak stabil, dengan efek pasang surut dari matahari dan variasi distribusi massa di bumi dan bulan cenderung mengatur gerakan gelombang sepanjang panjangnya, yang mungkin membutuhkan dorongan aktif untuk meredamnya.
Pergerakan massa sepanjang panjang juga akan menjadi masalah, karena ini adalah struktur yang ditangguhkan bukan menara jadi jika suatu massa diangkat dari bumi ke bulan, massa yang sama perlu turun atau seluruh struktur akan bergeser ke arah bumi dan membutuhkannya. dorongan semacam untuk mengimbangi.
Pertimbangkan, sebagai perbandingan, konsep lift ruang angkasa. Ini akan meluas dari permukaan bumi ke titik melewati orbit geostasioner, dan berbobot sedemikian rupa sehingga orbit geostasioner adalah tempat pusat massa. Ini sebenarnya secara konseptual sangat mirip dengan ide Anda. Misalnya, ini juga dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan dari beban turun yang menyeimbangkan beban naik.
Karena elevator ruang angkasa menggunakan kabel yang jauh lebih pendek daripada yang Anda usulkan, tegangan akan lebih rendah dan tuntutannya akan lebih sedikit. Namun, itu masih mendekati batas teoritis pada kekuatan material yang ditopang oleh ikatan kimia. Pemahaman saya adalah bahwa kabel dengan kekuatan tarik tabung nano karbon yang sempurna akan berfungsi, tetapi kekuatan tarik yang diukur pada skala molekuler umumnya tidak berskala untuk benda yang lebih besar. Jadi menurut saya tidak ada bahan yang cukup kuat untuk membuat proposal kabel-ke-bulan berhasil. Jawaban yang lebih baik sebenarnya akan membandingkan kekuatan yang diperlukan dengan kekuatan ikatan kimia sekuat mungkin, tetapi maksud saya adalah ada batasan fisik pada kekuatan material. Di beberapa titik, menciptakan material yang kuat tidak lebih realistis daripada membuat lubang cacing antara bumi dan bulan,dan saya pikir proposal ini mendekati level itu.
Ada kesalahpahaman di sini:
[...] ide lift ruang angkasa menghadapi tantangan bahwa, hingga ketinggian orbit geostasioner, seluruh struktur harus didukung dari bawah [...]
Ini salah. Seseorang tidak bisa begitu saja mendukung apapun hingga orbit geostasioner, itu terlalu jauh. Batuan di dasar struktur seperti itu akan berperilaku lebih seperti cairan, menyebabkan seluruh menara runtuh dengan sendirinya. Sebaliknya, elevator ruang angkasa digantung dari counterweight, bebannya sepenuhnya bersifat tarik, seperti rantai bucket .
Tentu saja, bulan bisa digunakan sebagai penyeimbang. Dan ya, bagian rantai ember antara titik L1 sistem bumi-bulan dan bulan juga akan bertindak sebagai penyeimbang sebagian untuk bagian antara bumi dan L1. Dan ya, potensial gravitasi yang lebih rendah dari titik L1 dibandingkan dengan titik lain pada jarak yang sama dari bumi akan membuat segalanya menjadi lebih mudah daripada jika seseorang menempatkan rantai ember di sisi berlawanan dari bulan.
Namun, masalah utama dengan konsep ini adalah bahwa rantai ember kira-kira sepuluh kali lebih panjang dari lift luar angkasa. Bulan sangat jauh. Jika tidak, orbit geosynchronous tidak akan stabil. Orbit geosynchronous berada jauh di bawah orbit bulan sehingga tarikan massanya yang sangat besar tidak terlalu mengganggu orbit satelit komunikasi kita. Dan, jarak titik Bumi-Bulan ke L1 jauh lebih panjang dari ketinggian geosynchronous . Dengan demikian, rantai ember akan jauh lebih sulit untuk dibuat, dan harus menanggung tekanan tarik yang jauh lebih tinggi daripada lift luar angkasa .
Penyebab perbedaan antara elevator dan panjang rantai ember ini adalah karena Bumi berputar lebih cepat daripada bulan yang mengorbit bumi. Bumi membutuhkan waktu sekitar 24 jam untuk satu rotasi, bulan membutuhkan sekitar 26 hari untuk mengorbit. Benda sinkron bumi yang berputar lebih cepat ini berarti bahwa gaya sentrifugal lebih cepat sama dengan percepatan gravitasi. Dan ini memungkinkan untuk elevator luar angkasa yang panjangnya kurang dari 40.000 km (dengan asumsi bobot penyeimbang yang serius).
Semua ini bahkan sebelum mempertimbangkan masalah ujung rantai ember yang bergerak relatif ke permukaan bumi. Baik dalam ketinggian (eksentrisitas orbit bulan) maupun dalam gerakan horizontal (kira-kira 1667 km / jam).
Meskipun demikian, gagasan menggunakan loop "kawat" yang bergerak daripada kawat struktural yang tidak bergerak adalah ide yang bagus. Ini akan memungkinkan mesin angkat berat ditempatkan di satu ujung, tanpa memerlukan sumber daya yang serius di kabin lift. Ini juga akan memisahkan kabin turun dari kabin naik karena gaya Coriolis yang bekerja dalam arah yang berlawanan pada dua bagian loop.