Space Elevator

Die simpelsten Gedanken sind meistens die Besten...
Das ist so grundlegend, da denken die Forscher nicht einmal dran...

Allerdings beherrscht man die Punktlandung nicht ganz... Daher könnte er verloren gehen (z.B in den Krater fallen und da drinnen ist Funkstille bzw. Lava...)

Ja stimmt... 24 km ist voll unrealistisch, weiß auch nicht mehr wie ich da drauf gekommen bin.... Naja...


Edit:Habe ich wohl mal wo gehört, erschien mir zwar komisch, ber da er so eine dünne Lufthülle hat, dacht ich mir: wird schon stimmen

Edit-EDIT: Sein Durchmesser ist 24 km ~ca.

Ich habe die Threads zu SpaceElevatoren zusammengelegt und in den Konzeptbereich verschoben

Die AutorInnen eines Artikels auf news.com sprechen etwas reißerisch von einem Wettrennen um den ersten Space Elevator zwischen Japan und den USA.

Offenbar hat die japanische Initiative (siehe Beginn dieses Threads) einige Leute bei der NASA und sonstwo aufhorchen lassen. Australien möchte sich anscheinend gerne als Standort für einen möglichen Space Elevator der NASA ins Gespräch bringen. Favorisiert wird ein Standort im Indischen Ozean, 500 km vor Perth. http://www.news.com.au/heraldsun/story/0,21985,24662771-5005961,00.html

Ich persönlich würde es dagegen begrüßen, wenn sich eine internationale Kooperation zum Bau eines Elevators zusammenfinden würde. Wenn aber der Wettbewerb zwischen Staaten den Bau beschleunigen sollte: auch nicht schlecht!  

Ein space elevator auf dem Mars braucht weniger Zugfestigkeit, weil die Schwerkraft geringer und das Kabel länger ist. Soll mit heutigen Materialien schon zu machen sein.
Allerdings liegt die Umlaufbahn von Phobos unterhalb des oberen Endes des Seils, so daß elevator und Phobos kollidieren können.

Ben Shelef von der Spaceward Foundation hat ein Papier in die "The Space Elevator Library" eingestellt, in dem er auf nötige Parameter eines Elevators eingeht:

The Space Elevator Feasibility Condition (HTML), The Space Elevator Feasibility Condition (PDF)

Mal eine Mini-Zusammenfassung des Papiers:

- es wird von einem Lift ausgegangen, der von einem dünnen Kabel aus dem Orbit startet und sich dann erstmal selber baut, indem er immer weitere Kabel von der Erde hochzieht (~4 Jahre Aufbauzeit)

- die Minimalanforderungen für den Lift sind, dass er sich mindestens so schnell aufbauen kann, wie sich das Material durch die Weltraumbedingungen und Benutzung abnutzt

- je schwächer das Kabel ist, desto ein besseres Verhältniss kW/kg müssen die Fahrstuhlgondeln haben

- mit einigen Verbesserungen bei Solarzellen (mehr kW/kg) und mit einem Seil aus Kohlenstoffnanoröhrchen scheint der Autor optimistisch, dass das ganze machbar ist

hört sich ja echt gut an. Schade das ich nicht so gut Englisch kann, sonst würde ich mir sehr gerne den ganzen Artikel durchlesen :-)

@HaRo

Herzlich Willkommen im Forum und viel Spass. Gute Beiträge sind hier immer Willkommen!

Grüsse

Wilhelm

Rechnen wir mal die Geldsummen durch... Die Baukosten sollen mal 7 Milliarden € betragen, die Bauzeit 4 Jahre + 1 jahr sicherheitsüberprüfung und Tests. Als Zinssatz soll mal 10% p.a. angenommen werden (Bankiers sind im allgemeinen eher Fantasielos und werden einer so abgehobenen Idee sicherlich keine günstigen Konditionen einräumen) so sind in den 5 jahren bis der Lift in Betrieb genommen werden kann bereits durch denn Zins 4,2 Mrd. zusätzlich aufgelaufen, es müssten also Jahrlich (zinssatz+Tilgung) über 1,1 Mrd an Zinsen gezahlt werden, um die Gesammtbaukosten zu Tilgen wären also jährlich Zahlungen in Höhe von 1,834 Milliarden Euro erforderlich (angenommene Tilgungszeit:10 Jahre). Und das auch nur wenn die technologischen Herausforderungen gelöst werden (was ich angesichts dieser http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0601668 Meldung anzweifel). Und dazu kommen auch noch die Versicherungskosten, die auch nicht alzu niedrig sein werden (wie bereits beschreiben könnte das Seil reissen [ob durch Sabotage oder denn Einschlag eines Weltraumtrümmers] und wie eine Peitsche über die Kontinetente fegen).

och, du bist mir aber auch wieder ein pessimist ;-)
Man kann es auch andersrum sehen. Wenn der Lift dann einmal eine Kapazität hätte von 10 Tonnen und man daruch z.b. die Space Shuttle ersetzten würde die ja Startkosten von ca. 350 Mio. Euro haben. Könnte man mit 5 Aufträgen den Preis wieder rein holen und auch gewinn machen.
Ich denke es geht nicht um die kosten von 7 Mrd Euro, es geht um die machbarkeit. Was Material und Technik angeht. Wenn es wirklich einmal Funktioniert, würde es die Raumfahrt revolozionieren. Das dürfte wohl klar sein. Und Sabotage und Einschlag von Weltraumtrümmern, ist das Space Shuttle davon nicht betroffen?

Wie teuer sind die entwicklungskosten für die Ares Rakten? 30-40 Mrd Euro

Wie teuer sind die entwicklungskosten für die Ares Rakten? 30-40 Mrd Euro

Halt, hier hast du jetzt was durcheinander gebracht: Baukosten und Entwicklungskosten. Die Baukosten sind vielleicht eher moderat, aber die Entwicklungskosten dürften die der Ares-Raketen um ein Vielfaches überschreiten.

ich habe auch schon davon gehört über einen allbeförderung per seil zum mond was ich aber sinnlos finde, weil der mond ja eine eigene umdrehung um die erde hat und dies unmöglich ist.

eine verrückte idee und ziemlichen blödsinn...

lieber per rakete in den all, da sieht man ja den schönen start

Was Du meinst, ist vermutlich der sogenannte Space Elevator. Ziel ist dabei aber nicht der Mond, sondern eine geostationäre Raumstation.

dazu gibt es einen eigenen Thread. Siehe hier: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4649.0

Was Du meinst, ist vermutlich der sogenannte Space Elevator. Ziel ist dabei aber nicht der Mond, sondern eine geostationäre Raumstation.

dazu gibt es einen eigenen Thread. Siehe hier: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4649.0

danke

Nichts gegen innovative Techniken, aber das mit dem Seil ist nicht realisierbar. Vermutlich bräuchte man mehr Treibstoff, um das obere Ende stabil zu halten, als man lohnenswerte Nutzlast transportieren könnte. Wenn man unten zu sehr zieht, fällt einem das ganze vielleicht sogar auf den Kopf.

Mag die Zentrifugalkraft in der Lage sein, das Seil zu spannen, ich glaube nicht, daß es vernümpftig zu stabilisieren geht.

Es wäre (wenn man nur das Seil betrachtet) einfacher auf dem Mond einen Weltraumlift zu bauen als auf der Erde, denn die Mondgravitation ist viel schwächer und die Zugfestigkeit des Seils müsste nicht so hoch sein. 

Hallo Tobias,

der Mond ist zwar leichter, aber er dreht sich auch viel langsamer als die Erde. Der synchrone Orbit ist ca. 86727km über dem Mondäquator. Ein dortiger Space Elevator müsste also noch gewaltiger sein.
Es gibt zwar auch Ideen für die L1 und L2 Punkte des Erde-Mondsystems, aber auch die sind um die 60000km von der Oberfläche entfernt.

@Daniel:
Man legt das Seil natürlich durch den Lagrange Punkt L1 im Erde-Mond System. Der Mond zeigt der Erde schließlich immer dieselbe Seite.

Ein Raumschiff müsste dann nur noch bis zum L1 kommen.

Nachtrag: Der Erde ist 81 mal so schwer wie der Mond. Dagegen ist die größere Seillänge absolut vernachlässigbar.

Quelle:
http://www.wolframalpha.com/input/?i=mass+earth+%2F+moon

... nicht von einem produktionstechnischen Standpunkt aus. Hat jemand so was großes schon mal gebaut?

PS:
Ich packe das mal zum Spaceelevator ...

Außerdem:
Was brächte ein Spaceelevator auf dem Mond? Die Erde mit ihrem tiefen Potantialtopf verglichen mit dem Mond (du hast es ja selbst gesagt: Faktor 81 ) ist das Nadelöhr. Hier unten haben wir Ressourcen und Technik, die ins All müssen, nicht auf dem Mond.

Daniel, erst mal brauchen wir ein Material mit einer ausreichenden Zugfestigkeit und diese notwendige Zugfestigkeit ist beim Mond mindestens um eine Größenordnung kleiner.

Über das Herstellen des Seiles kann man sich danach Gedanken machen. Soviel ich weiß, gibt es bereits Materialien, die die nötige Festigkeit für einen Mondlift haben.

Wie schaut es eigentlich mit der Verankerung selbst aus?
In welcher Größenordnung müßte diese Kräfte aufnehmen?
Nicht das die Kontinentaldrift verstärkt wird und Pudel-Mützen
in Afrika der neueste Mode-Trend wird!

Das mit der Verankerung im Boden ist ein sehr kleines Problem.
Will man z.B. eine Nutzlast von 20t am Seil, bzw Band haben
und mit einer zusätzliche Stabilisierung von 50kN
damit das Seil gespannt bleibt wenn es hoch oder runter geht,
so muss die Verankerung ca. 250kN abkönnen.
Das ist sehr einfach zu erreichen.

Und noch etwas ...

Gebaut würde das Ganze ja vom GEO aus. Man würde also gleichzeitig ein Seil nach unten "abspulen" und eins nach außen. Da haben wir dann wieder ein Problem: wie sollen dir diese gewaltige Masse erst mal in den GSO bringen? Von der Erde aus ist das nicht zu schaffen, auf lange Zeit. Dann bliebe die Idee einen Asteroiden einzufangen und durch Aerobraking in den GSO einschwenken zu lassen. Diesen könnte man dann als Rohstoffquelle zur Produktion der Kabel "on the fly" nutzen.

Beides ist noch weit jenseits unserer Möglichkeiten ... neben den notwendigen Festigkeitseigenschaften des Materials.
Der Begriff Kabel suggeriert ja etwas dünnes ... naja, es wäre vielmehr ein Turm.

Du sprichst hier mehrere Probleme an, für die ich folgende Lösungen sehe:
1) Band/Seil in den Weltraum schaffen:
- Band im geostationären Orbit produzieren
  Es ist durchaus möglich das dies sowiso besser ist,
  da es in der Schwerelosigkeit meist leichter ist perfekte
  Kristalle herzustellen und man kann so ein Band aus Nanotubes
  sich auch als sehr viele sehr lange und dünne Kristalle vorstellen

- Viele dünne Bänder hochbringen und oben miteinander Verbinden (Webkonstruktion)
2) Abrollen:
- Im geostationären Orbit beginnen das Band runterzulassen und gleichzeitig sich mit dem anderen Ende nach außen bewegen,
  und zwar immer so das, dass Band über einem Punkt der Erde bleibt.
  Es könnte aber auch sein das man erst ein einem niedrigeren Orbit beginnt mit höherer Bahngeschwindigkeit beginnt
  und dann die beiden Ende beim abspulen anders beschleunigen muss. Was da besser ist, muss durchgerechnet werden.

Ein drittes Problem ist die nötige Beschleunigung an den Seilenden.
Da würde ich zwei Kernreaktoren z.B. SP100 verwenden
oder eventuell einer falls es möglich ist das Band beim abspulen zu Teilen und diese als Stromleiter zu verwenden.

Leider gibt es bis zum Stand vor ca. 6Monaten noch keine verlässlichen Zahlen zum spezifischen elektrischen Widerstand von C-Nanotubes.
(zumindest hatte ich noch keine gefunden)

Über die gesamte Bandkonstruktion hat die Nasa schon sehr detaillierte Studien erstellt.

Zitat

Nehmen wir einen eckigen 36000km langen 10x10cm- Stab aus Titan, dann gilt:

Dichte: 4500kg/m³
Abmessungen: 36 000 000m x 0,1m x 0,1m
Masse: 4500kg/m³ *360 000 m³ = 1.6200e+009 kg = 1 620 000 t.

Man kann nicht die gesammte Masse dieses "Seiles" bis zum Gleichgewichtshöhe in der Gewichtskraft als voll tragend annehmen. Hat jemand Lust und kann das schnell integrieren bzw. ausrechnen?

f_eff(r) = f_G(r) - f_Z(r) = G*M*m/r² - m * w² * r

Ist das richtig integriert?:  F_eff(r) = m * (GM/r+2w²r²)  

Die Integrationsbereich liegt zwischen 6378km und 36Mm.
Zur Abschätzung nehm ich erstmal einfach nur die Hälfte.
Das ergäbe mit Titan eine Zugkraft von 810kN/mm². => never!

CNTs haben eine Dichte von 1,3-1,4 t/m3  =>  F^Z252kN/mm².
CNT haben eine Zugfestigkeit von 45 GPa = 45 GN/m² = 45kN/mm².

Knappe 20% (18%) der Kraft könnten per Zugfestigkeit durch die CNT übertragen werden.  Es fehlen wenigsten noch 82% + Nutzlastkapazität.

CNT sind hervorragende elektrische Leiter.  Bewegt sich die Ionosphäre relativ zur  Erdoberfläche? Dann könnte man schauen, ob man mittels ruhender elektrischer Ladungen in dem Seil zusätzliche Hubkraft erzeugen kann.   Lässt sich durch einen Strom ein unterstützendes Magnetfeld erzeugen?

*edit*
Je näher die Masser am Gleichgewichtshöhe liegt, um so geringer wird die durch ihr verursachten Kräfte.  Das heißt, das man den Querschnitt des Seiles genau auf der dieser Höhe vervielfältigen könnte, ohne daß dadurch zusätzliche Kräfte entstehen, jedoch aufgrund des größeren Querschnittschnitts mehr Kräfte übertragen werden könnten.

Also müßte auf dieser Höhe das Seil mehr als 5 mal dicker sein als an seinen Ende auf dem Boden.

Ich will nicht sagen unmöglich aber auf jeden Fall eine echte Herausforderung!  

Ich habe mir das mal aufwendig mit einer Excel Tabelle durchgerechnet, ich komme bei 20t Nutzlast am Boden auf eine Bandbreite von 500mm und eine Dicke von
(weis ich nicht mehr, müßte ich neu ausrechnen)
im Geo.Orbit auf 2600mm und auf eine Gesammtmasse von 2600t
oder anders ausgedrückt derzeit 260x Ariane V
Es gibt Konzepte wie man hier auf unter 50 Starts mit einer deutlich verbesserten Ariane kommen könnte.

Aus meiner Sicht gibt es für den Space Elevator neben dem Massen- und dem Materialproblem noch eine Herausforderung: die Energieversorgung.

Wenn sich etwas auf den 36000km bewegt, muss es seine Energie von irgendwo beziehen. Eine "einfache" Stromversorgung fällt bei der Länge flach. Das Gefährt könnte selbst ein "Kraftwerk" mit sich führen, was aber die Masse des Gefährts erhöht. Eine andere Idee wäre es mit gebündelten Mikrowellen entweder vom Boden oder aus der Endstation im Orbit zu versorgen. Problematisch ist dann das Wetter in der Troposphäre.

Außerdem muss man noch die Orbitstabilität betrachten. Neben der Wirkung von Sonne und Mond üben auch die Ausdehnung und Massenverteilung der Erde einen starken Einfluss auf das Konstrukt aus und veranlassen es zu driften. Man müsste also über einem Punkt am Äquator bauen, der hier ein Minimum an Störungen hervorruft. Leider hat die Erde nicht wirklich viel Landmasse am Äquator zur Auswahl.

In Equador gibt es einen passenden Berg http://de.wikipedia.org/wiki/Cayambe_(Vulkan) mit fast 6000m über dem Meer, aber ich weis nicht wie aktiv der ist.
Bei der Nasa habe ich einen Vorschlage gelesen die Basis auf eine Bohrinsel ähnliche Konstruktion vor dieser Küste in etlichem Abstand aufzubauen, das soll ein Gebiet mit sein in dem es nur selten Gewitter gibt.
Aber ich denke es währe vielleicht besser es doch auf dem Vulkan zu bauen wenn möglich noch mit einem Turm der über 10km über dem Meer hinausragt.  Besser währen noch 12 oder 14km, da ist dann kaum noch was von der Wetterküche vorhanden und die Winddruck auf das Band/Seil ist schon sehr viel kleiner.