Space-Schleuder

Hallo,

ich habe es gerade geschafft einen Artikel in Wunderwelt Wissen
über mein Konzept einer Weltraumschleuder nach dem Vorbild
einer Steinschleuder zu platzieren.

Trotz einiger Rechenarbeit scheint das Ganze zu funktionieren und
sehr sehr günstig zu sein. Kostet nicht mehr als ein Braunkohlebagger
und sieht auch ein bischen so aus



Eine kleine Animation gibt es auch unter youtube:

space catapult lowcost space elevator spaceschleuder

Weitere Infos auf Facebook unter Spaceschleuder (etwas unsortiert)

oder als Wki zum mitmachen:

http://spaceschleuder.wikia.com/wiki...schleuder_Wiki

Ich freue mich über konstruktive Anmerkungen aller Art.

Es schein wirklich zu funktionieren, aber ich traue mich derzeit noch nicht an eine
"seriöse" Form der Veröffentlichung. Es ist auch für mich noch etwas zu gewagt.

Daher möchte ich mit einer lockeren Diskusssion starten.
(gerne auch hier)

Mehr über mich:

www.lutat-gmbh.com

Und wozu soll man so ein Ding bauen? Für ein paar Sekunden freien Fall, oder was? 

Oder willst du wirklich etwas in den Orbit befördern? Hast du dir dann aber schon einmal klar gemacht, die wievielfache Erdbeschleunigung auf dem Flugkörper beim Ausklinken einwirken? Das sollte für jede bemannte und für die meisten unbemannten Missionen um Größenordnungen zu viel sein.

Für den Transport von Material bin ich von der Situation im inneren einer Waschmaschine ausgegangen.
Dort herrschen bis zu 700g und viele Gegenstände können dies unbeschadet aushalten.

Bei aktuellen Entwurf herrschen ca. 100 g.

Beim Personentransport sieht es natürlich etwas anders aus. Hier wären Seillängen von mehreren
100 km erforderlich um die g-Kräfte erträglich zu gestalten. Wahrscheinlich würde es auf einen Kombiantrieb
hinauslaufen. Die erste(n) Stufen einer Rakete würden durch eine Schleuder ersetzt und der
letzte "Schubs" wird dann mit einem Strahlantrieb realisiert.

Bemerkenswert ist auch, dass die Beschleunigung erst in den letzten 2-3 s wirklich stark zunimmt.
Hier müsste noch bezüglich der kurzzeitig Verträglichkeit hoher g-Kräfte recherchiert werden.

Vom Vorgehen her sehe ich aber als wichtigsten Schritt den Transport von Nutzlasten.
Gelingt das (das ist schon sportlich genug) , kann man über alles weitere nachdenken.

Insgesamt scheint es technisch schwierig aber nicht unmöglich, weshalb ich es auch auf das Risiko des
nicht ganz ernst genommen werden zur Diskussion stelle.

    

 

Heutige Satelliten sind für Belastungen bis 5g ausgelegt

Also wäre es doch um die eine oder andere Größenordnung zu hoch. Aber käme man mit einer Startbeschleunigung von "nur" 100 g tatsächlich bis in einen Orbit? Und falls ja, in was für einen? LEO oder höher?

Mann kann die 100g noch deutlich unterschreiten, dann allerdings auf Kosten des Radius. Dann würden sich die Standorte aber stark reduzieren. Südseeinseln, Polkappen und Andengipfel wären dann die geeigneten Kandidaten.
Was die Umlaufbahn betrift, zur Zeit denke ich nur über erdnahe Umlaufbahnen nach und nur über Fracht.

Nimmt  man einen "Kombiantrieb" und schleudert einen kompletten Raketenantrieb in eine erdnahe Umlaufbahn,
so sind höhentechnisch grundsätzlich keine Grenzen vorhanden. Auf welche Maximalgeschwindigkeit sich das ganze
in der Schleuder beschleunigen lässt ist, muss die weitere Entwicklung zeigen. Grundsätzlich gibt es hier dann eher eine Investitons- und Flächengrenze.       

Es ist eh eine sehr spekulative Idee, da wollte ich soweit möglich mit den einfachen Schritten anfangen. 

Die 5g Grenze ist auf die klassische Satellitentechnologie zugeschnitten. Die Fracht wird nach diesen Vorgaben konstruiert. Zusätzlich gibt es vor allem in der Startphase enorme "Rüttelbeanspruchungen", die bei einer Weltraumschleuder nicht auftreten. Der Beschleunigungsvorgang ist vergleichsweise ruhig.

Daher mein Ansatz:
 
Man konstruiere Geräte, die den Schleudergang einer Waschmaschine überstehen (700g).
Das ist machbar. Mit 100g bleibe ich derzeit deutlich darunter.

   

Nimmt  man einen "Kombiantrieb"

Das ist keine Option, sondern Pflicht
Die Bahnmechanik ist nunmal so, dass das Perigäum der Bahn nach der Trennung von der Schleuder in der Höhe der Schleuder (warens 30km?) liegt. Man muss in jedem Fall einen Apogäumsmotor an Bord haben, der das Perigäum erhöht. Eine Raketenstufe muss also zwingend eingesetzt werden (die kann aber relativ klein sein)

Man konstruiere Geräte, die den Schleudergang einer Waschmaschine überstehen (700g).

Satellitenbauer sind konservativ - die von einer Idee zu überzeugen, die derart unkonventionell ist dürfte quasi unmöglich sein

Hallo,

auf deiner Seite ist ein Fehler: 11200 m/s ist die Fluchtgeschwindigkeit von der Erde, oder auch 2. kosmische Geschwindigkeit. Für eine niedrige Umlaufbahn gilt die erste kosmische Geschwindigkeit, ca. 7900 m/s auf Höhe der Erdoberfläche. Je höher man startet, desto weniger wird es.

Und, der angegebene Direktlink zu deinem Wiki geht nicht.

Du schreibst, das viele Gegenstände die 700 g einer Waschtrommel durchaus unbeschadet überstehen, doch gilt dies auch für komplexe Geräte, die uns von Nutzen sind? Ich meine, es ist schon ein deutlicher Unterschied, ob man eine Hose 100 g aussetzt, oder ein technisches Gerät. Ich meine, welche Beschleunigung erleidet ein Handy, wenn aus aus dem ersten Stock auf den Bürgersteig fällt?

Und Raketen halten das mit Sicherheit nicht aus. Damit eine Rakete überhaupt funktioniert, muss sie sehr leicht gebaut werden, und daher halten sie kaum höhere Beschleuinigungen aus, als die, mit denen die heute starten.

Das ganze erinnert etwas an HARP. Die Beschleunigungen waren dort noch hoeher und man hat damit aber schon elektronische Messgeraete "gestartet". Ich glaube mich zu erinnern das es auch in den USA noch in juenger Vergangenheit Untersuchungen zum Kanonenstart fuer Kleinstsatelliten gab.

doch gilt dies auch für komplexe Geräte, die uns von Nutzen sind?

In unserer Familie wurden schon ein paar mal Handys unabsichtlich mitgewaschen...

Und die Überlebensquote - nach dem Trocknen - war glaub ich schon höher als 1/3. Das größere Problem ist mM nach aber das Wasser. Und wenn das Hochschleudern nichts kostet, schleudere man einfach 3 Sats in den LEO, einer überlebts. Hat man Glück, alle 3.

Ich bin zwar kein Phsiker oder Orbitalmechaniker, aber ein Kanonenstart oder der Fall aus der Höhe sind stossweise beschleunigungen. Das was jlutat da vorschlägt ist eine, dazu gesehen, relativ langsame beschleunigung. Sicher, 100g sind 100g, aber eine langsame beschleunigung auf 100g dürfte ein Gerät das entsprechend konstruiert besser aushalten als einen Schlag mit dem Hammer.

Hallo,

wie du schon sagst ... Beschleunigung ist Beschleunigung. Die wirkenden Trägheitskräfte werden allein dadurch bestimmt und haben hier nichts mit dem langsamen Aufbau der Rotation zu tun, sondern mit der hohen Zentripetal-/Zentrifugalkraft durch die extrem hohe "KurvenGeschwindigkeit" am Ende des langen Seils.
Außerdem, verwechsel begrifflich nicht die "Geschwindigkeit der Geschwindigkeitsänderung" (Beschleunigung ~ wirkende Trägheitskraft) und "Geschwindigkeit der Bescheunigungsänderung" (kann man mathematisch als sog. Ruck definieren, dem aber eine physikalisch alleinstehende Entsprechung wie Kraft fehlt, es wäre bloß die zeitliche Änderung der Kraft.).

Mal eine ganz andere Frage: Haben wir überhaupt ein passendes Material dafür? Da steht etwas von "60 km Kabel", und vertun wir uns jetzt nicht - am Ende dieses Kabels herrscht beim Ausklinken eine Beschleunigung von 100g. Näher zur Nabe hin wird es natürlich weniger.

Sollte man mit so einem Superseil nicht gleich einen Weltraumlift bauen? 

Wie wäre es übrigens mit der Sicherheit, wenn dieses Seil reißt? Je näher an der eigentlichen Nutzlast mit den höchsten Beschleunigungswerten der Riss erfolgt, desto geringer die Auswirkungen auf die Erdoberfläche. Im günstigsten Fall könnte man vielleicht sogar die Nutzlast an Ort und Stelle befördern, wenn man das Seil im Flug ausklinkt. Je mehr Seil aber mitfliegt, desto größer wird die Gefahr, denn auch hier gilt: Runter kommen sie immer.

Bei einem so langen Seil wird man es nicht mehr als masselos betrachten können, d.h. die Trägheitskräfte/Volumenkräfte des Seils selbst müssen in der Rechnung der Lasten berücksichtigt werden.

Noch ein Punkt: das Ende ddes Seils samt Nutzlast bewegt sich fast mit Orbitgeschwidnigkeit, ist aber noch in der tiefen Atmosphäre unterwegs. Widerstand und thermische und mechanische Belastung sind dann auch "nicht ohne".

Bewegt sich dann das Seil ab einem bestimmen Bereich nicht mit Überschallgeschwindigkeit?
... und ... wie soll ich das fragen? ... gibts da dann einen Dauerknall? ... hat der auch Einfluß
auf das Verhalten des Seils?

Irgendwie kann ich mir vorstellen, dass ein solches Seil ab einer bestimmten Länge wegen
der Trägheit sich selbst überholt, also im inneren Bereich, sich quasi aufwickelt.

Wie schon gesagt wurde: 7-8km/s müssen ja erreicht werden, und das in der Atmosphäre?? Die thermischen Belastungen sind viel zu hoch. Außerdem, wodurch soll das Objekt am Seilende beschleunigt werden, entgegen der hohen atmosphärischen Widerstände?
Wie schwer ist wohl ein 60km langes Seil?? (welches aus Stahl oder Kohlefaser bestehen müsste?) Das Seil wird ja auch am Ende recht schnell und müsste ebenfalls hohe Temperaturen aushalten.
Der "30 meter hohe Turm" müsste solche Kräfte aushalten, wie sie wohl kein Material aushalten könnte.

Sehr merkwürdige Idee

Bevor man sagt, dass etwas etwas aushält oder nicht, kann oder nicht, muss man das durchrechnen/überschlagen. So etwas kann man schnell quantifizieren. Hat der Ideengeber jlulat schon Zahlen?

Der "30 meter hohe Turm" müsste solche Kräfte aushalten, wie sie wohl kein Material aushalten könnte.

Sehr merkwürdige Idee

Nun, das Problem könnt eman umgehen, in dem man ein Gegengewicht aufbaut. Dann wirken keine Kräfte auf den Turm.

Hallo ich versuch die Fragen nacheinander zu beantworten

1) websquid:

Die Zusatzraketenstufe ist nicht zwingend erforderlich. Wenn der Turm ganz leicht geneigt ist, bekommt er beim
Loslassen noch eine kleine Vertikalkomponente mit auf den Weg; so könnte die Starthöhe von 30km nach dem Loslassen nochmal deutlich erhöht werden. Geeignete Simulationstools habe ich aber noch nicht erstellt (Unterstützung willkommen  ).

Satellitenbauer sind konservativ: Ja, da mache ich mir keine Illusionen. Da wird man wohl einen Branchenfremden überzeugen müssen. Ist aber nicht wirklich schlimm. Die Technik ist so anders, das viele Erfahrungen und Strukturen der klassischen Raumfahrtindustrie ich nicht gebraucht werden. zudem gibt es eine kleine aber tapfere internationale Gemeinde von Spaceelevatorfans, die werde ich erst mal versuchen zu begeistern.

In meinem Wiki habe mal grob versucht darzustellen, wie man auch ohne große etablierte Organisationen das Ganze ans Laufen bringen kann.

Damit wären wir beim Link "Schrillich":

http://spaceschleuder.wikia.com/wiki/Spaceschleuder_Wiki

ich hoffe so klappt es.

Ich weiß noch nicht ob ein Wiki oder ein Forum die beste Option ist, das Thema zu diskutieren und weiterzuentwickeln. Ich werde auch noch mal die Form des Blogs ausprobieren.

Ich brauch halt noch einen Haufen externen Input und würde das Ganze gerne offen a la LINUX entwickeln.
Sollte das mit den 7900 m/s für den Erdnahen Orbit, wäre das natürlich eher gut. ich hatte die Zahl grob nur recherchiert aber nicht komplett nachvollzogen. Hast du eine belastbare Quelle? Dann ändere es im Wiki oder ich mache es.

   
   

Eine Kickstufe ist auf jeden Fall notwendig. Egal wie du die Nutzlast loslässt, wenn sie auf einem Ellipsenorbit um die Erde ist, kommt sie auf der Höhe des Loslassens (quasi dem Endpunkt der Beschleunigung) wieder vorbei. Und wenn eine Nutzlast in 20km Höhe wieder vorbei kommt, stürzt sie ab.

Bzgl. der 7900 m/s:

Such mal bei Wikipedia nach den "kosmischen Geschwindigkeiten", oder trau mir . Ich habe das mal studiert.

Nun, das Problem könnt eman umgehen, in dem man ein Gegengewicht aufbaut. Dann wirken keine Kräfte auf den Turm.

Naja, das keine Kräfte wirken, kann man doch so eigentlich nicht sagen, oder? Das Material des Turms wird doch dann einfach nur in beide, statt in einer Richtung belastet - wenn der Turm das Seil auf beiden Seiten hält. Tut er dies nicht, und das Seil ist nur "durch den Turm durchgelegt" (wie auch immer) mit einem Gegengewicht an der anderen Seite, dann dürfte aber zumindest das Seil auf Höhe des Turms ziemlichen Belastungen ausgelegt sein.

1) websquid:

Die Zusatzraketenstufe ist nicht zwingend erforderlich. Wenn der Turm ganz leicht geneigt ist, bekommt er beim
Loslassen noch eine kleine Vertikalkomponente mit auf den Weg

Doch ist sie, das ist einfache Bahnmechanik. Eine Umlaufbahn geht immer durch den Punkt der letzten Krafteinwirkung. Die "Vertikalkomponente" ist hingegen völlig unnötig  - eine Ellipse erreicht man allein schon durch die Horizontalgeschwindigkeit.

Auf der Erde bringt es so eine Schleuder nicht, aber über eine im Weltall kann man ja mal drüber nachdenken. Gab ja schon einige Experimente mit Seilen im Weltraum (z.B. für künstliche Gravitation, Gemini 11).