Orbital Schleuder

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Offline jdark

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #25 am: 03. Februar 2022, 00:24:43 »
Lustiges Erklärvideo über Skyhook Schleuder:


https://www.youtube.com/watch?v=aoMOSa9kXPw
Und wer ist schuld?....

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Offline Erika

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #26 am: 03. Februar 2022, 08:42:12 »
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

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.



Wissen ist Macht. Nichts wissen macht nichts

Offline trallala

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #27 am: 03. Februar 2022, 09:42:06 »
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 ;)

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #28 am: 03. Februar 2022, 10:56:16 »
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
« Letzte Änderung: 03. Februar 2022, 12:16:45 von guldentaler »

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #29 am: 03. Februar 2022, 15:50:08 »
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.







Offline Flandry

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #30 am: 03. Februar 2022, 19:08:26 »
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.

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #31 am: 04. Februar 2022, 09:34:46 »
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?

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #32 am: 04. Februar 2022, 10:44:39 »
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.




Re: Orbital Schleuder
« Antwort #33 am: 04. Februar 2022, 13:46:08 »
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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Offline Erika

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #34 am: 04. Februar 2022, 15:29:40 »
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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Offline trallala

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #35 am: 04. Februar 2022, 16:19:44 »
...
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.

Zitat
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...

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #36 am: 04. Februar 2022, 18:21:35 »
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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Offline Erika

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #37 am: 07. Februar 2022, 08:49:22 »
Rechenfehler:
15t auf 3km/s

67500000000 Joule
18.750 kw/h

bei 30h Laufzeit
625kW

bei 300h Laufzeit
62,5kW

Wissen ist Macht. Nichts wissen macht nichts

Offline trallala

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #38 am: 07. Februar 2022, 11:17:21 »
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.

Zitat
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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Offline Erika

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #39 am: 07. Februar 2022, 11:28:54 »
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

Wissen ist Macht. Nichts wissen macht nichts

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #40 am: 11. Februar 2022, 08:45:34 »
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

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



Re: Orbital Schleuder
« Antwort #41 am: 11. Februar 2022, 08:48:49 »
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
« Letzte Änderung: 11. Februar 2022, 20:21:47 von tomtom »

Offline trallala

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #42 am: 11. Februar 2022, 11:07:01 »
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

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
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

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #43 am: 11. Februar 2022, 20:00:53 »
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.

Offline trallala

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #44 am: 11. Februar 2022, 20:43:06 »
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)
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 ;)

Offline Hugo

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #45 am: 11. Februar 2022, 22:15:32 »
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.

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #46 am: 12. Februar 2022, 12:10:31 »
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.

Offline Hugo

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #47 am: 12. Februar 2022, 12:50:08 »
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

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.

Re: Orbital Schleuder
« Antwort #48 am: 12. Februar 2022, 18:21:42 »
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).


Offline trallala

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Re: Orbital Schleuder
« Antwort #49 am: 12. Februar 2022, 19:38:10 »
- 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 ...