Space Elevator

Hallo Raumfahrtfans,
da ich ich leider nicht vom Thema SpaceElevator ablassen kann, eine neue Idee zur Machbarkeit. Eigentlich nur was für Leute die das Thema und die Problematik kennen.
Problem ist ja das lange und reißfeste Seil.
Wie wäre es denn wenn man ein Gebäude baut aus glaßfaser + Nanotubs ( ich meine nicht komplett da zu teuer sondern nur teilweise integriert ) wie auf dem Bild zu sehen. Um dem enormen Gewicht entgegen zu wirken befestigt man eine Art schwerlast Zeppelin an dem Gebäude um es nach oben zu ziehen und Gewicht zu veringern. Mir ist klar das um so höher um so stärker der effekt des auftiebs abnimmt. Oben kommt dann wieder der normale spaceelevator prinzip, halt mir kürzerem seil zum Einsatz.

Alternativ könnte man auch in der Röhre ein Vakum schaffen und diese als eine Art katapult nutzen. Somit hätte man keine Reibung von der Luft und kann sehr hoch beschleunigen. 30km lang beschleunigen wären auch nicht schlecht. z.b. von unten mit luftdruck.




Grüße
Poldie

Hier mal was das man sich auf der Zunge zergehen lassen sollte: Die ersten 22km hat ein von von mir berechnetes Band mit 20000kg Nutzlast nur 71kg Masse, wegen der Seilmasse selber kann man einen Turm also vergessen, das einzige was Zählt ist hier der Einfluss des Wetters auf das Seil und hier zählt eigentlich nur die Gefahr die von Blitzen aus geht, alles andere ist viel leichter beherschbar.

Zitat

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

Das ist sogar noch mehr, in 210km höhe ist die Schwerkaft immer noch 9,2m/s² also 93,8%

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

Das ist absoluter Quatsch, bei 20t Nutzlast entspricht dem Band einem "Seil" mit ca. 4,5mm Durchmesser in Bodenhöhe, in Wirklichkeit wird es vielleicht die ersten 20km über eine Art Standseilbahn mittel zweier Seile mit vielleicht 5mm Durchmesser über die untere Wetterküche hinaus hochgezogen um dann in 20km Höhe ein sich anschliessendes breites Band zu umfassen und dann sich daran hochzuziehen. Im unteren Bereich des Seils wird es erstmal langsam mit vielleicht 10m/s hochkriechen um dann bei langsam abnehmender Schwerkraft in ca. 8200km nach vier Tagen 55m/s erreichen. Auf die Zahlen kommt man, wenn man von einem Kompromiss zwischen benötigter elektrischer Energie, akzeptabler Zeit bis in den GEO. Orbit (ich habe dafür 9,83Tage angesetzt) und einer maximalen Geschwindigkeit von 55m/s aus geht. Für die ersten 8200km braucht man schon vier Tage bei konstanter Leistung der Hubmotoren. Die Geschwindigkeit wird deswegen größer weil mit zunehmendem Abstand von der Erde die Schwerkraft kleiner wird und deshalb mit der gleichen Energie immer mehr fahr gemacht werden kann. Die 55m/s haben damit zu tun, das es bei höheren Geschwindigkeiten immer schwerer wird den Bandlauf sauber mit minimaler Störungen hinzubekommen.

Zitat von: Crest am 06. Oktober 2008, 13:56:41

Zitat

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

Das ist sogar noch mehr, in 210km höhe ist die Schwerkaft immer noch 9,2m/s² also 93,8%

Schwerkraft != Erdschwerebeschleunigung

Schwerkraft ist nur Gravitation. Aber die effektive Beschleunigung berücksicctigt noch die Zentrifugalkraft, so auch die o.a. Rechnung.

Von welchen Materialien gehst du eigentlich aus? Nanotubes?

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

Mimt man an das ein Turm so ausgelegt wird, das er eine bestimmte Nutzlast in der Spitze hat und weiter unten legende Teile die Last von ober + Sicherheitsreserve Tragen müssen, so ergibt das mit Sicherheit eine Funktion in der Art:
Masse(höhe)=konstant*x^höhe
Das "x" wird hierbei durch die Druckfestigkeit des Baustoffs bestimmt.  Leider denkt man leicht das so was wie C-Tubes auch hier zu ähnlichen Steigerungen der Festigkeit wie bei der Zugfestigkeit beitragen könnte, aber das ist leider ein Trugschluss. Diamant würde natürlich gehen, bloß wird das ein wenig teuer damit. Vielleicht gehen irgenwelche Keramiken. Jedenfalls geht Beton nicht.

Von welchen Materialien gehst du eigentlich aus? Nanotubes?

Ja, alles andere halte ich bei unserm Planeten nicht für machbar.

Es gibt zwar Leute die behaupten das es damit auch nicht geht weil durch Materialfehler die Zugfestigkeit um 70% (so weit ich mich erinnere) abnimmt, aber das glaube ich so einfach nicht.

Als ich Studiert habe, hat auch kaum jemand damit gerechnet,
das man irgendwann in der Lage ist, Lichtwellenleiter von so großer Güte herzustellen, das man heute hunderte von km ohne Verstärker aus kommt.
Das mit den C-Tubes ist denke ich ein ähnliches Problem, die Dinger werden von Jahr zu immer Länger herstellbar und das immer billiger. Vielleicht hier ein neues Gesetz (von mir): Die Länge der herstellbaren Nanotubes verdoppelt sich alle 12 Monate 
Falls man es schaffen wird den ersten Spacelift zu Bauen, dann und nur dann, wird die Menschheit sich im gesamten Sonnensystem ausbreiten. Ob das noch zu meinen Lebzeiten passiert weis ich aber nicht, aber ich denke wenn man derzeit so 1m Tubes herstellen kann, sind es noch 27Jahe also 2038.  Mist, bin dann 77Jahre alt.

Zitat von: Klakow am 01. Juni 2009, 22:03:02

Zitat von: Crest am 06. Oktober 2008, 13:56:41

Zitat

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

Das ist sogar noch mehr, in 210km höhe ist die Schwerkaft immer noch 9,2m/s² also 93,8%

Schwerkraft != Erdschwerebeschleunigung

Schwerkraft ist nur Gravitation. Aber die effektive Beschleunigung berücksicctigt noch die Zentrifugalkraft, so auch die o.a. Rechnung.

Du hast recht, in meiner Excel Tabelle habe ich da eine extra Spalte wo auch die Fliehkraft berücksichtigt ist, da steht für 210km 9,17m/s²
Schade das ich die Tabelle hier nicht einfach Posten kann, da stehen viele Sachen zu dem Tema drin.
Gruß, Klakow

@Klakow
Ich empfehle dir mal ein bischen Literatur dazu zu lesen. Z.B. dieses hier (http://www.spaceward.org/documents/papers/The%20Space%20Elevator%20Feasibility%20Condition.pdf) oder ein bischen auf dieser Seite zu stöbern: http://www.spaceward.org/elevator-library

Es gibt da noch eine ganze Menge Dinge, die du noch nicht mit in deine Rechnung einbezogen hast die aber einiges Ausmachen dürften, z.B. Sicherheit und Abnutzung.

Man kann den Weltraumlift übrigens aus jedem x-beliebigen Material bauen. Wie? Ganz einfach: Man variiert den Seilquerschnitt. Im GEO nimmt man einen großen Querschnitt, während auf dem Boden ein kleiner reicht. Auf diese Weise kann man überall im Seil die gleiche Spannung erreichen.

Die einzige Frage ist nun, wie groß der Querschnitt im GEO sein muss.

@Klakow
Ich empfehle dir mal ein bischen Literatur dazu zu lesen. Z.B. dieses hier (http://www.spaceward.org/documents/papers/The%20Space%20Elevator%20Feasibility%20Condition.pdf) oder ein bischen auf dieser Seite zu stöbern: http://www.spaceward.org/elevator-library

Es gibt da noch eine ganze Menge Dinge, die du noch nicht mit in deine Rechnung einbezogen hast die aber einiges Ausmachen dürften, z.B. Sicherheit und Abnutzung.

Mir ist klar das meine Rechnung nicht alle Faktoren berücksichtigt, ich Denke man wird mit einem Verhältnis von 500mm Bandbreite in Bodennähe und 2600mm in 36000km Höhe nicht hinkommen.
Es gibt aber ein paar Dinge, bei denen man mit kleineren
Sicherheitsfaktoren auskommen kann,
wenn die von dir zu recht aufgeführten Problembereiche, sich z.B. auf die Verschiedenen Liftabschnitte unterschiedlich auswirken. Es wird z.B. beim hochfahren der Kabine nach dem erreichen der maximalen Geschwindigkeit durch die ständig weiter zurückgehende Anziehungskraft und gleichzeitig höherer Fliehkraft nicht nur der Energiebedarf immer keiner,
sondern es sinkt auch die Abnutzung durch Reibung und gleichzeitig wirk das Band immer Dicker oder Breiter.
Hieraus ergibt sich, das man die größten Sicherheiten auf den unteren Teilen des Bandes benötigt. Weiter oben wird das immer besser. Hieraus folgt unmittelbar eine kleinerer  benötigter Sicherheitsfaktor und deshalb kleinerer Lift masse.
Zu einer Idee für die Energieversorgung die ich hatte, müsste ich nochmal neue Nachforschungen betreiben.
Dabei ging es um folgendes: Ich habe irgendwo gelesen das der Elektrische Widerstand bestimmter CNTs sich nicht linear zur Länge verhält, sondern es einen Kontaktwiderstand gibt und dann keinen Wiederstand mehr. (also eine art Supraleitung)
Falls sich das bestätigt könnte man den Lift aus zwei Bändern bauen die sich in einem größeren abstand zueinander befinden und dies dann als Leiter verwenden. Die Liftkabine hängt dann an einem der beiden Bändern, und hat eine Verbindung zum anderen Band. Beide dienen als Hochspannungsleiter. Leider waren die Infos zum elektrischen Widerstand von CNTs vor 8 Monaten nicht gut genung.

Es gibt zwar Leute die behaupten das es damit auch nicht geht weil durch Materialfehler die Zugfestigkeit um 70% (so weit ich mich erinnere) abnimmt, aber das glaube ich so einfach nicht.

Na das ist vielleicht eine risikofreie Einstellung

Die Belastbarkeit des Materials durch die Fehler der Oberfläche nimmt rapiede ab. Das haten wir  schon mal, aber zu Verdeutlichung muss anscheint es noch mal gesagt werden.  Man nemme zum Beispiel ein Klebeband. Es hält unglaubliche Zuglasten aus, aber schneide doch eine kleine Kerbe in die Kante schon hält es kaum was aus.

Dieser Effekt ist bei jedem Material vorhanden; die lockale Schädicgung wirkt sich wie ein Verstärker der Spannungen aus. Das kann man leicht an jeder Simulation feststellen. Dabei ist der Verstärkungsfaktor so hoch, dass die Materialeigenschaften durchaus verloren gehen.

Das ist insofern ein wichtiger Faktor, weil je höcher der Seil aus der Atmosphäre ragt, desto ungeschützter ist es gegen die Unmengen an Mikrometeorieten die sie regelmässig "ankratzen" werden.

Was ich bis jetzt noch an dem Grundkonzept nicht verstanden habe, ist die Art der Beschleunigung in den Orbit. Auf der Erdoberfläche bewegt sich ein Punkt mit ca 500m/s, in GSO sind es schon 2.6km/s. Für mich sieht es so aus, als ob schon von dem Beginn des Aufstiegs die Last mit dem Seil immer mehr zu Seite gezogen wird. Sehen die Konzepte vor für die Aufstiegs- und Abstiegsphasen einen Raketen Motor da Oben zu betreiben um die Beschläunigungskräfte auszugleichen?

Ob da das Konzept noch aufgeht? Die seitliche Bewegung bringt mit sich Biege-, Druck- und Scherbelastungen ein. Ob die CNTs in allen den Bereichen so herforagende Eigenschaften haben?

Privet. Yev

Hallo Yev,

bzgl. der Querbeschleunigung kann man das so im Mittel "ausgleichen", indem man mit jeder Aufwärtsfahrt eine Abwärtsfahrt koppelt. Die eine muss beschleunigt werden, die andere gebremst werden.
Dieses "Nullsummenspiel" geht natürlich nur im zeitlichen Mittel auf, so dass zu jedem Zeitpunkt doch resultierende Kräfte wirken. Außerdem könnten sich durch Verzögerungen in der Wechselwirkung und Rückwirkung Schwingungen im Seil aufbauen.

Wenn am Ende des Seils ein großes Gegengewicht "hängt", dass das Seil straff zieht, dann würde es doch durch die Beschleunigung der nach oben zu transportierenden Masse ein bischen abgebremst werden und dadurch etwas hinter dem Ankerpunkt des Seils am Boden zurückfallen. Der Ankerpunkt muss also dann die Kräfte aufbringen und das Gegengewicht "hinter sich herziehen". Ich denke also nicht, dass man eine extra Rakete braucht, um die aufsteigende Masse auf Orbitgeschwindigkeit zu Beschleunigen.

Man kann das ganze als Kreisel und Drehimpulserhaltung betrachten.
Wenn man eine Masse nach außen bringt, rotiert der Turm langsamer (oder hat wenigstens das Bestreben). Wenn man die Masse runter bringt, rotiert er wieder schneller, genau so wie der Pirouetteneffekt beim Eislauf.
Daher: Wenn eine Masse rauf fährt, fährt eine andere Masse runter. Im Mittel gleichen sich die Effekte aus.

dann bräuchte man aber auch zwei Seile oder? Mir waren bisher nur Konzepte bekannt, bei denen nur etwas nach oben transprotiert wird. Was sollte man denn groß an Masse nach unten bringen wollen? Man ist doch froh über jedes Kilo was oben ist.
(Das bischen an rückkehrenden Experimenten fällt da nicht auf und dürfte gerade am Anfang noch gar nicht der Fall sein)

Man muss schon etwas wieder runter bringen, und sei es nur das Fahrzeug an sich. Wenn wir nur etwas hinauf bringen, wird der Endpunkt immer langsamer ... und zerrt dann gewaltig an der Bodenverankerung und/oder kommt irgendwann runter.

Das ist es ja, was Yev mit angesprochen hat. Aus dem Prinzip der Energie und Impulserhaltung ergibt sich, dass man dann oben immer langsamer wird. Zum (energetischen) Nulltarif kommt man nicht hinauf. Diese Verluste muss man ausgleichen.

Zitat von: Klakow am 01. Juni 2009, 23:22:54

Es gibt zwar Leute die behaupten das es damit auch nicht geht weil durch Materialfehler die Zugfestigkeit um 70% (so weit ich mich erinnere) abnimmt, aber das glaube ich so einfach nicht.

Na das ist vielleicht eine risikofreie Einstellung

Die Belastbarkeit des Materials durch die Fehler der Oberfläche nimmt rapiede ab. Das haten wir  schon mal, aber zu Verdeutlichung muss anscheint es noch mal gesagt werden.  Man nemme zum Beispiel ein Klebeband. Es hält unglaubliche Zuglasten aus, aber schneide doch eine kleine Kerbe in die Kante schon hält es kaum was aus.

Dieser Effekt ist bei jedem Material vorhanden; die lockale Schädicgung wirkt sich wie ein Verstärker der Spannungen aus. Das kann man leicht an jeder Simulation feststellen. Dabei ist der Verstärkungsfaktor so hoch, dass die Materialeigenschaften durchaus verloren gehen.

Das ist insofern ein wichtiger Faktor, weil je höcher der Seil aus der Atmosphäre ragt, desto ungeschützter ist es gegen die Unmengen an Mikrometeorieten die sie regelmässig "ankratzen" werden.

Was ich bis jetzt noch an dem Grundkonzept nicht verstanden habe, ist die Art der Beschleunigung in den Orbit. Auf der Erdoberfläche bewegt sich ein Punkt mit ca 500m/s, in GSO sind es schon 2.6km/s. Für mich sieht es so aus, als ob schon von dem Beginn des Aufstiegs die Last mit dem Seil immer mehr zu Seite gezogen wird. Sehen die Konzepte vor für die Aufstiegs- und Abstiegsphasen einen Raketen Motor da Oben zu betreiben um die Beschläunigungskräfte auszugleichen?

Ob da das Konzept noch aufgeht? Die seitliche Bewegung bringt mit sich Biege-, Druck- und Scherbelastungen ein. Ob die CNTs in allen den Bereichen so herforagende Eigenschaften haben?

Privet. Yev

Das hat mit Risikofrei nix zu tun, die Frage ist findet man ein Hebeeinrichtung die auf Grund der Materialeigenschaften sehr wenig abrieb hat.
Nehmen wir an das Seil sei in der Lage einen Lift von 20t zu Tragen. Weiterhin soll das Seil selbst wenn Lift es in Richtung Boden zieht trotzdem gespannt sein sagen wir mit 25% von 20t*G*0,25 also etwa 50kN. Wenn der Lift sich nach oben bewegt, so muss bleibt die Liftkabine etwa zurück, weil sie ja wie du richtig bemerkt hast stehts langsamer ist als sie sein müste. Als folge bleibt das Seil nicht senkrecht sondern wird gegen die Erdrotation abgelenkt.  Das das Gesamtsystem aber wegen der Fliehkraft versucht das Seil senkrecht zu halten, bildet das Seil mit den drei Punkten Basisstation, Lift und dem Seilende mit dem Gegengewicht ein flachen Dreieck. Wenn man das Dreieck zu einem bestimmten Punkt beim Auffahren betrachtet, so ergibt sich durch die Zugspannungen eine resultierende Kraft die den Lift in Richtung Erdrotation beschleunigt. Da sich die Winkel und die Kräfte ständig verändern, wird es nicht ganz einfach sein das genau zu bestimmen. Ich hatte die Zahlen dazu schon mal ausgerechnet, die nötigen Kräfte sind recht klein. Wenn ich mich nicht vertan habe, so sind es 0,0732m/s pro 1000m Höhengewinn. Wenn das Schiff in Bodennähe mit etwas über 10m/s hochfährt ergibt sich eine nötige Beschleunigung von anfangs 0,000732m/s².
Multipliziert man das mit 20000kg, bekommt man 14,64N heraus. Ein Vergleich mit den mindestens 50kN der Zugspannung unter dem Lift, und am Start ca. 200kN über dem Lift so ergibt sich eine Anfangsabweichung von der Senkrechten nach dem ersten km von ca, 30cm und bei 100km höhe sind das eben 30m usw.
Da die Geschwindigkeit sich weiter oben vielleicht auf 55m/s Steigen wird nimmt dann auch der nötige winkel zu.
Eventuell kann man die durch eine Doppelseilkonstruktion auffangen in dem man ein zweites Seil quasi in Rotationsrichtung der Erde Vorplatziert.

Ich will ja jetzt kein Spielverderber sein, aber ich glaube, dass es niemals so einen Space-Aufzug geben wird. Hier wurden ja schon etliche Schwierigkeiten genannt.
Ich bin zwar kein Experte für Nanotubes, aber bin mir ziemlich sicher, dass auch diese einen relevanten Wärmeausdehnungskoeffizienten haben...und das erschlägt den Aufzug (meiner Meinung nach ). Da ja das Ding auf der Erdoberfläche befestigt werden soll und dann im GEO endet, haben wir enorme Temperaturschwankungen und v.a. Differenzen. Die Spannungen bzw. Dehnungen die in solch einem Bauwerk herrschen würden sprengen die bauphysikalische Machbarkeit. So leid es mir tut...

@Klakow

Das mit dem Dreieck ist genau sas, was ich meine. Lass uns sogar die Abnutztungserscheinungen bei seite legen. Dieses flache Dreieck stellt an sich schon zwei Problemen dar. Als erstens das Zurückbleben des Schleudergewichts am Ende, weil ja der Impuls erhalten bleiben soll. Und zweitens, sind es die Kräfte die auf das Seil wirken, wenn der mitbeschleunigt wird: durch den flachen Winkel verstärkt sich die Zugspannung des Seils bei einem ausgleichenden Manöver des Schleudergegengewichts ennorm. Berechne mal wie viel Kraft ich an dem Seil aufbringen muss im den Aufzug in der zum Seil senkrechten Ebene zu beschleunigen, wenn der Winkel na z.B. 1° beträgt: cotan1°~ 63. D.h will man in die Orbitalebene nur anhand des Seils beschleunigen, müsste man an dem Seil die 63-Fache der gewünschte Beschleunigungskraft aufbringen müssen. Was das wohl für Scherkräfte auftauchen werden?

Da sehe ich noch eher die Chance ein Seil an einer Winde zu befestigen und damit ein Raumschiff wie ein Segelflugzeug auf ein paar km Höhe zu befördern um dann den Raketenantrieb zu zünden.

Allerdings hat so ein Raumschiff wie das Space Shuttle eher das Flugverhalten eines Pflastersteins, denn eines Segelflugzeuges.

Der Space Elevator bräuchte im All auf jeden Fall einen festen Angelpunkt. Beim Aufsteigen des Fahrstuhls beschleunigt man ja stetig, bis man die Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Das müßte schon eine gigantische Konstruktion sein. Zudem müßte der Ausgangspunkt auf dem Äquator liegen. Heftige Tropenstürme sind nicht selten und könnten, wenn die Konstruktion nicht stabil genug, ist alles kurz und klein hauen.

Und wieso sprechen hier alle von einem Seil ? Es müßte doch wohl eher eine Stange sein.

Alle ausgesetzte Nutzlast befände sich im gleichen Orbit. Das halte ich auch nicht für sehr sinnvoll.

@Klakow

Das mit dem Dreieck ist genau sas, was ich meine. Lass uns sogar die Abnutztungserscheinungen bei seite legen. Dieses flache Dreieck stellt an sich schon zwei Problemen dar. Als erstens das Zurückbleben des Schleudergewichts am Ende, weil ja der Impuls erhalten bleiben soll. Und zweitens, sind es die Kräfte die auf das Seil wirken, wenn der mitbeschleunigt wird: durch den flachen Winkel verstärkt sich die Zugspannung des Seils bei einem ausgleichenden Manöver des Schleudergegengewichts ennorm. Berechne mal wie viel Kraft ich an dem Seil aufbringen muss im den Aufzug in der zum Seil senkrechten Ebene zu beschleunigen, wenn der Winkel na z.B. 1° beträgt: cotan1°~ 63. D.h will man in die Orbitalebene nur anhand des Seils beschleunigen, müsste man an dem Seil die 63-Fache der gewünschte Beschleunigungskraft aufbringen müssen. Was das wohl für Scherkräfte auftauchen werden?

Das mit dem Faktor 63 hast du natürlich recht, aber wenn du die 250kN an Zugspannung geteilt durch die (14,63N*63) mimst bekommst du ein Verhältnis der Zugspannung Scherkraft von 271/1!  Bei solchen Verhältnissen brauchst du dir dazu kaum Gedanken zu machen. Die wirklichen Probleme sehe ich derzeit bei ganz anderen Dingen und zwar wie man verhindern kann das dass Seil/Band durch die Auffahrt zu schwingen beginnt, aber vielleicht ist das ja gar kein Problem, ich kenne mich mit sowas noch nicht aus. Vielleicht mache ich mich zu dem Thema ja mal schlau.
Weiterhin ist die Deckung des Energiebedarfs noch nicht gesichert, Ideen habe ich dazu schon, weis aber noch nicht ob diese Realisierbar sind.
Gruß, Ulrich

Ich verstehe zwar die zahl "14,63N" nicht, aber die Aussage ist angekommen: wenn man sehr langsam rauffährt, so sind die Kräfte durchaus kontrolierbar. Zu mindes dieses Problem scheint lösbar zu sein.

Da sehe ich noch eher die Chance ein Seil an einer Winde zu befestigen und damit ein Raumschiff wie ein Segelflugzeug auf ein paar km Höhe zu befördern um dann den Raketenantrieb zu zünden.

Allerdings hat so ein Raumschiff wie das Space Shuttle eher das Flugverhalten eines Pflastersteins, denn eines Segelflugzeuges.

Der Space Elevator bräuchte im All auf jeden Fall einen festen Angelpunkt. Beim Aufsteigen des Fahrstuhls beschleunigt man ja stetig, bis man die Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Das müßte schon eine gigantische Konstruktion sein. Zudem müßte der Ausgangspunkt auf dem Äquator liegen. Heftige Tropenstürme sind nicht selten und könnten, wenn die Konstruktion nicht stabil genug, ist alles kurz und klein hauen.

Und wieso sprechen hier alle von einem Seil ? Es müßte doch wohl eher eine Stange sein.

Alle ausgesetzte Nutzlast befände sich im gleichen Orbit. Das halte ich auch nicht für sehr sinnvoll.

@Meagan:
Das mit den Stürmen stimmt schon, bekommt aber durch mehrer Dinge ein geringeres Gefahrenpotenzial.
Es gibt westlich von der Äquatorhöhe (Equador) Seegebiete das relativ Sturmarm ist, oder man kann den Lift nahe oder auf dem Cayambe platzieren. Der ist ca. 5700m hoch, also noch 1300m unterhalb der sogenannten Todeszone die ab 7000m beginnt. Baut man darauf einen Turm der deutlich über die 10000m geht, so hat man die meisten Wetterprobleme unter sich. Weiterhin sind CNTs in der Lage sehr hohe Ströme zu Tragen (Blizableiter), die Angaben gehen hier von einer 1000x höheren Stromtragfähigkeit im Verhältnis zu Kupfer aus.
Ich würde den Lift im Bereich bis 20km über Meereshöhe wahrscheinlich mit mehreren dünnen Seilen konstruieren.
In Bodennähe hat das Seil nur 100kg für die ersten 14,3km bei den von mir zu Grunde gelegten Daten. Baut man hierfür eine 8-fache Sicherheit ein, sind hierfür 800kg Seilmasse zu veranschlagen. Da man im unteren Seilabschnitt sowieso eine Art Gegengewicht benötigt, damit das Seil beim hochfahren des Lifts gespannt bleibt. Weiterhin verhindert das ein wegdriften durch einen Sturm da man das System ähnlich wie ein Zelt zur Seite abspannen kann.
Im Bereich oberhalb von 20km, wird wohl ein Band eingesetzt werden an dem sich der Lift hochzieht.
Beim Thema Beschleunigung ist es so, das nur eine sehr geringe Beschleunigungskraft von anfangs 14,63N (entspricht der Gewichtskraft von ca. 1,5kg Masse am Boden) benötigt wird. Dadurch bekommt das Seil/Band eine leichte Schrägstellung, das ist etwa so als hältst du ein Bergsteigerseil leicht schräg beim abseilen. Die Kraft ist aber wirklich sehr gering.
Der Lift wird nur sehr langsam beschleunigt und das ganze geht letztendlich auf Kosten der Erdrotation. (Kann ja mal jemand ausrechnen um wieviel sich dadurch die Tageslänge verlängert )
Eigentlich ist die Konstruktion im Verhältnis zur Baulänge extrem leicht, das hat vor allem damit zu tun, das die Erdbeschleunigung mit 1/r² abnimmt und dabei die Fliehkraft auch noch hilft. Das führt dazu, das nach ca. 6000km der Querschnitt vom Band schon um den halben Faktor gewachsen ist der bei 36000 km benötigt wird.

Ich verstehe zwar die zahl "14,63N" nicht, aber die Aussage ist angekommen: wenn man sehr langsam rauffährt, so sind die Kräfte durchaus kontrolierbar. Zu mindes dieses Problem scheint lösbar zu sein.

@Yevgenij:
14,63N ist etwa die Kraft die du aufwenden musst um eine 1,5Liter Packung Landliebemilch in der Hand zu halten. Die Kraft ergibt sich wenn man einen Lift mit 20tonnen mit 10,1m/s hochfahren lässt.
Allerdings wir so ein Lift wahrscheinlich erstmal recht langsam auf die 10,2m/s beschleunigen und danach in dem Maß wie die Anziehungskraft der Erde nachlässt nach und nach schneller werden. Das hat damit zu tun, das man sicherlich nur eine bestimmte Energie für die Hubmotoren zur Verfügung stellen kann und stärkere Motoren auch noch schwerer werden, was die Nutzlast herabsetzen würde.
Ich habe mir da vor längerer Zeit mal eine umfangreiche Excel Tabelle erstellt die die Verhältnisse sehr viel anschaulicher macht.
Nach 1-Stunde ist der Lift in meiner Rechnung immerhin schon 38,2 km höher als zum Start, nach drei Stunden sind es schon 111km höher. Nach 12,2h ist man 485km über dem Startplatz und die die Schwerkraft hat sich von 9,81m/s auf 8,44m/s reduziert (86%) die Geschwindigkeit wird dann 11,8m/s betragen (der Bereich ab hier ist wegen dem vielen Weltraummüll recht gefährlich.
Nach einem Tag ist man 1012km höher und die Schwerkraft ist nur noch 74%, nach 2 Tagen hat man 2600km Höhe und fühlt sich nur noch halb so schwer.
Bei gleichem Energieeinsatz ist der Lift jetzt 20,4m/s schnell.
Nach vier Tagen ist man bei 9155km und fühlt sich nur noch 18% schwer. Bei meiner Annahme ist ab hier Schluss, der Lift wird nicht mehr und hat ca. Tempo 200km/h drauf. Dabei hat sich die Beschleunigung in Rotationsrichtung der Erde natürlich um das gleiche Maß erhöht und man benötigt 80N (entspricht dem Gewicht eines Wassereimers mit 8 Litern). Das Band ist dann schon mehr als drei mal dicker um das Gewicht des Seils zu kompensieren.
Bei meiner Annahme ist man nach knapp 10 Tagen am Ziel.