地球と月の間のバケットループ?
頭を噛まないでください。これが非常に愚かで、押しつぶされるに値する場合は、質問を削除できてとてもうれしいです。私は主に誰かがこれを提案したことがあるかどうかを知りたいです(私は検索しました)。
あなたが長い紐を持っているとしたら...私は本当に長い、実際には50万マイルを意味し、それをループにし、その長さに沿って間隔を置いてバケットを取り付けます。
次に、固定スピンドルが2つあり、1つは地球に、もう1つは月にあり、ひもを引っ張り始めます。月から物(人、機械、商品など)を降ろすと同時に、物を持ち上げたい場合地球から、あなたは実際に重力井戸(地球と月の両方)の効果のバランスをとっていませんか?
引っ張るときにこの「ひも」の長さ全体で経験するであろうかなり大きなひずみを誰かが指摘するだろうと私は確信しています*。当然のことながら、ひもではなく、適切な22世紀の技術で作成する必要があることを示唆しています。奇跡的であるだけでなく、構成材料が機能するためには、何らかの方法で(おそらくソーラーパネルを使用して)エネルギーを消費する必要があります。
宇宙エレベーターのアイデアと比較すると、OK、少し長いです。しかし、宇宙エレベーターのアイデアは、静止軌道の高さまで、構造全体を地球の重力井戸の最下部で下から支えなければならないという課題に直面しています。このストリングの材料のエンジニアリング仕様は、別の方法で挑戦するでしょう。
注意:実際には、ロケットは、特に再利用可能にすることができれば、地球の重力から物を出し入れするための非常に安価で陽気な解決策であることを私は知っています。宇宙エレベーター、スペースガン、または「軌道テザー」などの構築についての話はまだ続いています。
編集
月が静止軌道ではないというJcaronのコメントは、私に考えさせました。もちろん、ここで問題となるのは、月の軌道ではなく、主に地球の回転です。これはまた、宇宙エレベーターとは異なり、赤道の近くに海上テザープラットフォームを設置したくないことを示しています。代わりに、極の1つにできるだけ近づけたいと思うでしょう。ここに含まれる三角法に関する私の知識は少し不足しています。実現可能性は、地球の傾き、月の軌道が残念ながら、地球の黄道に対して5度傾いている (赤道ではない)平面など。月に1回、月の位置に対して完全に「間違った」位置に傾斜があるため、プラットフォームを実際に静止している北極または南極に配置できるかどうかは疑問です。
代わりに、このプラットフォームは、南極圏に近い緯度線に沿って、時速数百kmで一定の速度で移動する必要があります。南極圏では、アーティックサークルよりも土地が少なく、24時間に1回のサーキットを実行します(技術的には長さ)。挑戦的な16,000km =約670km / h!)。そこには土地はほとんどありませんが、氷の厄介なビジネスがあります。たくさんの氷。もちろん、これは近い将来消える可能性があります。
もう1つの可能性は、地球のテザーを南極に配置して静止させることですが、地球のテザーポイントと月の間の線が地球の質量を通過するときに、任意の月のおそらく半日の間、地球のテザーを切断します。 ..しかし...その時点で月にノースポールのでしょう実行可能なこと...そう、そう、あなたは、2つの極性固定テザーのポイントを持っている、とあなたはそれらの間のループごとに2週間の地球の終わりを切り替える-問題解決!!
幸いなことに、人類は常に挑戦を楽しんできました。
編集2
私はこれを投稿して以来、これについて少し考えてきました。心に留めておくべき非常に重要なことは、各リンクが「スマート」でなければならないということです。最初の仮説として、各リンクの長さは10 m(約8000万個必要)であり、ループは100 m / sの速度でループします。私の計算によると、これは月との間で何かを輸送するのに約45日かかることを意味します。各テザーポイントの「ターンスタイル」は、直径1km程度である可能性があります。
各リンクには、地球の大気圏外にのみ展開するソーラーアレイとギアのセットという2つの重要なものが含まれています。ギアはアレイから電力を供給されます。歯車には2つの機能があり、それなしではこのスペースループは機能しません。
まず、ギアがループの駆動を担当します。ループの長さ全体にわたって、空間内で「上」のストランドが「下」のストランドと擦れ合うため、ギアがループを機械的に駆動します。この問題に関しては、動き始めたらループを遅くするために実際にどのような力が共謀するのか疑問に思う価値があるかもしれません。リンク間の摩擦?必要な電力量は、2 x 40万km近くのリンクに沿って捕捉される潜在的な太陽光発電と比較して、実際にはごくわずかであることが判明すると思います。
第二に、そしてもっと物議を醸すように、歯車は地球の近くの地球の重力に対抗する責任があるでしょう。地球のテザーポイントがある南/北極では、ループが水平方向に水平方向に伸びています。これは、月の軌道とそれに対する地球の軸の性質によって決定され、それを回避することはできません。宇宙エレベーターとは異なり、遠心力を利用していません。したがって、正当な質問は、「なぜループが落ちないのか」ということです。
答えは張力とは関係ありません(隣接するリンク間に不変の動的張力が存在する可能性がありますが、チェーンを「緊張」させるのに十分なものではありません。チェーンの動きは動力歯車の結果ですが、とりわけ勢いがあります)、しかしその代わりに、ループはその長さに沿ってソーラーアレイによって絶えず生成される膨大な量の電力を使用して動的な「湾曲力」を適用し、ループを地球から最も重力的に困難な点で「湾曲」させますループ、つまり地球のテザーポイント。これは、100 m / sで地球に近づいたり、地球に近づいたりするときに、各リンクが隣接するリンクに無視できない力を加え、ギアを使用して、地球の影響に対抗して中和することを意味します。重力。
月のテザーポイントでは、この種の問題はありません。まず、月のテザーポイントへのループの取り付けが垂直であるためですが、重力がはるかに低いためです。
ソーラーアレイは地球の大気中に展開されないため、現在宇宙にあるリンクから電力を転送する必要があります。
コストは別として、このアイデアに対する最大の異議は美的かもしれません。私たちは本当に夜空を見上げて、地球と月の間に見苦しい鎖が伸びているのを見たいのでしょうか?
*緊張が原因で月が軌道から外れていることに気付くかもしれませんが、月に配置されたスラスターを発射することで、いつでもこれを「修正」できます(人類は将来、月としてこれを実行したいと思うかもしれません)もちろん、現在地球から離れています)。
回答
これに必要な信じられないほどの強さに関するマーク・フォスキーの答えに加えて、他の多くの合併症があります。
従来の宇宙エレベーターは円軌道に配置されており、月は円軌道にないため、システムは月に2回42 800 kmずつ長さを変更する必要があり、100kmh以上になります。機械式ウインチなどで行うことではありません。
関連する問題は、地球の表面を横切ってトレースされたパスが赤道に沿っていないことです。そのため、毎日、構造物の地面の端は、1000kmh / machを超えて、かなりの山を横断して、地球の円周を毎日移動します。これはまた、構造にかなりの抗力があり、おそらくロケットの推力によって、または構造全体の軌道が外れる危険性があるため、日常の操作で克服する必要があることを意味します。
ポールに接続して問題を解決しようとすると、構造が垂直のテザーから、ある種の基礎やバランスを伴う横に突き出た橋のようなものに変わります。また、北極(海上の海氷)も南極(厚さKmの移動氷)も、何らかの形の人工山の巨大構造物に適した場所ではないことにも注意してください。
地球の端で障害物をかわす必要があることに加えて、構造のLEOおよびGEOセクションはすべての軌道を掃引し、破片を回避するためのアクティブな機動性またはかなりの深さの装甲を運ぶ必要があります。
このシステムでのデブリストライクまたは安定性障害の障害モードは、軌道速度以上で地面に衝突する、非常に強力な材料が地球を包み込む(場合によっては数回)ことに注意してください。
月の端も静止しておらず、動きを誘発するか、その端が構造的に支えられるのを防ぎます。
この構造の実際の中点も不安定であり、太陽からの潮汐効果と、地球と月の質量分布の変化が長さに沿って波動を設定する傾向があり、おそらく減衰するためにアクティブな推力が必要になります。
これは塔ではなく吊り下げられた構造であるため、長さに沿った質量の移動も問題になります。したがって、質量が地球から月に持ち上げられる場合、同様の質量が下がる必要があります。そうしないと、構造全体が地球の方向に移動し、必要になります。補償するためのある種の推力。
比較のために、宇宙エレベーターの概念を考えてみましょう。それは地球の表面から静止軌道を過ぎた点まで伸び、静止軌道が重心がある場所になるように重み付けされます。これは実際には概念的にあなたの考えに非常に似ています。たとえば、昇順の負荷のバランスをとる降順の負荷の恩恵を受けることも意図されています。
宇宙エレベーターはあなたが提案するものよりはるかに短いケーブルを使用するので、張力はより低くなり、それに対する要求はより少なくなります。ただし、化学結合によって維持される材料強度の理論上の限界にはまだ近づいています。私の理解では、完全なカーボンナノチューブの引張強度を備えたケーブルは機能しますが、分子スケールで測定された引張強度は、通常、より大きな物体には対応しません。ですから、月へのケーブルの提案を機能させるのに十分な強度のある素材はないと思います。より良い答えは、実際に必要な強度を可能な限り強力な化学結合の強度と比較することですが、私のポイントは、材料強度には物理的な制限があるということです。ある時点で、強い素材を作成することは、地球と月の間にワームホールを作成することほど現実的ではありません。この提案はそのレベルに近いと思います。
ここに誤解があります:
[...]宇宙エレベーターのアイデアは、静止軌道の高さまで、構造全体を下から支えなければならないという課題に直面しています[...]
これは間違っています。静止軌道までは単純にサポートすることはできません。それは遠すぎます。このような構造の下部にある岩は、液体のように振る舞い、塔全体が崩壊します。代わりに、宇宙エレベーターはカウンターウェイトから吊り下げられており、バケットチェーンのように、その負荷は完全に引っ張られています。
もちろん、月を釣り合いおもりとして使うこともできます。そして、はい、地球と月のシステムのL1ポイントと月の間のバケットチェーンの部分は、実際、地球とL1の間の部分の部分的なカウンターウェイトとしても機能します。そして、はい、地球から同じ距離にある他のポイントと比較してL1ポイントの重力ポテンシャルが低いと、月の反対側にバケットチェーンを配置する場合よりも少し簡単になります。
ただし、この概念の重要な問題は、バケットチェーンが宇宙エレベーターの約10倍の長さになることです。月は本当に遠いです。そうでなければ、静止軌道は安定していなかったでしょう。静止軌道は月の軌道よりはるかに下にあるので、その巨大な質量の引っ張りは私たちの通信衛星の軌道をあまり乱しません。また、地球と月のL1点までの距離は、静止衛星の高さよりもはるかに長くなっています。そのため、バケットチェーンの構築ははるかに困難であり、宇宙エレベーターよりもはるかに高い引張応力に耐える必要があります。
エレベータとバケットチェーンの長さのこの不一致の原因は、月が地球を周回するよりもはるかに速く地球が回転することです。地球は1回転で約24時間、月は軌道で約26日かかります。地球の同期物のこのより速い回転は、遠心力が重力加速度にはるかに早く等しくなることを意味します。そしてこれにより、長さが40,000 km未満の宇宙エレベーターが可能になります(深刻なカウンターウェイトを想定)。
これはすべて、バケットチェーンの端が地球の表面に対して移動する問題を検討する前ですらあります。高さ(月の軌道の離心率)と水平方向の動き(約1667 km / h)の両方。
とはいえ、動かない構造ワイヤーの代わりに動く「ワイヤー」のループを使用するというアイデアは良いものです。これにより、リフトキャビンに深刻な電源を必要とせずに、重量物を持ち上げる機械を一方の端に配置することができます。また、ループの2つの半分にコリオリの力が反対方向に作用するため、下降キャビンが上昇キャビンから分離されます。