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Raumfahrt => Konzepte und Perspektiven: Raumfahrt => Thema gestartet von: holleser am 25. Januar 2022, 11:10:06
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Es geht um eine Schleuderstation die mit aktuellen Werkstoffen umsetzbar ist.
Die Station soll wie ein Kettenkarusell funktinieren.
AusgebrannteOberstufe und Nutzlast werden an gegenüberliegenden Seilen befestigt, dann wird das Karusell gestartet.
Damit sich die Radnabe nicht dreht wird eine Ausgleichsmasse in die gegenläufige Richtung beschleunigt.
Wenn die 3km/s umaufgeschwindigkeit erreich sind werden Nutzlast und Oberstufe entlassen.
Die Nutzlast ist dann mit LEO+3km/s auf einem GTO die Oberstufe mit nur noch halber Orbitalgeschwindigkwit auf Widereintrittskurs.
Das Problem ist, das bei geringen Radien die Zentrifugalkraft sehr groß ist.
Die Längen sind aber noch größenordnungen von denen eines Weltraumliftes entfernt.
Vorhande Industrieeile mit 150t Belastbarkeit wiegen eine weiger eine Tonne/km
Die Zentrifuge hat allerdings bei 50km Radius 20g um unter 2g zu kommen sind 300km Seillänge nötig.
Es gibt sicherlich "Laborseile" die viel mehr können.
Aber es geh darum, dass bereits mit vorhandenen Werstoffen eine LEO zu GTO Schleuder zu machen sein müsste.
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Das ist:
1. Keine neue Idee
https://www.google.com/search?q=space+hook&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t (https://www.google.com/search?q=space+hook&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t)
2. Hat es quasi nur die Gemeinsamkeit zu einem Weltraumlift, das es irgendwie ein Seil nutzt um Nutzlasten zu 'beschleunigen'.
3. falsch, unnötig und provokativ, hier von Zensur zu sprechen.
BTW:
Hier der Link zum Artikel bei Bernd Leitenberger (ja, den Namen kann man aussprechen. Es ist kein 'der, dessen Namen nicht genannt werden darf')
https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2022/01/20/mit-der-schleuder-in-den-weltraum/ (https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2022/01/20/mit-der-schleuder-in-den-weltraum/)
Ich bitte darum, konkrete Reaktionen zu Hr. Leitenbergers Artikel auch in seinem Blog zu posten, und nicht hier.
Hier bei uns kann direkt auf das Geschriebene von holleser eingegangen und diskutiert werden.
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Es geht um eine Schleuderstation die mit aktuellen Werkstoffen umsetzbar ist.
Die Station soll wie ein Kettenkarusell funktinieren.
AusgebrannteOberstufe und Nutzlast werden an gegenüberliegenden Seilen befestigt, dann wird das Karusell gestartet.
Damit sich die Radnabe nicht dreht wird eine Ausgleichsmasse in die gegenläufige Richtung beschleunigt.
Wenn die 3km/s umaufgeschwindigkeit erreich sind werden Nutzlast und Oberstufe entlassen.
Die Nutzlast ist dann mit LEO+3km/s auf einem GTO die Oberstufe mit nur noch halber Orbitalgeschwindigkwit auf Widereintrittskurs.
Das Problem ist, das bei geringen Radien die Zentrifugalkraft sehr groß ist.
Die Längen sind aber noch größenordnungen von denen eines Weltraumliftes entfernt.
Vorhande Industrieeile mit 150t Belastbarkeit wiegen eine weiger eine Tonne/km
Die Zentrifuge hat allerdings bei 50km Radius 20g um unter 2g zu kommen sind 300km Seillänge nötig.
Es gibt sicherlich "Laborseile" die viel mehr können.
Aber es geh darum, dass bereits mit vorhandenen Werstoffen eine LEO zu GTO Schleuder zu machen sein müsste.
Die Zentrifuge im Orbit sollte funktionieren. Mit einem Stahlseil wird das nicht gehen, Dynema ist glaube ich kälteempfidlich. Aber es wird sicher ein Weltraumgeeigneten Werkstoff geben.
Das ganze wäre doch was für SpaceX, wenn die Orbitalgeschwindigkeit des Schiffs mit der Schleuder abgebaut und an die Nutzlast übertragen wird, könnte man sich den Hitzeschutz beim Starship sparen.
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Das Starship soll 100t wiegen. Das wäre dann doch schon ein sehr massieves Seil.
Zum anderen glaube ich dasdas Starship doch sehr filigran gebaut ist und alles andere als robust ist. Das wird man nicht so ohne weiteres auf 20g beschleunigen können.
Bei der 50km Version sind das dann außen eine belastung von 100t*20 also 2000 Tonnen auf das Seil.
Zur Mitte hin kommt dann noch die Belastung durch das Eigengewicht des Seiles dazu.
Dieses muss dann noch mit der entsprechenden Fliekraft multipliziert werden. Diese nimmt zwar zur mitte hin zu, aber das ist dann schon ein Sehr dickes Seil welches nicht so einfach zu transportieren ist.
Das mit dem Seil ist aber letzt endlich nur ein logistisches Problem. Wenn das Staarship funktionieren sollte könnte es ja von diesem in Stücken hoch gebracht werden.
Das Starship wird aber niemals so viele g aushalten können.
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Ich poste das hier mal dazu, weil es das Prinzip Skyhook sehr gut erklärt. Das Video stammt von Funk und ist Teil des öffentlich rechtlichen Rundfunks.
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Nach dem ich das Video gesehen habe Frage ich mich welche Beschleunigungskräfte (G) da wirken. Wäre das wirklich für Menschen geeignet?
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Es geht um eine Schleuderstation die mit aktuellen Werkstoffen umsetzbar ist.
Die Station soll wie ein Kettenkarusell funktinieren.
AusgebrannteOberstufe und Nutzlast werden an gegenüberliegenden Seilen befestigt, dann wird das Karusell gestartet.
Damit sich die Radnabe nicht dreht wird eine Ausgleichsmasse in die gegenläufige Richtung beschleunigt.
Wenn die 3km/s umaufgeschwindigkeit erreich sind werden Nutzlast und Oberstufe entlassen.
Die Nutzlast ist dann mit LEO+3km/s auf einem GTO die Oberstufe mit nur noch halber Orbitalgeschwindigkwit auf Widereintrittskurs.
Das Problem ist, das bei geringen Radien die Zentrifugalkraft sehr groß ist.
Die Längen sind aber noch größenordnungen von denen eines Weltraumliftes entfernt.
Vorhande Industrieeile mit 150t Belastbarkeit wiegen eine weiger eine Tonne/km
Die Zentrifuge hat allerdings bei 50km Radius 20g um unter 2g zu kommen sind 300km Seillänge nötig.
Es gibt sicherlich "Laborseile" die viel mehr können.
Aber es geh darum, dass bereits mit vorhandenen Werstoffen eine LEO zu GTO Schleuder zu machen sein müsste.
Für die Gesamtmasse an Seil ist es besser den Schleuderdurchmesser größer zu wählen, da bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit die Belstung durch die Fliehkraft abnimmt. Bei den weiter oben geposteten 300km Radius sind es Belastungen wie beim Start einer Rakete. Bei weniger als 2g sind die Belastungen für das Seil eher händelbar.
Hier mal die Daten eines billigen Industieseils:
Seildurchmesser: 16 mm
Mindestbruchlast: 28,55 t
Länge: 1 m
Gewicht: 146 g
Der km wiegt da 146kg.
Die Falcon kann 15000kg in den Orbit bringen, die Oberstufe auf der anderen Seite 6 bis 7 Tonnen.
Bei weniger als 2g würde dieses 16mm seil aureichen.
Je 100km würden dann noch mal 15t Seil*2g hinzu kommen.
Damnn müsste das Seil zur mitte hinetwas Dicker werden um nicht zu reißen.
Für die innersten 100km muss das Seil dann kaum noch dicker werden, da die g Belastung hier geringer wird.
Das sind dann aber bereits min. 6 Falcon Heavy Starts für das Seil.
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Prinzipiell ist diese Station machbar.
Von der Physik spricht nichts dagegen.
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Nach dem ich das Video gesehen habe Frage ich mich welche Beschleunigungskräfte (G) da wirken. Wäre das wirklich für Menschen geeignet?
Das hängt vom Umfang des Systems ab, denn im Idealfall bleibt nur die Zentrifugalkraft des Systems.
Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Hakens genau der Orbitalgschwindigkeit der Hakenstation enstspricht, dann ist die Station beim Ankoppeln genau über der Nutzlast. Die geschwindigkeiten heben sich auf und der Haken senkt sich genau senkrecht von oben kommend zur Nutzlast herunter und steigt anschließend genau senkrecht nach oben. Die einzige Beschleunigung die wirkt ist die Zentrifugalkraft.
Wenn man die Station die hier vorher diskutiert hat nicht für LEO/GEO Nutzt
sondern für den Transfer 0 auf 7km/s Orbital dann muss die Station 7km/s Umfangsgeschwindigkeit haben für eine Belastung von weniger als 2g müsste der Radius bischen mehr sein.
Dann könnte man mit Virgin Galactic oder New Shepart die Nutzlast aus der Atmosphäre bringen, dann übernimmt der Hacken.
In dem Video soll die Übergabe bei 12000km/h erfolgen. Bei etwas mehr Seillänge kann das ganze bei 0km/h erfolgen.
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Irgendwie stehe ich hier auf dem Schlauch. Wie soll so ein Karussell mit einem 700 km langen Seil funktionieren?
In welcher Höhe soll es fliegen, damit das Seil nicht am Boden aufschlägt? Mit welcher Energie soll die Rotation an welcher Stelle aufgebaut werden? Wenn ich Solarzellen im Drehpunkt nehme, wie übertrage ich das Drehmoment mit einem Seil? Wie lange soll die Beschleunigung aufgebaut werden? Wie wird in dieser Zeit der Satellit mit Energie versorgt? Wie bremse ich am Ende des Vorgangs das Gegengewicht, welches verhindert, dass sich das Karussell selber in Rotation versetzt, ohne, dass ich sich das Karussell dann in Rotation versetzt?
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Irgendwie stehe ich hier auf dem Schlauch. Wie soll so ein Karussell mit einem 700 km langen Seil funktionieren?
In welcher Höhe soll es fliegen, damit das Seil nicht am Boden aufschlägt? Mit welcher Energie soll die Rotation an welcher Stelle aufgebaut werden? Wenn ich Solarzellen im Drehpunkt nehme, wie übertrage ich das Drehmoment mit einem Seil? Wie lange soll die Beschleunigung aufgebaut werden? Wie wird in dieser Zeit der Satellit mit Energie versorgt? Wie bremse ich am Ende des Vorgangs das Gegengewicht, welches verhindert, dass sich das Karussell selber in Rotation versetzt, ohne, dass ich sich das Karussell dann in Rotation versetzt?
Höhe der Station ist 100km+ Seillänge
Energieversorgung Photovoltaik.
Übertragung mit einem Elektromotor.
Bahnerhalt Ionenantrieb.
Das Gegengewicht bleibt nach dem Anschuss auf Drehzahl,die Energie des Gegengewichts kann beim zweiten Durchlauf an die Nutzlast abgegeben werden.
Es ist die altbewährte Drallradtechnik nur hier im Tonnen nicht im kg Bereich.
Die große Version um aus dem Stillstand (in 100km Höhe) zu beschleunigen hat dann auch große Dimmensionen:
Hier mal eine Näherung:
Die Station fliegt in einem 2600km Orbit
Radius des Seils 2500km
Zentrifugalkraft 2g
->ergibt 0,027 U/min
->Umfangsgeschwindigkeit 7km/s
daraus folgt
aus sicht der Nutzlast in 100km Höhe:
Anfangsgeschwindigkeit 0
Abschussgeschwindigeit 7kmh+Orbitalgeschwindiget in 2600km Höhe
In Wirklichkeit muss man das von den Längen und der Drehzahl her noch anpassen, denn der 2600km Orbit hat ja nicht genau 7km/s.
Das ist jetzt die Ganz große Schleuder, also die Weiterenwicklung.
Die LEO/GEO Schleuder und der Skyhook mit 12.000km/h Anfangsgeschwindigkeit sind um Größenordnungen kleiner und einfacher zu bauen.
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Ich bin ja neu hier aber ist es nicht besser wenn diese Thema ab #1021 ein neuer Thread würde.
Titelvorschlag: Orbitalschleuder, Orbitalzentrifuge oder Skyhook
hat ja mit dem Thema Weltrumlift nicht mehr viel zu tun.
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Schritt 1: Das heißt, die Station soll in 2600 km Höhe im Orbit fliegen.
Schritt 2: Die Rakete mit dem Satelliten in 100 km Höhe im Orbit fliegen.
Schritt 3: Dann soll je ein Seil am Satellit befestigt werden und eins an der Oberstufe der Rakete
Schritt 4: Dann soll der Elektromotor alles in Rotation versetzen
Schritt 5: Am Ende soll der Satellit positiv beschleunigt und die Rakete negativ beschleunigt abgesetzt werden?
Frage 1: Wie kommt das Seil von 2600 km auf 100 km runter?
Frage 2: Wie soll man das Seil in 100 km Höhe einhaken? Die Geschwindigkeiten sind hier andere als in 2600 km. Das gibt einen Riesen Schlag.
Frage 3: Wie soll ein E-Motor an einem Seilende ein Drehmoment über ein Steil an den Satelliten übertragen?
Frage 4: Wie soll die Rakete, die auf der selben Seite vom Seil ist am Anfang, auf die andere Seite kommen? Damit die Fliehkräfte sich ausgleichen, müssen beide in Gegenüberliegenden Positionen sein.
Frage 5: Wie soll die Ausgleichsmasse gebremst werden ohne dass sich die Station anfängt zu drehen? Soll der nächste Satellit dann anders herum beschleunigt werden?
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Ich halte das jetzt aber wirklich nur für "schlechte Science Fiction"!
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Schritt 1: Das heißt, die Station soll in 2600 km Höhe im Orbit fliegen.
Schritt 2: Die Rakete mit dem Satelliten in 100 km Höhe im Orbit fliegen.
Schritt 3: Dann soll je ein Seil am Satellit befestigt werden und eins an der Oberstufe der Rakete
Schritt 4: Dann soll der Elektromotor alles in Rotation versetzen
Schritt 5: Am Ende soll der Satellit positiv beschleunigt und die Rakete negativ beschleunigt abgesetzt werden?
Frage 1: Wie kommt das Seil von 2600 km auf 100 km runter?
Frage 2: Wie soll man das Seil in 100 km Höhe einhaken? Die Geschwindigkeiten sind hier andere als in 2600 km. Das gibt einen Riesen Schlag.
Frage 3: Wie soll ein E-Motor an einem Seilende ein Drehmoment über ein Steil an den Satelliten übertragen?
Frage 4: Wie soll die Rakete, die auf der selben Seite vom Seil ist am Anfang, auf die andere Seite kommen? Damit die Fliehkräfte sich ausgleichen, müssen beide in Gegenüberliegenden Positionen sein.
Frage 5: Wie soll die Ausgleichsmasse gebremst werden ohne dass sich die Station anfängt zu drehen? Soll der nächste Satellit dann anders herum beschleunigt werden?
Hier sind 2 Verschiedene Skyhook systeme beschrieben.
A:
Bei dem einen fliegt die Rakete zur Nabe im LEO muss also auf 7km/s beschleunigen. dann wird Rakete und nutzlast getrennt und an gegenüerliegen Seilen beschleunigt und abgerollt.
Zu Frage 1: es wird abgerollt. Physik funktioniert auch im Weltraum.
B: Das System Sykyhook
siehe viedeo aus #1025
Zu Frage: 2 Die Geschwindigkeit bei übergabe der Nutzlast an den Haken ist tatsächlich 0 es gibt keinen Schlag.
Das gesamtsystem bewegt sich mit Orbitalgeschwindigkeit. Aber der Haken Rotiert mit der gleichen geschwindigkeit.
Hat also am oberen Punkt die Doppelte geschwindigkeit. Im Unteren Punkt eine vorwärtsgeschwindigkeit von 0
Aus sicht einer auf 100km höhe hoofernden Nutzlast kommt der Haken genau senkrecht aus 2600m höhe direkt nach unten und zwar mit immer geringerer geschwindigkeit. Nach anhaken der nutzlast geht es mit konstant 2g senkrecht nach oben bis auf 2600km. Vom gefühl her klingt das unglaubwürdig, aber glaube mir es ist so.
Zu frage 3: Hier ist wieder das System A im LEO gemein.
Das System wird erst mal ohne ausgerolltes seil in eine leichte drehung versetzt. Das reicht schon um eine Fliehkraft zu erzeugen. Dann wird einfach abgerollt und beschleunigt. Die Beschleunigung darf dabei nicht größer sein als die Fliehkraft. Diese ist anfänglich gering, also darf auch nur langsam beschleunigt werden. Aber die Fliehkraft nimmt mit zunehmender Drehzahl ständig zu. Man ist als schnell an dem Punkt wo man mit voller Leistung beschleunigen kann.
Zu Frage 4:Hier ist wieder das System A im LEO gemein.
Zu beginn sind sowohl Nutzlast als auch Stufe an der Nabe sie werden an zwei Seilen eingehängt und initial beschleunigt. Los gehts.
Zu Frage 5:Hier ist wieder das System A im LEO gemein.
Ja der zweite durchgang beschleunigt anders herum. Ausgehakt wird wiederum Nutzlast mit Umfangsgeschwindigkeit in Orbitalrichtung Stufe gegenläufig.
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Ich halte das jetzt aber wirklich nur für "schlechte Science Fiction"!
Der Kommentar gehört in den Spaceship/Superheavy Bereich.
Dort wird mit jeder Menge noch nicht vorhandenen Verfahren gearbeitet. Hier kommt nur vorhanden Technik zum Einsatz.
Hier kannst du alles mit Schulphysik nachrechnen. Hier ist es auch nicht nötig bei Nutzlastangaben zu flunkern.
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Ich halte das jetzt aber wirklich nur für "schlechte Science Fiction"!
Das ist jetzt aber nicht zielführend. Wenn hier ein Fehler vorliegt, benenne ihn doch. Ich möchte aus Fehlern lernen.
Es kann doch nicht wirklich daran liegen, dass das Konzept nur deswegen schlecht ist, weil es nicht von Herrn Musk kommt?
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Diese ist anfänglich gering, also darf auch nur langsam beschleunigt werden. hleunigen kann.
Müssten dann die Satelliten größere Akkus bekommen, um in dieser Zeit Notstrom zur Verfügung zu haben?
Zu Frage 4:Hier ist wieder das System A im LEO gemein.
Zu beginn sind sowohl Nutzlast als auch Stufe an der Nabe sie werden an zwei Seilen eingehängt und initial beschleunigt. Los gehts.
Ok. Die 2. Stufe der Rakete fliegt nicht auf 200x40.000 km sondern auf 2.600x2.600 km. Ok, das ist verständlich, dann geht das. Aber spart das wirklich so viel Treibstoff? Und der Nachteil ist, die Rakete muss Wiederzündfähig sein, denn auf 2.600 x 2.600 kommt man nicht mit einer Zündung.
Zu Frage 5:Hier ist wieder das System A im LEO gemein.
Ja der zweite durchgang beschleunigt anders herum. Ausgehakt wird wiederum Nutzlast mit Umfangsgeschwindigkeit in Orbitalrichtung Stufe gegenläufig.
Ok, das klingt in der Theorie möglich. Jedoch wird dann jeder 2. Satellit in 100 km Höhe ausgehakt statt auf 5000 km Höhe.
Dazu kommt, dass das man mit dem Seil dann auch alle Bahnen von allen Satelliten (im LEO) kreuzen würde. Auch die Bahn der ISS würde man kreuzen.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass so ein System für Satelliten oder Sonden sinnvoll nutzbar wäre. Die Vorteile sind gering, der Aufwand ist groß. Am Ende würde ich die Kosten für die Entwicklung und den Betrieb größer als als die Kosten für eine Rakete einschätzen, welche am Boden gebaut und gewartet werden kann.
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Hallo,
im GTO bleibt doch keiner. Im Appogäum wird beschleunigt und man ist im GSO
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Zu Frage 4:Hier ist wieder das System A im LEO gemein.
Zu beginn sind sowohl Nutzlast als auch Stufe an der Nabe sie werden an zwei Seilen eingehängt und initial beschleunigt. Los gehts.
Ok. Die 2. Stufe der Rakete fliegt nicht auf 200x40.000 km sondern auf 2.600x2.600 km. Ok, das ist verständlich, dann geht das. Aber spart das wirklich so viel Treibstoff? Und der Nachteil ist, die Rakete muss Wiederzündfähig sein, denn auf 2.600 x 2.600 kommt man nicht mit einer Zündung.
Nicht ganz der Orbot der LEO/ GEO Schleuder würde bei 400km liegen
Die Rakete z.B. die F9 fliegt zur Nabenstation in 400km höhe.
Die dann abzurollenden Seile haben enen Radius von 300km um auf einen GTO bei 2g zu kommen.
Die ausgebrannte Stufe würde dann auf 100km mit 4km/s abgekoppelt, die Nutzlast auf 700km mit 10km/s.
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Das ist jetzt aber nicht zielführend. Wenn hier ein Fehler vorliegt, benenne ihn doch. Ich möchte aus Fehlern lernen.
Ein Seil kann nur Zugkräfte aufnehmen die in seiner Längsrichtung wirken. (Beim Space Elevator ist das der Fall.)
Der Fehler bei allem was hier gerade diskutiert wird liegt darin, dass kein Seil Querkräfte, Biegekräfte oder Schubkräfte aufnehmen bzw. übertragen kann.
(Wem die Vorstellung fehlt kann ganz einfach selbst ausprobieren ob man mit einem Seil etwas wegscheiben kann)
Zur Aufnahme dieser Kräfte bräuchte man mindestens eine Stange.
Hier am praktischen Beispiel.:
A:
Bei dem einen fliegt die Rakete zur Nabe im LEO muss also auf 7km/s beschleunigen. dann wird Rakete und nutzlast getrennt und an gegenüerliegen Seilen beschleunigt und abgerollt.
Zu Frage 1: es wird abgerollt. Physik funktioniert auch im Weltraum.
Das Seil würde sich um die Nabe aufwickeln, also Rakete und Nutzlast in Richtung Nabe beschleunigen.
Wenn ein Mensche eine Seilschleuder benutzt zieht er zu jedem Zeitpunkt in einer weit ausholenden kreisförmigen Bewegung am Seil.
Das funktioniert vermutlich nur wenn das Seil nicht länger ist als der Arm.
Die maximale Seillänge könnte man experimentell ermitteln:
Standort auf einer Brücke wählen (mit niedrigem Geländer)
Seil mit Stein am Ende von der Brücke hängen lassen
mit immer längerem Seil versuchen den Stein in Rotation zu versetzen
(Das Ergebnis würde mich echt interessieren)
Grüße vom Guldentaler
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Das ganze funktoniert nicht nur, sondern wurde von der NASA bereits gemacht.
Ich glaube es war die Raumsonde Dawn. Hier wurden Massen an zwei seilen nach außen abgewickelt um Rotation abzubauen.
Hierdurch wurde die Sonde langsamer.
Du hast hier einen Denkfehler.
Durch die inertiale Rotation gibt es bereits zu beginn eine geringe Zentrifugalkraft. Du kannst dann abwickeln und beschleunigen,solange die Beschleunigung nicht größer ist als die Fliehkraft.
Wenn du z.B. 10m duchmessendes System aus Nutzlast Schleudermotor und Stufe mit 10 U/min n Drehung versetzt, hast du 1g Fliehkraft.
Nun kannst du das seil etwas abrollen.
Wenn du jetzt z.B die Rotation mit 9,81 m/s² beschleunigst(1g), dann wird sich das Seil im 45 Grad winkel ausrichten aber nicht aufwikeln, da die Fliehkraft weiter wirkt.
Durch die zunehmende Drehzahl wird die Fliehkraft stetig größer. Der effekt deiner Motorgetriebenen beschleunigung auf die Seilauslenkung wird geringer.
Duch das abrollen wird die Drehzahl reduziert. Es wird dann so lange abgerollt und beschleunigt bis die 300km raus sind und die Umfngsgechwindigkeit 3km/s beträgt.
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Dein Beispiel beschreibt eine Zugkraft: die Massen ziehen das Seil nach außen
Das bremst die Rotation nur wenn beide Kräfte gleich groß und entgegengesetzt sind.
Mit der Schleuder sollen aber Kräfte aus der Bremsung einer Masse über die "Nabe" auf eine ander Masse beschleunigend wirken.
Dafür benötigt man einen Hebel (Stange) und kein Seil.
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Kurze Antwort: Nein.
Die Zentrifugalkraft wirkt immer sie zieht das Seil nach außen wie es die Schwerkraft auf der Erdoberfläche macht.
Elektrische Energie musst du nur in die Drehzahlsteigerung stecken.
Es funktioniert wie ein Kettenkarusell.
Was nicht gehen würde ist mit abgewickeltem seil ohne fliehkraft zu bedschleunigen.
Schau dir doch fas Skyhok video an und schau noch mal in Physikbuch unter Vektoradition nach.
Wie gesagt, es wurde bereits ausprobiert und die Grundlagenphysik funktioniert auch im Orbit.
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Physikalisch mag die Konstruktion funktionieren, aber nicht alles was physikalisch möglich ist, ist auch sinnvoll ;)
Am besten mal mit den Kosten anfangen:
1) Was kostet es, diese Schleuder zu bauen, und wieviel spart sie bei jedem Schleudervorgang?
2) Wie oft kann sie schleudern?
3) Was kostet die Wiederaufladung mit Treibstoff für die Rotation?
4) wieviel Starts könnten davon profitieren? Man ist ja auf eine Inklination begrenzt.
Das Gefährdungspotential kann man auch mal betrachten:
5) welche Bahnen werden gekreuzt?
6) was passiert beim Kontrollverlust oder Deorbit mit dem Seil?
Für mich ist diese Schleuder ein nettes Gedankenspiel, aber nichts praktisch sinnvolles.
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Physikalisch mag die Konstruktion funktionieren, aber nicht alles was physikalisch möglich ist, ist auch sinnvoll ;)
Am besten mal mit den Kosten anfangen:
1) Was kostet es, diese Schleuder zu bauen, und wieviel spart sie bei jedem Schleudervorgang?
Kosten: Elektromotor mit Solarzellen und SchwungmassenDrallrad + 1FH Start -> 200 bis 500Mio
Kosten: Seil je nach Größe der Schleuder und Größe der Nutzlast. 50 bis 500 Tonnen + 1 bis 10 FH Starts -> 120Mio bis 1Milliarde
Ersparnis:
Aus einer LEO Nutzlast wird kostenlos eine GTO Nutzlast. Gerade bei kleinen Trägern wie Electron oder VEGA eine Option.
2) Wie oft kann sie schleudern?
So oft du willst. Beschränkt durch größr der Solarzellen und des Motors es wird keine Stützmasse verschwendet
3) Was kostet die Wiederaufladung mit Treibstoff für die Rotation?
Nichts, auf der einen Seite werden Nutzlast u Stufe beschleunigt, dazu gegenläufig das Drallrad/Schwungmasse.
Beim zweiter durchgang wird die im Drallrad gespeicherte Energie an die Zweite Nutzlast und Stufe übertragen.
Nach dem 2 Start steht die Schwungmasse wirder still.
4) wieviel Starts könnten davon profitieren? Man ist ja auf eine Inklination begrenzt.
Durch die Ausrichtung der Schleuder kann auch die Inklination verändert werden. Die Bahn der Station geht über den Startplatz.
Beschleunigt wird nicht in Flugrichtung sondern versetzt, so kann ein GTO ohne inklination erreicht werden.
Das Gefährdungspotential kann man auch mal betrachten:
5) welche Bahnen werden gekreuzt?
Die Station selbst ist auf einem festen Orbit, die Seilenden sind gut berechenbar. Durch kurzzeitiges aussetzen der Beschleunigung kann Kollisionen ausgewichen werden.
6) was passiert beim Kontrollverlust oder Deorbit mit dem Seil?
Wenn wir das Plastikseil mit 30t Belastbarkeit nehmen was weiter oben von jemand vorgeschlagen wurde verbrennen 50 bis 500t Plastik beim wiedereintritt.
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Lustiges Erklärvideo über Skyhook Schleuder:
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das das ganze technisch machbar ist, steht glaube ich außer Frage.
Nur die Größe des Ganzen Projekts führt bei den meisten zur der Reaktion das es nicht geht.
Daher habe ich das ganze mal eine Numer kleiner für die Elektron überschlagen.
Nuzlast LEO Zur Staton 300kg, das gewicht der Oberstufe(nicht Kickstufe) kenne ich nicht angenommen 300kg.
Ich habe wieder die LEO/GEO Schleuder mit 350km Radius und 3km/s angenommen.
Als Seil habe ich wieder Industrieseil angenommen:
4mmDurchmeser
1,3t Reißfestigkeit
0,7kg/100m -> 0,7t/100km Seillänge
https://www.kanirope.de/dyneema-seil-pro-4mm-12-fach-geflochten-kanirope (https://www.kanirope.de/dyneema-seil-pro-4mm-12-fach-geflochten-kanirope)
Hier die g Belastung in Abhängigkeit vom Radius
km g
350 2,5
300 2,1
250 1,8
200 1,4
150 1
100 0,7
50 0,3
0 0
Zur Nabe him muss das Seil immer dicker werden, da ja das Eigengewicht mit getragen werden muss.
Ich bin bei 8t je Seil angekommen.
Mit dem Elektromotor, den Solarzellen und der Schwungmasse müsste die Schleuder mit einer Falcon Heavy zu Starten sein.
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2) Wie oft kann sie schleudern?
So oft du willst. Beschränkt durch größr der Solarzellen und des Motors es wird keine Stützmasse verschwendet
1) Das habe ich offenbar nicht präzise formuliert: Wie lange dauert ein Schleudervorgang? Das Seil muss ja langsam, passend zur Zentrifugalkraft, 350km abgerollt und dabei die Drehgeschwindigkeit langsam erhöht werden. Beim klassischen Weltraumlift ist ein großes Problem, das er pro Zeiteinheit sehr wenig Masse transportieren kann, weil die Gondeln sehr lange von einem Ende zum anderen brauchen.
2) Eine überschlägige Berechnung der benötigten Leistung des Elektromotors und damit der Solarzellen wäre auch sinnvoll. Da wird man mit z.B. 10kW sehr lange brauchen...
3) Mal eben 350km Seil abrollen klingt auch einfacher als es ist. Da gab es doch schon Versuche zu, die nicht sehr erfolgreich waren. Elektrische Ladung kann da z.B. ein großes Problem werden. Man bewegt sich ja sehr schnell mit einer großen Ausdehnung durch das Erdmangnetfeld. Ein langes (leitendes) Kabel von einem zu deorbitierenden Satteliten richtung Erde abzuspulen, wurde z.B. immer mal wieder vorgeschlagen. Das Kabel bremst dann nämlich ordentlich im Magnetfeld, das soll der schönen Schleuder natürlich nicht passieren ...
Für mich ist die Frage eher "Wo" ist das Problem, nicht "gibt es eins". Das liegt daran, das es meines Wissens keine ernsthaften Planung für eine solche Weltraumschleuder von Weltraumorganisationen gibt. Wenn es wirklich so einfach wäre, wie in dem hübschen bunten Video kindgerecht dargestellt, dann hätten wir solche tollen Schleudern schon seit mindestens 20 Jahren. Die "echten" Raktenwissenschaftler sind ja nicht doof.
Also sage ich mir als Laie sportlich: Finde den Fehler ;)
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Für mich steht außer Frage das es nicht geht.
Was physikalisch nicht geht, geht auch technisch nicht, egal in welchem Maßstab.
Das ganze funktoniert nicht nur, sondern wurde von der NASA bereits gemacht.
Ich glaube es war die Raumsonde Dawn. Hier wurden Massen an zwei seilen nach außen abgewickelt um Rotation abzubauen.
ich habe mich gestern leider zu einer schnellen Antwort hinreisen lassen ohne über deinen Hinweis nachzudenken, deshalb passt die Antwort nicht.
In deinem Beispiel rotieren zunächst zwei kleinere gleichgroße Massen im gleiche Abstand um den Schwerpunkt einer größeren Zentralmasse.
Dann werden die kleineren Massen entgegengesetzt von der Zentralmasse abgestoßen, für die Zentralmasse kompensieren sich die abstoßenden Kräfte.
Durch die zunehmende Entfernung der kleineren Massen zum Schwerpunkt verringert sich die Winkelgeschwindigkeit und es entsteht eine Zugkraft auf dem Seil.
Die Seile greifen nicht am Schwerpunkt sondern am Rand der Zentralmasse an.
Der Radius der Zentralmasse wirkt als Hebel. (ohne Hebel geht es nicht!)
Die kleinen Massen werden beschleunigt, die Rotation der Zentralmasse gebremst.
Da die Kräfte symetrisch auf die Zentralmasse wirken verändert sich die Flugbahn der Zentralmasse nicht.
In den gerade diskutierten Scenarien wird mit unterschiedlichen Massen (Raumsonde/Oberstufe bzw. Raumsonde/universelles Gegengewicht) und/oder unterscheidlichen Anfangsgeschwindigkeiten gearbeitet.
Damit sind die Kräfte nicht mehr symetrisch.
Das wirkt sich in jedem Fall auch auf den Zentralkörper beschleunigend/bremsend aus.
Das ganze System kann dann nicht mehr mit einem ruhenden zentralen Ausgangpunkt (Nabe) betrachtet werden.
Es funktioniert wie ein Kettenkarusell.
Die Ketten sind nicht zentral am Mittelpunkt angebracht sondern an einer Scheibe mit einem Radius in der Größenordnung der Kettenlängen.
Nicht die Ketten beschleunigen die Sitze sondern der Hebel des Radius.
Bau doch mal ein funktionierendes Kettenkarussell ohne zentrale Scheibe und poste das Video davon. (z.B. Lego-Modell mit zwei Schaukeln)
Danach können wir weiter diskutieren.
Das Schleudern eines Morgensterns funktioniert übrigens auch nicht ohne Stange (Hebel).
Einfach mal ausprobieren was beim Schleudern nur mit Kette passiert ;P (Beschleunigung zum Zentrum nicht radial)
Grüße vom Guldentaler
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Leider liegst du falsch guldentaler.
Es ist einfache Vektoradition.
Die Fliekraft Beschleunigt nach außen. Die Drehzahlerhöhung ortogonal dazu.
Der Zug am Seil ist die Vektoradition der beiden Beschleunigungen.
Niemand drückt oder biegt das Seil.
Das sind absolute Grundlagen.
Weiter oben sogar Videos und mehrmals Erklärungen gegeben worden.
ich weiss jetzt auch nicht wie man die weiterhelfen kann.
Schau dir vielleicht die Formeln für Umfangsgeschwindigkeit, Zentrifugalkraft und Vektorrechnung bei Wikipedia an.
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In meinen Augen dürfte der Showstopper (wie auch beim Aufzug) die Tatsache sein, dass das Seil sämtliche Orbits auf seiner Länge schneidet und damit für Satelliten unbrauchbar machen dürfte.
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Leider liegst du falsch guldentaler.
Es ist einfache Vektoradition.
Die Fliekraft Beschleunigt nach außen. Die Drehzahlerhöhung ortogonal dazu.
Der Zug am Seil ist die Vektoradition der beiden Beschleunigungen.
Niemand drückt oder biegt das Seil.
Das sind absolute Grundlagen.
Weiter oben sogar Videos und mehrmals Erklärungen gegeben worden.
ich weiss jetzt auch nicht wie man die weiterhelfen kann.
Schau dir vielleicht die Formeln für Umfangsgeschwindigkeit, Zentrifugalkraft und Vektorrechnung bei Wikipedia an.
Nicht alles was man in Filmen sieht ist real. P-I
Einfache Vektoradition klingt gut, schient aber nicht so einfach zu sein, denn dann würden wir hier nicht diskutieren.
Vielleicht kannst du mir helfen meinen Denkfehler zu finden:
1. Frage
Auf einen Körper in einer stabilen (Erd-)Umlaufbahn wirken zwei Kräfte:
Masseträgheit und Schwerkraft (Erdanziehung)
Habe ich eine Kraft vergessen?
Die Richtung der Schwerkraft wirkt im rechten Winkel zur Bewegungrichtung zum Erdschwerpunkt hin, oder?
In welche Richtung wirkt die Masseträgheit?
In Bewegungsrichtung oder im rechten Winkel zur Bewegung?
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Im Orbit gibt es zwei Vektoren die Erdanziehung die zum Erdmittelpunkt Beschleunigt, und Fliehkraft die vom Erdmittelpunkt weg beschleunigt.
Orbit nennt man den Ort, in dem siech die beiden Kräfte aufheben. Der Resultierende Beschleunigungsvektor ist 0.
Masseträgheit ist erst mal Vektorlos. Sobald du eine Masse beschleunigst, wirkt die Masseträgheit dieser Beschleunigung entgegen. Egal n welche richtung du beschleunigst.
Bei der Schleuder gibt es zwei Kräfte. Einmal die Fliehkraft die Nach außen wirkt Sobld sich ein System in Rotation befindet.
Und dan die Rotationsbeschleunigung die nur dann wirkt wenn der Motor dreht.
Ein komplett Ruhendes System mit ausgefahrenen Seilen kannst du nicht beschleunigen, hier würde sich das Seil aufwickeln.
Deshalb wird das System zu beginn ohne ausgefahrene Seile beschleuigt. Die Nun wirkende Fliehkraft Zieht das Seil vom Mielpunkt weg.
wenn du jetzt mit dem Motor die Rotation anfängst zu beschleunigen, msst du mit einer sehr geringen beschleunigung anfangen, damit diese Kraft die ortogonalzur Fliehkraft steht kleiner als die Fliehkraft ist.
Somit sorgt die Fliehkraft dafür das sich das Seil nicht aufwickelt.
Dabei wird die Fliehkraft mit zunehmender Drehzahl immer größer. Daraufin kann auch die Rotationsbeschleunigung erhöht werden, bis der Motor vokk ausgelastet ist.
Die immer höhere Fliehkraft würde nun irgendwann das Seil zum reißen bringen.
Daher wickelt man das Seil dann ab.
Hier kommt dann wieder die Masseträgheit ins Spiel. Durch das Abwickeln der Seile nimmt die Drehzahl des Systems ab. Wie bei einer Eiskunstläuferin.
So kann ständig weiter beschleunigt werden bis das Seil auf der gewünschten geschwindigkeit ist.
Die Physik sprict nicht gegen die Schleuder.
Ich sehe nur 2 Punkte de dagenge sprechen:
1. Das kreuzen anderer Bahnen und damit kollisionsgefahr.
->Durch anpassen der Drehzahl kann man aber jedem bekannten Sat. und auch Weltraumschrott ausweichen ohne Treibstof zu verschwenden.
2. Der Seilwerkstoff: Hier wurde Dyneema angenommen, das wird den Weltraumbedingungen ncht so einfach Standhalten
->Es wurde aber auch einfache "Angeschnur" abgenommen nichts hochweriges um her zu zeigen das es geht. Zwischen den Extremen wie KohleNanotubes und Stahlseil gibt es Werkstoffe die in der Nähe von Dynema liegen aber Hizebeständiger sind.
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Im Orbit gibt es zwei Vektoren die Erdanziehung die zum Erdmittelpunkt Beschleunigt, und Fliehkraft die vom Erdmittelpunkt weg beschleunigt.
Orbit nennt man den Ort, in dem siech die beiden Kräfte aufheben. Der Resultierende Beschleunigungsvektor ist 0.
Dem kann ich nicht folgen.
Der Orbit ist kein Ort sondern eine Kreisbahn, die durch die Gravitation geformt wird.
Würde die Erde (und ihr Schwerkraft) plötzlich verschwinden, würden Satelliten von einem Raumschiff aus gesehen (ehem. Position und Bewegung der Erde) nicht einfach stehen bleiben.
Sie würden ihre Bewegungsrichtung beibehalten und etwas langsamer oder schneller als das Raumschiff um die Sonne kreisen, je nachdem ob sich ihre Orbitalgeschwindigkeit gerade mit der Bahngeschwindigkeit der Erde addiert oder subtrahiert hat.
(nur den Anteil in der Bahnebene betrachtet)
Soweit sind wir glaube ich einer Meinung? :)
Wenn ich dich richtig verstehe, würden sich die Satelliten vom Raumschiff aus gesehen strahlenförmig entfernen.
Ich bin der Meinung Sie würden sich auf Bahnen entfernen die Tangenten zu ihrem bisherigen Orbit entsprechen.
Hier vermute ich eine Differenz zwischen uns? oder nicht? ???
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ich vermute du verwechselst Geschwindigkeit und Beschleunigung.
Dein Vorredner hat es doch bis ins kleinste erklärt.
Im Orbit heben sich Erdanziehung und Fliehkraft auf der Kreisbahn um die Erde auf.
Bei der Betrachtung der Schleuder bleibt nur noch der Vektor der Schleuderfliehkraft und die Radialbeschleunigung übrig.
Das ist Physik und ist alles mit Grundlagenphysik belegbar. Wenn du hier von Glauben oder nicht Glauben sprichst, befindest du dich auf einer anderen Ebene der Diskussion.
Das die Schleuder funktioniert ist hier mehrfach hergeleitet und mehrfach am Beispiel erklärt worden.
Das sich das Seil aufwickelt und die Schleider nicht funktioniert ist mit starker Evidenz widerlegt. (Verweis auf Vektoradidion der Beschleunigungen)
In der Technik und Wissenschaft ist Evidenz ein Grundprinzip.
Hier ein paar Beispiele wo Evidenz keine Rolle spielt:
Religion, Homöopatie, pol. Fundametalistmus, Ufologie, Verschwörungstheorien, Sozialpädagogik.
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...
Das die Schleuder funktioniert ist hier mehrfach hergeleitet und mehrfach am Beispiel erklärt worden.
Das sich das Seil aufwickelt und die Schleider nicht funktioniert ist mit starker Evidenz widerlegt. (Verweis auf Vektoradidion der Beschleunigungen)
WIE eine Schleuder prinzipiell funktioniert, wurde erläutert. Ob so eine Schleuder aber tatsächlich im Orbit funktioniert, weiß man erst, wenn man es ausprobiert hat. Man kann nämlich ganz leicht irgendwelche Effekte übersehen, die das ganze schöne Konstrukt zu Fall bringen.
Ich verweise da nochmal auf meinen Beitrag #1048 mit einigen offenen Fragen.
In der Technik und Wissenschaft ist Evidenz ein Grundprinzip.
Hier ein paar Beispiele wo Evidenz keine Rolle spielt:
Religion, Homöopatie, pol. Fundametalistmus, Ufologie, Verschwörungstheorien, Sozialpädagogik.
Auf dieses Niveau muss die Diskussion aber nicht abgleiten. Bisher haben sich alle Mühe gegeben, das ganze sachlich zu Diskutieren. Indirekte Vorwürfe dieser Art lassen die Diskussion hier ganz schnell enden...
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2) Wie oft kann sie schleudern?
So oft du willst. Beschränkt durch größr der Solarzellen und des Motors es wird keine Stützmasse verschwendet
1) Das habe ich offenbar nicht präzise formuliert: Wie lange dauert ein Schleudervorgang? Das Seil muss ja langsam, passend zur Zentrifugalkraft, 350km abgerollt und dabei die Drehgeschwindigkeit langsam erhöht werden. Beim klassischen Weltraumlift ist ein großes Problem, das er pro Zeiteinheit sehr wenig Masse transportieren kann, weil die Gondeln sehr lange von einem Ende zum anderen brauchen.
2) Eine überschlägige Berechnung der benötigten Leistung des Elektromotors und damit der Solarzellen wäre auch sinnvoll. Da wird man mit z.B. 10kW sehr lange brauchen...
3) Mal eben 350km Seil abrollen klingt auch einfacher als es ist. Da gab es doch schon Versuche zu, die nicht sehr erfolgreich waren. Elektrische Ladung kann da z.B. ein großes Problem werden. Man bewegt sich ja sehr schnell mit einer großen Ausdehnung durch das Erdmangnetfeld. Ein langes (leitendes) Kabel von einem zu deorbitierenden Satteliten richtung Erde abzuspulen, wurde z.B. immer mal wieder vorgeschlagen. Das Kabel bremst dann nämlich ordentlich im Magnetfeld, das soll der schönen Schleuder natürlich nicht passieren ...
Für mich ist die Frage eher "Wo" ist das Problem, nicht "gibt es eins". Das liegt daran, das es meines Wissens keine ernsthaften Planung für eine solche Weltraumschleuder von Weltraumorganisationen gibt. Wenn es wirklich so einfach wäre, wie in dem hübschen bunten Video kindgerecht dargestellt, dann hätten wir solche tollen Schleudern schon seit mindestens 20 Jahren. Die "echten" Raktenwissenschaftler sind ja nicht doof.
Also sage ich mir als Laie sportlich: Finde den Fehler ;)
Zu 1 und 2 Beispielrechnung 15000kg sind zu beschleunigen auf 3000m/s
Beschleunigung:
a = v / t
Beschleunigungskraft:
F = m * a
Arbeit:
W = F * s
Oder Beschl.Arbeit allgemein:
WBeschl = 0,5 * m * v2
Ich komme auf eine Leistung von 67,5kW
Laufzeit von 100000 Sekunden weniger als 30 Stundeden
187,5KW/H Werden dabei Verbraucht
Zur dritten Frage. Dynema und ähnliche Stoffe sind nichtleiter. Die Lorenzkraft wirkt sich hier nicht aus.
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Rechenfehler:
15t auf 3km/s
67500000000 Joule
18.750 kw/h
bei 30h Laufzeit
625kW
bei 300h Laufzeit
62,5kW
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Wenn man nun also recht große Solarzellen mit 120kW (die wiegen auch was) nehmen würde, könnte man einen 60kW-Elektromotor durchgehend betreiben. Dazu braucht man dann noch ca. 1t Batterien, um die 45kWh für den Betrieb im Erdschatten zu gewährleisten.
Dann könnte man also alle 14 Tage ca. 15t auf einen GTO bringen. Zumindest von der Antriebsleistung her. Ich darf ja, gerade am Anfang, nicht stärker als die Zentrifugalkraft beschleunigen. Im vollständig abgewickelten Zustand durchquert man außerdem immer wieder die dichteren Schichten der Atmosphäre, das bremst auch. Da kommt also noch ein bisschen was drauf an Zeit. Wie viel?
Dann kann man mal ganz grob rechnen: Geldeinsparung bei jedem Schleudervorgang (z.B. über €/kg in den Orbit), Startkosten eine FalconHeavy und ganz wichtig Entwicklungskosten und Bau dieser wunderbaren Schleuder! Dann kommt man mal auf eine Hausnummer, ab wann sich der Schleuderbetrieb bei Vollauslastung(!) der Schleuder lohnen würde.
Zur dritten Frage. Dynema und ähnliche Stoffe sind nichtleiter. Die Lorenzkraft wirkt sich hier nicht aus.
Auch Nicht-Leiter können sich aufladen. Mein Wollpulli hat z.B. eine sehr deutlichen Kraftauswirkung auf meine Haare ;)
Daher halte ich den Betrieb eines so langen Seils für Problematisch und bedarf mindestens einer Technologieerprobungsmission (das kommt dann bei den Kosten dazu...)
Wird nach einem erfolgreichen Schleudervorgang das Seil wieder eingerollt für den nächsten Schleudergang? Der Gesamtdrehimpuls der gegenläufigen Schleuderseile ist ja 0. Sonst stimmt ja die Drehrichtung für den nächsten Schleudervorgang nicht. Das muss man dann bei der Zeit noch mit dazu rechnen. Das wird wohl eher in Richtung eines Schleudervorgangs pro Monat gehen.
Das Seil muss dann auch zuverlässig viele Male auf und ab gewickelt werden können, sonst erreicht man die Amortisationsdauer nicht.
Klingt für mich weiterhin nach einem recht fehleranfälligen Konstrukt, was sich vielleicht nach einigen Jahren lohnt, wenn es ausgelastet ist.
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Da verwechselst du etwas. Der Wollpulli ist nur eine elktrostatische Aufladung.
Für eine Wechselwirkung mit einem Magnetfeld ist aber ein Stromfluss nötig.
Indem du einen Leiter durch ein Magnetfeld bewegst, wird ein Stromfluss induziert. Dieser verursacht wiederum ein eiges Magnetfeld, welches in einer Wechselwirkung mit dem ersten Steht. Hierdurch kann dann eine Beschleunigung entstehen, z.B. eine Abbremsung.
Mit einem leitfähigen Seil kannst du also ein Raumschiff z.B. Abbremsen.
Mit einem Nichtleiter geht das aber nicht.
siehe hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft (https://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft)
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Für die die nicht glauben, dass sich ein Seil abwickeln kann ohne sich zu verknoten
Hier ist eine Animation, wie die NASA genau so etwas mit der Raumsonde Dawn gemacht haben.
https://en.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin (https://en.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin)
Hier wurden zwei 3kg Gewichte auf 12m abgewickelt.
De Drehzahl der Sonde hat dadurch von 46 U/min auf 3U/min abgenommen.
Zum Zeitpunkt der Abtrennung der Massen wirkte eine Zentrifugalkraft von 0,121g
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Ich bin ja neu hier aber ist es nicht besser wenn diese Thema ab #1021 ein neuer Thread würde.
Titelvorschlag: Orbitalschleuder, Orbitalzentrifuge oder Skyhook
hat ja mit dem Thema Weltrumlift nicht mehr viel zu tun.
Hallo, könnte hier ein Mod einen neuen Thread machen.
Edit tomtom: done
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Für die die nicht glauben, dass sich ein Seil abwickeln kann ohne sich zu verknoten
Hier ist eine Animation, wie die NASA genau so etwas mit der Raumsonde Dawn gemacht haben.
https://en.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin (https://en.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin)
Hier wurden zwei 3kg Gewichte auf 12m abgewickelt.
De Drehzahl der Sonde hat dadurch von 46 U/min auf 3U/min abgenommen.
Zum Zeitpunkt der Abtrennung der Massen wirkte eine Zentrifugalkraft von 0,121g
Das man ein kurzes Seil im Weltraum abwickeln kann bezweifelt doch niemand. 12m gehen wunderbar, das geht schnell. Wir reden hier aber über 350000m. Da können ganz andere Probleme auftreten. Es gab ja schon verschiedene Versuche zu dem Thema, dabei war der Rekord etwas unter 20km bei STS-75. Dann ist das Kabel gerissen. Und es war schon der zweite Versuch, nach STS-46. Da hat sich das Kabel nach 260m verklemmt. Es gab auch noch andere Versuche, aber alle mit deutlich kürzeren Seilen. Wenn es die NASA selbst beim zweiten Versuch (1996) nicht richtig hinbekommt ein 20km Seil sicher zu betreiben, kann man schon vorsichtig sein, wenn man zwei 350km-Seile betreiben und die auch noch beschleunigen will.
Das Abrollen der Seile dauert auch seine Zeit, für die 20km bei STS-75 wurden 5h benötigt. Für 350km wären das dann ~90h. Nur um die weiter oben genannten Zeiten für einen Schleudervorgang mal weiter einzugrenzen.
Als Überblick empfehle ich https://de.wikipedia.org/wiki/Space_Tether (https://de.wikipedia.org/wiki/Space_Tether)
in der englischen Version sind auch noch mal die verschiedenen Risiken aufgeschlüsselt z.B. atomarer Sauerstoff, Mikrometeroiden und Strahlung, die dem Seil alle nicht gut tun.
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_tether#Technical_difficulties (https://en.wikipedia.org/wiki/Space_tether#Technical_difficulties)
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trallala, es wurde von verschiedenen Leuten gepostet, das es nicht geht, und es sich nicht abwickel lässt. Einfach aus dem gefühl heraus ohne das physikalisch durchzudenken. Für dir ist das Video sehr hilfreich.
Zud den STEP Missionen:
Beim erstem versuch hat ein mech Bolzen geklemmt. Willst du daraus auf die Undurchführbarkeit schließen?
Bei der Wiederholung ist das Seil gerissen weil es einen kurzschluss gegeben hat. In dem Versuch ging es explizit um elektromagnetische Versuche. Das Seil war ein Leiter und es ging bei dem Experiment um die Wechselwirkung vom Erdmagnetfeld auf den Leiter. Hier wird aber über einen nichtleiter als Seilwerkstoff gesprochen. Ein Nichtleiter kann aber keinen Strom fließen lassen, das wurde dir weiter oben schon mal erklärt.
Wieso bringst du dieses widerlegte Argumet noch mal. Glaubt du nicht an Leiter/Nichtleiter.
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Also ich habe jetzt hier nicht gesehen, das jemand geschrieben hat "ich glaube, ein Seil lässt sich im Weltraum nicht abwickeln". Das Video ist hilfreich, um das prinzipielle Konstrukt zu verstehen. Das Video ist aber nicht hilfreich, um ein konkretes Produkt zu entwickeln, da es sehr stark vereinfacht und alles außer dem Hauptfunktionsprinzip weglässt.
Mir fallen da noch ganz viele Dinge ein, was alles eine einfache Umsetzung verhindern kann. Schwingungen zum Beispiel. In einem 350km Seil kann einiges an Schwingungen passieren, noch dazu, wenn es durch Fliehkraft gespannt ist. In einem Meer sind die Wellen auch eher ein Problem, als in meinem 12m Swimingpool. Wenn sich da ein paar Wellen ungünstig treffen, kann schnell mal die Belastungsgrenze des Seil überschritten werden und es reißt. Das müssen nicht nur Wellen quer zum Seil sein, sondern so ein Seil ist ja auch elastisch und schwingt auch in Längsrichtung. Bei der Länge sind da ganz verschiede Schwingungsfrequenzen unterwegs. Da sind Freak Waves quasi garantiert. (https://de.wikipedia.org/wiki/Monsterwelle#Stand_der_Forschung (https://de.wikipedia.org/wiki/Monsterwelle#Stand_der_Forschung))
Vermutlich könnte man Schwingungen mit gaaanz langsamen und vorsichtigen abrollen verringern, aber das will man ja gerade nicht, sondern zügig den nächsten Stelliten starten.
Im nächsten Beitrag schreibe ich dann den nächsten Punkt, an den man denken muss. ;)
hollenser und Erika, kommt denn ein bisschen an, was ich versuche hier darzustellen? Ein schönes buntes Video mit einem Konzept ist schnell erstellt und kann gut klingen, aber in der realen Welt gibts die Physik halt nur ganz oder gar nicht. Nur das raussuchen was man braucht ist nicht. Daher
Wenn es wirklich so einfach wäre, wie in dem hübschen bunten Video kindgerecht dargestellt, dann hätten wir solche tollen Schleudern schon seit mindestens 20 Jahren. Die "echten" Raktenwissenschaftler sind ja nicht doof.
Also sage ich mir als Laie sportlich: Finde den Fehler ;)
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Gibt es einen aktuellen Einsatzzweck für die Orbital Schleuder, bei dem die Vorteile die Nachteile überwiegen?
Vorteile:
- (...)
Nachteile:
- Man benötigt man eine Station im Weltall.
- Man benötigt Astronauten zur Wartung der Station.
- Man benötigt Raketen um die Astronauten zur Station zu bringen.
- Man benötigt mehr Energie (Die Solarzellen im All könnte man auch am Boden nutzen und die Wartungsflüge kosten Energie)
- Man führt ganz neue Belastungen ein, jeder Satellit müsste stabiler und schwerer werden.
- Man führt ganz neue Gefahren mit den neuen Prozessen ein. (Seil fangen, Seil abrollen, Einhaken, Aushaken, Seil verknoten, Seil reißen)
- Die Station würde nur wenige male pro Jahr genutzt werden können, da sie nur von einem Startplatz aus Treibstoffsparend angeflogen werden könnte und es nur sehr wenig Satelliten gibt, welche "weit weg" müssen.
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Vorteile:
- Kostengünstiger zugang ins All
Nachteile:
- Man benötigt man eine Station im Weltall.
Ja
- Man benötigt Astronauten zur Wartung der Station.
Nein, ZweiWinden, eine Schwungmasse und Solarzellen. Es gibt nur wenige Sats die so einfach aufgebaut sind
- Man benötigt Raketen um die Astronauten zur Station zu bringen.
Nein, siehe vorherigen Punkt
- Man benötigt mehr Energie (Die Solarzellen im All könnte man auch am Boden nutzen und die Wartungsflüge kosten Energie)
Eine LEO/GTO Schleuder spart 50% Nutzlasz der Trägerrakete. Ein Skyhook reduziert die Kosten noch mehr, da hier ein New Sheppart oder ein Spaceship2 als Startträger ausreicht.
- Man führt ganz neue Belastungen ein, jeder Satellit müsste stabiler und schwerer werden.
Wenn man den Umfan wie oben wählt ist die g-Belastung wie beim Start einer Rakete
- Man führt ganz neue Gefahren mit den neuen Prozessen ein. (Seil fangen, Seil abrollen, Einhaken, Aushaken, Seil verknoten, Seil reißen)
Ja es ist eine neue Technik, es gibt bisher noch keine Schleuder.
- Die Station würde nur wenige male pro Jahr genutzt werden können, da sie nur von einem Startplatz aus Treibstoffsparend angeflogen werden könnte und es nur sehr wenig Satelliten gibt, welche "weit weg" müssen.
Je nach Motorleistung kann die Schleuder alle 300 Stunden genutzt werden. Die Station ist auf einem Orbit der vom Startplatz ohne Inklinationsänderung also ernergiearm zu erreichen ist. Die LEO/GTO Schleuder ist also einfacher zu erreichen wie die ISS. Skyhook kann bei jeder Erdumkreisung ein mal genutzt werden also alle 90min.
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Die Station ist auf einem Orbit der vom Startplatz ohne Inklinationsänderung also ernergiearm zu erreichen ist.
Dann liege ich mit meiner Vermutung also richtig, dass die Station nur von einem einzigen Startplatz der Welt aus so einfach zu erreichen ist. Das ist für mich eher ein Nachteil und kein Vorteil.
Die LEO/GTO Schleuder ist also einfacher zu erreichen wie die ISS.
Das wäre ein Vorteil für ein einziges Land auf der Welt. Internationale Zusammenarbeit wäre erschwert. Das ist für mich eher ein Nachteil und kein Vorteil.
Skyhook kann bei jeder Erdumkreisung ein mal genutzt werden also alle 90min.
Das wird schwer. Die Erde dreht sich, und zwar alle 23 Stunden und 57 Minuten einmal um sich selber. So lange muss man also warten, bis der Orbit das nächste mal anfliegbar ist. Dann dreht sich die Station auf dem Orbit. In ISS-Höhe aktuell 15,501 mal pro 24 Stunden, also 15,47 mal pro 23 Stunden und 57 Minuten. Nach ca. 1 Tag wäre die Station also auf der falschen Seite der Erde. Nach 2 Tagen wäre sie aber schon 10% weiter auf dem Orbit als 2 Tage vorher. Das ist nicht gut. 10% geht vielleicht noch, aber nach 4 Tagen wären es 20%. Dann müsste man 20 Tage warten, bis man die gleiche Position wieder erreicht hat. Wobei natürlich nur 20 mal 23 Stunden und 57 Minuten also nur 19,95 Tage.
alle 90min.
So viele TV-Satelliten im GEO-Orbit gibt es leider nicht. Man würde somit eine Station haben, welche fast immer ungenutzt ist. Das ist für mich eher ein Nachteil und kein Vorteil.
Eine LEO/GTO Schleuder spart 50% Nutzlasz der Trägerrakete.
Bist Du da sicher? Das kann ich mir leider nicht so ganz vorstellen.
Aktuell sieht es so aus, dass man 13,7 km/s an DeltaV benötigt. Diese Teilen sich wie folgt auf:
- 70% benötigt man vom Erdboden aus in den LEO. (9,6 km/s)
- 18% benötigt man vom LEO in den GTO (2,5 km/s)
- 12% benötigt man vom GTO in den GEO (1,6 km/s)
Bei der Quelle der Zahlen muss ich zugeben, war ich Faul und habe sie von Wikipedia. Ich weiß, Wikipedia ist keine Quelle, aber für eine erste Überschlagsrechnung dürfte es reichen. https://de.wikipedia.org/wiki/Delta_v (https://de.wikipedia.org/wiki/Delta_v)
Ich wäre dabei, wenn man sagen würde, man spart 50% vom Treibstoff bei dem Schritt vom LEO in GTO. 50% Treibstoff sparen bedeutet aber nicht, 50% Gewichtsersparnis, alleine schon da der Treibstoff im Kubik und der Treibstofftank in Quadrat in die Rechnung einfließen.
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Zur erreichbarkeit des Orbits:
Es ist ein Orbit wie der der ISS ist somit von allen Inklinationen die Unterhalb liegen erreichbar. Wäre also Super für Internationale zusammenarbeit.
Zur Nutzlasteinsparung:
Die Nutzlasten für LEO und GTO werden für alle Träger angegeben. Für die Falcon 9 z.B ist die LEO Nutzlast 15t und die GTO Nutzlast ca 6.5t (für einenechten GTO).
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- Man benötigt Astronauten zur Wartung der Station.
Nein, ZweiWinden, eine Schwungmasse und Solarzellen. Es gibt nur wenige Sats die so einfach aufgebaut sind
Naja, da kommt schon noch einiges dazu: zwei 350km-Seile wären gut ;), die Solarzellen müssen auch richtig groß sein. Dann braucht man natürlich eine Kommunikationseinrichtung mit der ganzen Elektronik drumrum, die 1t-Batterien für den Betrieb des Motors auf der Nacht-Seite der Erde und natürlich Triebwerke und Tanks (nachfüllbar) für den Bahnerhalt.
Da fallen mir dann doch schon recht viele einfachere Sats ein ...
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Schon beim Gedankenexperiment komme ich arg ins schleudern. ;P
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So ging es mir auch. Erster Gedanke, das kann nicht gehen. Das wickelt sich auf, Das reist usw.
Dann habe ich micht seit Jahren mal wieder mit Schulpphisik der Mittelstufe beschäftigt.
Beschleunigung, Zentrifugalkraft, Drehimpuls usw und langsam hab ich es dann akzeptiert, es klappt.
Zumndest von der Physiik her spricht nichts dagegen.
Der einzige Knackpunkt der Bleibt ist das Material.
Dyneema selbst hat nicht die nötigen Temperatureigenschaften, aber es gibt noch andere Materialien.
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Nicht alles was nicht gegen die Regeln der Physik verstößt und also möglicherweise irgendwie machbar wäre, ist auch sinnvoll.....
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Kannst du bitte erläutern wieso ein solches System nicht sinnvoll sein sollte?
Die beiden hier diskutierten Modelle "LEO/GTO Schleuder" und Skyghook sind Prototypen. Sie dienen auch dazu die Abläufe zu optimieren.
Trotdem könnten diese beiden Stationentypen de Raumfahrt evolutionieren.
Bei Skyhook könnte auf eine normale Orbitalrakete verzichtet werden und bei der LEO/GTO Variante bekommt man den GTO zum Preis des LEOs. Darüber hinaus könnte die Geschwindigkeit der Oberstufen so weit gesenkt werden, dass sie wie eine erststufe Landen können auch ohne hitzeschutz.
Wir sind hier im Konzeptebeich daher schreibeich weiter:
- Zur weiterentwicklung der LEO/GTOSchleuder
Wenn diese Prototypen funktionieren, dann ist das ein Gamechanger, denn was mit einer kleinen Nutzlast funktioniert klappt auch im größeren Maßstab:
Wemm ,am das Starhip und den Tanker schleudern Würde, dann könnte das Starship auf den Hitzeschutz verzichten. Dann wäre die Zuladung statt 100t Treibstoff vielleicht 150t. Und die 3km/s werden vom Tanker auf das Starship übertragen. Wenn man dann noch mal zwei Tanker zur schleuder Startet und die 150t von dem einen in den anderen umfüllt un diesen wiederrum in den GTO Schleudert, dann sind 450t im Starship und die geschwindigkeit ist nicht mehr weit weg von der Fluchtgeschwindigkeit. Eine weitere Schleuder im GTO würde das Starship richtung Mars oder Mond schleudern, der Tanker ist dann auf dem weg in den LEO und kann dort wiederum seine Geschwindigkeit übertragen.
Mit dem System bräuchte man in Zukunft Treibstoff nur um in den LEO zu kommen.
- Zur Weiterentwicklung System Skyhook:
Ein Skyhok auf dem Mond ist viel einfacher als auf der Erde zu bauen.
Wenn man die Durchmesser und die Umfangeschwindigkeit richtig wählt, dann könnte der Skyhook die Massen direkt von der Mondoberfläche aufnehmen.
So könnte man kostengünstig Mondgetein in den Mondorbit und von dort zum LEO bringen. Im Leo kann das Mondgestein dann den Erd-Skyhook beschleungen.
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Kannst du bitte erläutern wieso ein solches System nicht sinnvoll sein sollte?
Hallo Erika, ein kleiner Tipp: Wenn Du einzelnen Personen persönliche Fragen stellst, kannst Du auch persönliche Nachrichten verschicken. Oder Du solltest Personen mit Namen ansprechen. In einem öffentlichen Forum nur "Du" zu schreiben, hilft wenig, da niemand weiß, wer gemeint ist.
Ich würde den Ball an Dich zurück werfen und sagen: Kannst Du, Erika, bitte erläutern, wieso das eine System aus dem Topic-Titel (Orbital Schleuder) sinnvoll sein sollte? Ich habe in Beitrag #45 fast nur Nachteile aufgelistet. Ich glaube das sind ausreichend Gründe, warum so ein System nicht sinnvoll ist. Der Ball liegt somit eher bei den Unterstützern dieser Idee, Gründe dafür zu nennen. Fühle Dich frei, Copy-Paste meine Liste und ergänze sie. Und korrigiere sie Natürlich auch, falls ich Fehler gemacht habe. Achte aber bitte auf den Thread-Titel, es geht um die "Orbital Schleuder" in diesem Thread.
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Kannst du bitte erläutern wieso ein solches System nicht sinnvoll sein sollte?
Hallo Erika, ein kleiner Tipp: Wenn Du einzelnen Personen persönliche Fragen stellst, kannst Du auch persönliche Nachrichten verschicken. Oder Du solltest Personen mit Namen ansprechen. In einem öffentlichen Forum nur "Du" zu schreiben, hilft wenig, da niemand weiß, wer gemeint ist.
Ich würde den Ball an Dich zurück werfen und sagen: Kannst Du, Erika, bitte erläutern, wieso das eine System aus dem Topic-Titel (Orbital Schleuder) sinnvoll sein sollte? Ich habe in Beitrag #45 fast nur Nachteile aufgelistet. Ich glaube das sind ausreichend Gründe, warum so ein System nicht sinnvoll ist. Der Ball liegt somit eher bei den Unterstützern dieser Idee, Gründe dafür zu nennen. Fühle Dich frei, Copy-Paste meine Liste und ergänze sie. Und korrigiere sie Natürlich auch, falls ich Fehler gemacht habe. Achte aber bitte auf den Thread-Titel, es geht um die "Orbital Schleuder" in diesem Thread.
Aus meiner sicht sind deine Bedenken in #45 in den folgenden Posts bereits Ausgeräumt und widerlegt worden. Daher habe ich nicht nochmal darauf geantwortet.
Inagesamt sehe ich beim Seilwerkstoff und der Stationsgröße die herausfoderungen. Und die Herausforderungen sind bereits groß genung.
Daher benötigt es keine zusätzlichen Punkte wie die physik. Grundlagen anzuzweifeln, oder altagsprobleme der Raumfahrt die bereits gelöst wurden hier aufzuführen.
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Inagesamt sehe ich beim Seilwerkstoff und der Stationsgröße die herausfoderungen. Und die Herausforderungen sind bereits groß genung.
Daher benötigt es keine zusätzlichen Punkte wie die physik. Grundlagen anzuzweifeln, oder altagsprobleme der Raumfahrt die bereits gelöst wurden hier aufzuführen.
Ich finde interessant, das du jetzt beim Seilwerkstoff die großen Herausforderungen siehst. Aber solange wir uns darauf einigen können, das die Orbitalschleuder zwar ein nettes Konzept ist, aber nichts, was man mal eben so startet und einfach funktioniert, will ich zufrieden sein :)
Ich finde zwar sowas wie Schwingungen in einem 350km-Seil sind nicht unbedingt ein "Altagsproblem der Raumfahrt", aber das ist ja dann auch nicht mehr so rellevant.
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Da gerade wo anders über ein Lift gesprochen hol ich den Faden hier mal aus der Versenkung.
Für die Anwendungsfall Starship wäre das ganze doch sehr interessant. Die Tanker kämen dann zur Tankstelle in der Narbe des Systems der Treibstoff würde übertragen, das ganze in Drehung versetzt und das Starship so weit abgebremst, das es keinen Hitzeschutz mehr benötigt. Man würde sich den Hitzeschutz und den Treibstoff für das Abbremsen zum Wiedereintritt sparen.
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Da gerade wo anders über ein Lift gesprochen hol ich den Faden hier mal aus der Versenkung.
Für die Anwendungsfall Starship wäre das ganze doch sehr interessant. Die Tanker kämen dann zur Tankstelle in der Narbe des Systems der Treibstoff würde übertragen, das ganze in Drehung versetzt und das Starship so weit abgebremst, das es keinen Hitzeschutz mehr benötigt. Man würde sich den Hitzeschutz und den Treibstoff für das Abbremsen zum Wiedereintritt sparen.
Du willst ernsthaft ein Starship im Orbit schleudern und damit soweit gegen die Flugbahn abbremsen, dass "kein Hitzeschutz" mehr nötig ist?
Ist dir klar, von welchen Energien wir hier reden? Das Aequivalent von mehreren 100 Tonnen Treibstoff, die es ja gekostet hat, um das Starship auf diese Geschwindigkeit zu bringen. Diesen Treibstoff, und noch viel mehr wegen des Rückstoßes, brauchst Du dann auch für die Schleuder, dann kannst Du auch direkt bremsen.
Zudem müsste das Starship erstmal zur Schleuder hin navigieren - jede Flugbahnänderung braucht auch viel Treibstoff. Die ist ja nicht immer da, wo das Starship fliegen soll.
Dann das Risiko des Schleuderns.
Dann braucht die Schleuder ein Vielfaches des Starships Eigengewicht als Gegengewicht, und sobald geschleudert wird, fliegt die Schleuder (Actio=Reactio!) mit dem gleichen Impuls in die Gegenrichtung und muss wieder mit Treibstoff(!) zurückgebracht werden.
Und für das "Durchfallen" der Atmosphäre braucht das Starship trotzdem einen Hitzeschutz, um die reine potentielle Energie abzubauen. Derzeit wird der Schutz ja "nur" länger belastet, um zusätzlich kinetische (Orbitalgeschwindigkeits-)Energie abzubauen; das kann man auch mit mehreren Bremsphasen oder längerer Bremsbahn = geringerer Temperatur machen. Ist nur nicht effektiv.
Das alles wäre eine riesige Treibstoffverschwendung, wo es doch längst eine ganz einfache Lösung gibt: Bremsen in der Atmosphäre!
Kurz gesagt, mit Verlaub: Schnappsidee.