Space Elevator

Mahlzeit!

genau,und diese reduziere ich um 35km die ja am nächsten von der Erde sind und am meisten Zugkraft ausmacht. Und ab 200km ist das Eigengewicht ja nur noch minimal. Stimmt erst am GEO komplett weg

Und hier ist der Boden der Tatsachen: Wir könnten mit sehr hohem Aufwand gerade einmal einen Turm von einem bis zwei km Höhe bauen (ist hier und da geplant). Eventuell sind auch noch drei bis vier km machbar. Und das geht auch nicht auf einem mehrere km hohen Berg, denn da wird die Luft für die Arbeiter, die den Turm bauen, schon tötlich dünn. Die müßten dann ständig mit Atemgeräten arbeiten. Eine Montage mittels Robotern ist auch noch lange nicht machbar. Und dann fehlen immer noch etwa 36.000 km!!! Bei Wikipedia kannst du auch nachlesen, daß das dünne und nicht das dicke Ende des Seils an der Erde befestigt ist. Und bei der von dir favorisierten Polyethylenfaser ist das dicke Ende etwa 8500 mal stärker als das dünne Ende. Bei Kohlenstoffnanoröhren ist es nur etwa 38 mal so stark.

Nach all den Diskussionsbeiträgen hier bin ich nun felsenfest davon überzeugt, daß dieser Aufzug ins All nicht machbar ist. In erster Linie wegen Atmosphäre und Weltraumschrott/Meteoriten. Mit einem dutzende km hohen Turm wäre zwar das Problem Atmosphäre zum großen Teil aus der Welt, aber eben nicht und schon gar nicht kostengünstig machbar. Da kann man auch weiterhin mit Raketen starten. Auch muß der Aufzug während der Fahrt nach oben ständig tangential beschleunigt und nach unten ebenso wieder abgebremst werden. Auch das kostet Energie.
Ein Seil (aus Kohlenstoffnanoröhren oder besserem) entsprechender Länge und Haltbarkeit ist wahrscheinlich machbar. Aber ein Seil alleine macht noch keinen sicheren (!) Aufzug.


Gruß
Peter

Hm, Helium (oder andere gase leichter als Luft) zu benutzen um filigranere Gebäude zu bauen find ich aber ne interessante Idee. Nun gut vielleicht nicht als angedockten "Transportzepelin" - sondern besser integriert - aber denoch könnte das eine Lösung gegen das immer größere Gewicht von Hochhäusern sein.

Guten Morgen,

mal abgesehen davon, dass uns anscheinend langsam das Helium ausgeht (im letzten Jahr gab es dazu einen Bericht), würde ich mich nicht gerne auf (teil)schwebende Gebäude verlassen. Was passiert mit der Statik, wenn sie doch mal durchsacken? Also doch lieber "feste Tatsachen" bauen.

Dafür das es so unmöglich erscheint wollen die Japaner dafür aber mit ca. 7 Milliarden € ganz schön viel Geld für das Projekt ausgeben.

Hallo Chewie,

ließ noch mal Antwort 2 im Thread. Da wird nichts investiert, das ist auch kein echtes Programm. Das sind nur die vermuteten Baukosten, wenn alle Probleme gelöst wären.

genau,und diese reduziere ich um 35km die ja am nächsten von der Erde sind und am meisten Zugkraft ausmacht. Und ab 200km ist das Eigengewicht ja nur noch minimal. Stimmt erst am GEO komplett weg

Du machst Dir da wohl falsche Vorstellungen davon, wie schnell die Erdanziehung abnimmt. Bei 25 km Höhe bist Du immer noch bei ca. 97% des Werts auf Meereshöhe, und bei 200 km sind es immer noch um die 90%. Also ziehen die Kilometer 0 bis 199 nicht viel stärker am Seil als die Kilometer 200 bis 399.

Zum Nachlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Erdschwerebeschleunigung

René

@alswieich

Mit dem Sauerstoff und dem bauen stimmt es. Habe ich mir auch Gedanken gemacht das man mit sauerstoff und warmer kleidung bauen müsste. Es sollte wenn möglich ja auch ein einfaches baukastensystem sein. Das man Gebäude höher 5km bauen kann sollte ja auch klar sein. Die Gebäude die z.z. gebaut werden behinhalten ja pro etage möbel, versorgungssystem, menschen usw. was glaube ihr was das alles wiegt. Wenn man das alles weg läßt und nur trägersysteme + einen fahrstuhl einbaut könnte man sicher höher bauen. ok 30km ka. ob das in irgendeiner weise möglich ist.

@Crest

Danke für deine Info, da hatte ich echt falsche Vorstellungen. Ich ging einfach davon aus wie hoch die ISS fliegt und habe da einen großen Gedankenfehler gemacht: sie saust ja nicht gerade langsam um unsere Erde^^


Nochmal allgemein:
Das es grundsätzlich unmöglich seinen wird, kann ich mir nicht vorstellen. Ich glaube wenn es möglich ist aus Nanotubs das dementsprechene Seil zu fertigen (60 gigapascal) wird der Fahrstuhl realität werden.

Du machst Dir da wohl falsche Vorstellungen davon, wie schnell die Erdanziehung abnimmt. Bei 25 km Höhe bist Du immer noch bei ca. 97% des Werts auf Meereshöhe, und bei 200 km sind es immer noch um die 90%. Also ziehen die Kilometer 0 bis 199 nicht viel stärker am Seil als die Kilometer 200 bis 399.

Zum Nachlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Erdschwerebeschleunigung

René

Vermutlich ist es nicht ganz so schlimm - es gibt zwei Kräfte, die hier gegeneinander wirken. Zum einen die Erdanziehung, die nur ganz gemächlich abnimmt ... und dann die Fliehkraft.

Je weiter man nach außen kommt, umso mehr von der Erdanziehungskraft geht in der Zentripetalkraft auf - der Kraft die dafür sorgt, dass das Seil und das Gewicht am Ende auf einer Kreisbahn um die Erde bleibt und nicht in grader Linie ins Nirvana verschwindet.

Die Kraft, die das Seil belastet nimmt also deutlich schneller ab als die Gravitation.

Hier http://en.rian.ru/analysis/20081006/117469160.html ist wieder ein Artikel zum Thema erschienen. Der Autor spricht davon, dass "japanische Behörden" bereit wären, $10 Mrd. für das Forschungsprojekt auszugeben. Angeblich soll im November ein Zeitplan für "den Bau und die Indienststellung" des Weltraumaufzuges veröffentlicht werden!

Na, da bin ich ja mal gespannt! So unglaubwürdig, wie sich das ganze Projekt anhört (Wer genau stellt Geld bereit? Was genau sind die ersten Schritte? Wie will man konzeptionell die unzähligen, bisher ungelösten Probleme lösen?) wird wahrscheinlich im November verkündet: "Fertigstellung Sommer 2015!"    

ha, da seht ihrs ! Mein lift wird doch kommen :-) :-) :-)

ha, da seht ihrs ! Mein lift wird doch kommen :-) :-) :-)

"Dein" Lift wird vielleicht irgendwann in diesem Jahrhundert kommen, ja. Nur um das nochmal klarzustellen: Das Jahr 2015 habe ich mir ausgedacht und ist nicht ernst gemeint!

Ich hab mal ne Vorlesung gehört, in der der Professor solch einen Aufzug mal durchgerechnet hat. Bei einem Seil variabler Dicke könnte man mit einem entsprechenden Material (iregendein Compositezeug mit Nanoröhrchen) den Aufzug schon bauen. Und ich glaube mich noch daran zu errinern, das das Seil in der Mitte (bei 36.000km) die größte Zugkraft aushalten müsste (Unten Schwerkraft, oben Fliehkraft). Aber so ganz weiß ich das auch nicht mehr.

Ich hab mal ne Vorlesung gehört, in der der Professor solch einen Aufzug mal durchgerechnet hat. Bei einem Seil variabler Dicke könnte man mit einem entsprechenden Material (iregendein Compositezeug mit Nanoröhrchen) den Aufzug schon bauen. Und ich glaube mich noch daran zu errinern, das das Seil in der Mitte (bei 36.000km) die größte Zugkraft aushalten müsste (Unten Schwerkraft, oben Fliehkraft). Aber so ganz weiß ich das auch nicht mehr.

genau so ist es !

Mahlzeit!


Es gibt Neuigkeiten zu eventuell verwendbaren Materialien für ein solches Seil: Kohlenstoffriesenröhren. Mehr Informationen: http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/296469.html

Nach wie vor bin ich der Meinung, daß das nichts wird. Schon allein die Probleme, die entstehen wenn das Seil von oben nach unten herabgelassen wird sind meiner Meinung nach nicht beherrschbar. Immerhin muß dabei das Seil ständig tangential abgebremst werden. Also muß alle paar km ein (leistungsschwaches) Triebwerk am Seil befestigt sein. Gilt natürlich nur für die Zeit der Montage des Aufzugs. Nach Fertigstellung werden die Triebwerke wieder abgeschaltet und "eingesammelt".
Desweiteren gibt es erhebliche Sicherheitsbedenken. Nur ein Seil pro Aufzug gibt es aus Sicherheitsgründen auf der Erde meiner Meinung nach nirgends. Zumindest nicht bei Personenaufzügen. Mehrere wären also notwendig. Diese dürfen sich aber nicht verheddern. Nochmals zur Erinnerung: 36000 km!!!
Was passiert, wenn so ein Seil z. B. in einer Höhe von 10000 km reist? Der obere Teil verflüchtigt sich in Richtung Umlaufbahn und stellt ein mehr als 26000 km großes Problem für die Raumfahrt dar. Der untere Teil fällt aber nicht einfach nur senkrecht nach unten, denn der obere Teil bewegt sich ja schneller. Also eine 10000 km lange sehr stabile Peitsche quer durch einen ganzen Kontinent...


Gruß
Peter

Zur Versorgung mit elektrischer Energie:
CNT besitzen eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit. Das heißt daß mit der Verwendung von CNT  die Verlegung von elektrischen Leitern gleich mit gelöst werden kann.

Ich halte es für einfacher, den Transportweg ins innere des Elevators zu verlegen, weil man dann weniger Probleme mit den veränderlichen Außendurchmesser zu lösen hat.

Vll. kann man diesen Elevator auch als Treibstoff-Schlauch verwenden, um gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff in größere Höhen zu pumpen.

Zwei Alternativen zu den Antrieben, die den "Elevator-Schlauch" transversal beschleunigen, um eine Ladung auf eine höhere Umlaufgeschwindigkeit zu beschleunigen:
- eine höhere Zugspannung am Elevator
- ein "mitlaufenden" Antrieb, der genau auf Höhe der Ladung die transversale Beschleunigung erzeugt.

Nochmal zu den Dimensionen des Elevators:
Wenn der Elevator seinen Gleichgewichtspunkt auf 36.000km besitzt, dann wird er insgesamt vermutlich ca. 72.000km lang werden.  Das würde ca. 20% der Strecke zum Mond entsprechen.

Angenommen, man würde an dem äußeren Ende des Elevators das Ggengewicht als eine "Raumstation" auslegen: Welche Anforderungen würden an enen Orbit (?) gestellt  werden, mit dem man diese Station anfliegen könnte.

- Welchen Nutzen könnte eine solche Station bieten?  
- Es würde auf dieser Station ein künstliche Schwerkraft herschen - wieviel?
- Wenn man von dort eine Ladung fortkatapultieren würde, welche Orte/Orbits wären so ohne weiteren Antrieb erreichbar bzw. welche rücken energetisch in die Nähe?

Zum im überstehenden Post genannten neuen Material:
Wegen der Dimension schlage ich analog zu CNT (Carbon-Nano-Tubes) den Namen CMT (Carbon-Micro-Tubes) vor.
Es ist AFAIK bislang ein technisches Problem, aus den CNT eine brauchbare Makro-Faser zu erzeugen.  Ich denke, CMT könnte ein gutes Hüll-Material für CNT abgeben, um so aus gebündelten CNT eingehüllt in CMT eine maschinell verwebbare Faser zu erzeugen.

Vielleicht sollten wir uns mal von dem Begriff 'Seil' verabschieden. Vom Querschnitt und von den Abmessungen her wird das wohl eher ein Turm werden, also ein Hohlkörper mit Abmessungen im Meterbereich.

René

Pro! Aber welchen neuen Begriff sollte man aber bevorzugen?
Ich versuchen den Begriffsraum einzugrenzen:
- die Struktur ist länglich
- die Struktur besitzt vermutlich eine innere und eine äußere Perpherie
- die Struktur muß longitudiale und transversale Kräfte aufnehmen
- die Struktur dient logistischen Aufgaben (Transport)

Begriffe die mir halbwegs naheliegend erscheinen sind: Turm, Arm, Schlauch und Ausleger.

Mir fällt gerade auf, daß die Struktur einer weiteren veränderlichen Wirkgröße untliegt:  je nach Ausrichtung, ziehen mal der Mond und die Sonnen in unterschiedliche Richtungen.

Angenommen der Elevator wäre gebaut: auf welchen Orbit liesse sich z.B. die ISS betreiben bzw. welche Orbits scheiden dann für Stationen, Satelliten, etc. aus?

Da es nun günstig scheint, jeden Kilometer zu sparen bzw. nicht in den Orbit zu heben, wie weit liesse sich bzw. sollte man einen Teil der Struktur auf der Erdoberfläche 'tragend' gestalten?  Hochhäuser werden bereits bis in eine Höhe von 1000m konzipiert bzw. gebaut.  Mit CNT werden noch einige km mehr möglich sein. Wie weit sollte man von der Erde entgegenbauen und wie sehr fällt dieses wortwörtlich ins Gewicht?

Jemand berechnete, daß der Querschnitt auf 36Mm mit CNT  das 38fache des Querschnitts auf dem Boden ausmachen würde.  Angenommen man könnte bis 10km Höhe tragend mit CNT bauen, d.h. die Masse unterhalb 10km wird getragen und nicht gehoben werden, wie weit würde es diesen Wert beeinflußen?

Mal rechnen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kegelstumpf

Volumen eines Kegelstumpfes: V=h*pi/3*(R²+R*r+r²)

Durchmesser in 10Mm Höhe = (38-1)/36Mm*10Mm+1 = 11,28

Volumen Gesamt=36Mm*pi/3*((38/2)^2+(38/2)*(1/2)+(1/2)^2)=13.976,95

Volumen bis 10km=10Mm*pi/3*((11,28/2)^2+(11,28/2)*1+(1/2)^2)=333,10

13.976,95/333,10 = 42

Also ein 10km hoher Turm spart ca. 1/42 des gesamt Gewichts wenn ich richtig gerechnet habe. Nicht viel für den Aufwand einen solchen Turm zu bauen. Wenn das Teil z.B. 10.000 Tonnen wiegen würde hätte man ca. 238 Tonnen gespart.

Ich werd das morgen nochmal nachrechnen, aber ich habe nicht mit "viel" gerechnet.

Wenn dadurch jedoch wirklich 1/42 = 2.3% gespart werden kann, finde ich das sogar überraschend viel, denn die 10km für den Turm sind ein Klacks im Vergleich zu den 2.3% des ca.2x36.000km langen Doppelkegels.  Aber insgesamt betrachtet macht es den Elevator nicht deutlich schlanker und damit fällt diese Option eher in den Bereich Feintuning

Jeder weitere km Höhe fällt schwerer - aber jeder weitere km bringt mehr als der vorhergehende.  Also wenn man 5km sparen kann, weil der Elevator auf/über einen Berg gebaut wird, sollte man diese 5 Gratis-km gerne mitnehmen.

Clewie, du hast die Masse des betreffenden Teils ausgerechnet. Die sagt aber nichts über im Turm wirkenden Zug- bzw. Druckkräfte aus. Maßgeblich ist das Gewicht, das an den einzelnen Punkten des Turms zerrt.  Bei diesem Bauwerk hast Du nicht nur eine variable Schwerkraft (was zu unterschiedlichen Gewichten für unterschiedliche Teile des Turms führt, sondern auch Fliehkräfte. Da ist es mit einer einfachen Massenermittlung nicht getan.

René

Mich hat an erster Stelle auch nur die Masse interessiert.

Ich hab unter der Vorraussetzung, daß die Kegelsteigung des "oberen" Kegels 1:1000000 beträgt und die des Turmes 1:1000 eine Höhe von knapp 36km (36*0.999) ermittelt, bei der knapp 2% Material gesparrt werden kann.

Aber diese Betrachtungen haben alle den Fehler, daß von einer Kegelform ausgegangen wird.  Weiß jemand zu bestimmen, wie der Elevator vom Boden in 36.000km Höhe "wachsen" müßte, um optimal die Kräfte aufzunehmen?

Sicherlich besitzt diese Funktion eine Ähnlichkeit zu einen Kegel, aber die genaue Form wäre wichtig, weil das wohlmöglich +/- 20% der Masse ausmachen kann

Mal rechnen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kegelstumpf

Volumen eines Kegelstumpfes: V=h*pi/3*(R²+R*r+r²)

Durchmesser in 10Mm Höhe = (38-1)/36Mm*10Mm+1 = 11,28

Volumen Gesamt=36Mm*pi/3*((38/2)^2+(38/2)*(1/2)+(1/2)^2)=13.976,95

Volumen bis 10km=10Mm*pi/3*((11,28/2)^2+(11,28/2)*1+(1/2)^2)=333,10

13.976,95/333,10 = 42

Also ein 10km hoher Turm spart ca. 1/42 des gesamt Gewichts wenn ich richtig gerechnet habe. Nicht viel für den Aufwand einen solchen Turm zu bauen. Wenn das Teil z.B. 10.000 Tonnen wiegen würde hätte man ca. 238 Tonnen gespart.

Ich habe mich verrechnet! 10Mm sind nicht 10km sondern 10.000km!

Damit ist das Verhältnis dann ca. 1:1,3 Millionen  

Wenn das Teil z.B. 10.000 Tonnen wiegen würde hätte man ca. 7,5 Kg gespart!!!  

Auf der Erde gibt es noch keinen Weltraumlift, weil die Schwerkraft der Erde zu stark ist, und das seil, um nicht nach unten zu fallen, ein entsprechendes gegengewicht besitzen muss bzw. lang genug sein muss...


Ich glaube gehört zu haben, dass das beste auf der Erde vorhandene Seil 6 mal unter der eigenen Spannnungsbelastung zusammenbräche, wenn man es bis in den Weltraum (waren es 100km oder 500km?) hängen würde.

Am Mars gibt es 1/3 der Erdschwerkraft. Also nur 1/3 der Gewichtsabhängigen Spannung. Und da es nicht 100 (oder mehr) km in die höhe geht: Bei Halber Höhe wäre es halbe belastung darum: zwischen 250 und 50 km könnte man am Mars ein Seil in den Himmel 'stellen', damits gerade nicht bricht.
Nun ist - um Phobos zu erreichen - nur 24 km, also ein knappes Viertel bzw. Zehntel der maximal zulässigen Länge von Nöten.

Also folgere ich, dass es locker mit heutiger Technologie möglich wäre, einen Orbitallift zu konstruieren - z.b reicht die Tragkraft eines Stahlseiles bei weitem.
Das würde bei einer Rückreise Treibstoff sparen, da der Orbitallift-kletterroboter über Solarkraft bzw. Radioisotpgeneratoren angetrieben wird, also könnte man das Raumschiff auf dem Klumpen parken.
Von dort hat man nämlich bereits die benötigte Orbitalgeschwindigkeit, welche die Rakete in einen Orbit versetzt. Auch die Schwerkraft des Mondes dürfte nicht zu stark ausfallen, weil er relativ klein ist (ein paar kilometer durchmesser).


Was sagt ihr dazu: kann das stimmen???

Mfg


P.S: ((Angeblich bräuchte man nur ein Normales Faserseil (handelsüblich), um am Erdmond einen Lift in den Himmel zu tragen.))

Wir haben einen Thread der sich mit einen Orbitallift auf der Erde beschäftigt.   Wenn es auf der Erde an die Grenzen der Machbarkeit stößt, ist es auf dem Mars in weiter Ferne.

Keiner der Monde des Mars befinden sich auf eine geostationären Bahn. Der Aufwand vor Ort am Mars mag geringer sein, aber derzeit ist es eine anspruchsvolle Leistung eine Ladung von 1t Masse zum Mars zu befördern.

wobei dann auch noch zu sagen wäre, dass phobos keine 24km von der oberfläche entfernt ist, der höchste berg auf dem mars hat 26,4 km Gipfelhöhe, vllt hast du da was verwechselt.


Phobos ist ca 9000km von der oberfläche entfernt. Im astronomischen Maßstab ist das vllt wenig, aber für uns menschen eindeutig (noch) zu groß dimensioniert.



€dit: wo wir schomal beim thema olympus mons sind: Hat man noch keine Überlegungen angestellt, den mittels sonden zu erforschen? Gas, seismische aktivitäten etc..
da könnte man viel über den inneren Aufbau vom Mars herausfinden.
Meiner Meinung nach ne Überlegung wert.