Space Elevator

Hallo Ensi,

der Bau ginge anders vonstatten. Man würde ein "kleines" Seil samt Raumschiff in den Orbit schießen, welches dann abgespult und am Boden verankert wird. An diesem Seil kriecht dann ein "Crawler" aufwärts und baut die nächste "Lage" an, und dann noch einer, und noch einer ... bis das gesamte Seil gebaut ist.

Der Großteil des Materials wird also nicht per Raketenstart in den Orbit befördert, sondern quasi bereits vom Elevator selbst.

Hallöchen,

ok, ich gebe zu, dass es wohl doch etwas einfacher ist als ich es mir vorgestellt habe --- aber nicht viel.

am ende müssen wir die selbe "astronomische" Menge an CNT oder ähnlichem herstellen

allein der gedanke eine raumschiff zu starten, mit einer spule auf der 40.000km+ kabel aufgerollt sind, halte ich für reine science fiction und für noch weniger machbar, als dass ganze im Geostationären Orbit zusammenzuflicken und dann abzuspuhlen

wie dünn kann den so ein führungsseil sein; dass es nicht reisst? (1m? 2m? 5m?)

Ich lass mich gern vom gegenteil überzeugen, aber ich glaube dass wird nix, nicht die nächsten 500 Jahre

Gibt es eine Gewichtsangabe für dass Seil?
oder prognosen für welchen preis wir irgendwann CNT herstellen können?


mfg
Ensi

Ich hatte (habe?) ein Papier, in dem jemand diese Technik mal durchgerechnet hat. Es erschien "machbar", zumindest waren die Größenordnungen nicht "jenseits von Gut und Böse". Vielleicht finde ich es wieder ...

wenn wir schon  *geschäzt* abermillionen Tonnen in den Orbit schiessen, (was unsere Atmosphäre wohl ruinieren würde), können wir damit auch gleich dass ganze Sonnensystem besiedeln anstatt ein schnödes seil zu bauen

6000 Tonnen für einen minimalistischen Elevator, wenn ich mich richtig erinnere...
Zumindest nichts da mit abermillionen Tonnen!!

Kommt natürlich auch auf die Materialfestigkeit an, damit kann man das Gewicht gewaltig runterbringen

Zitat

wenn wir schon  *geschäzt* abermillionen Tonnen in den Orbit schiessen, (was unsere Atmosphäre wohl ruinieren würde), können wir damit auch gleich dass ganze Sonnensystem besiedeln anstatt ein schnödes seil zu bauen

6000 Tonnen für einen minimalistischen Elevator, wenn ich mich richtig erinnere...
Zumindest nichts da mit abermillionen Tonnen!!

Kommt natürlich auch auf die Materialfestigkeit an, damit kann man das Gewicht gewaltig runterbringen

Ich habe das mal in einer Excel Tabelle berechnet,
wenn jemand interresse hat kann ich die gerne irgendwi zusenden.
Ich bin für 25t Zugbelastung auf Bodenhöhe auf insgesammt 3000t gekommen.
So weit ich mich erinnere (kann aber auch nachschauen),
wird dazu auf Bodenhöhe ein Band oder Seil von ca. 16qmm benötigt.
Am dicksten Punkt (GEO höhe) sind es 160qmm.
Ich denke den größten Teil der Liftstrecke,
 wird das wohl ein dünnes Bahn von vielleicht 500mm Breite sein, das dann auf Bodenhöhe ca. 0,032mm und auf GEO höhe 0,32mm.
Es gibt zu dem Thema mehrere gute Abhandlungen von einem
"Bradley C. Edwards, Ph.D", z.B. hier:
http://gravitationalandspacebiology.org/index.php/journal/article/viewFile/300/299
Ich hab auch noch einen andern Artikel gefunden.
http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/521Edwards.pdf
Hieran kann man sehen das es keine abermillionen Tonen braucht,

Im zweiten Artikel steht eine theoretische Stärke von 300 GPa (absolute Materialgrenze)

Wenn man nun 70% Materialfehler annimmt (laut Wikipedia heute unumgänglich)
bleiben... 90 GPa !! ab ca. 45 GPa würde er sich rentieren... (Man kann ihn auch mit 30 GPa machen, aber dann weniger Nutzlast, daher braucht man bessere Energiegewinnungssysteme, dass man schneller hochfährt. Im Jahr sollte er sein halbes Gewicht stemmen können, sonst kann man ihn nicht reparieren...)

Im zweiten Artikel steht eine theoretische Stärke von 300 GPa (absolute Materialgrenze)

Wenn man nun 70% Materialfehler annimmt (laut Wikipedia heute unumgänglich)
bleiben... 90 GPa !! ab ca. 45 GPa würde er sich rentieren... (Man kann ihn auch mit 30 GPa machen, aber dann weniger Nutzlast, daher braucht man bessere Energiegewinnungssysteme, dass man schneller hochfährt. Im Jahr sollte er sein halbes Gewicht stemmen können, sonst kann man ihn nicht reparieren...) 

Ich denke man wird mit der Zeit sicher unter die 70% kommen, aber es ist klar, dass dies nicht von heute auf Morgen geht.

Wie flickt man eigentlich den Space elevator?

Schweißen kann man ja nicht, und wenn man knotet, wird der Strang zu dick (für die Climber)

Wäre das dann nicht eine Soll-Bruchstelle?

Vielleicht würde man ein gerissenes Kabel ja spleißen?

Flicken geht nicht, das Kabel würde zur Erde fallen (unterer Teil) bzw. in einen Orbit kommen (oberer Teil). Die Kräfte gleichen sich ja nur über die gesamte Länge aus, nicht in den einzelnen Teilen, die man nach einem Defekt hat. Also wird man ein neues Kabel verlegen müssen.

mfg websquid

Aber nur, wenn das Seil über den gesamten Durchschnitt reißt oder keinerlei Verbindung mit Nachbarseilen hat. Ich stelle mir gerade eine Oberleitung oder ein Brückentrageseil vor, bei dem ein Teil gerissen ist. Der gerissene Teil vermag weder Strom zu leiten noch Kräfte zu übertragen, aber bleibt in vielen Fällen fast unverändert am Platz, nur eben mit zwei losen Enden. Spleißen wird da meines Wissens durchaus gemacht. Ein Weltraumlift würde aber natürlich in eine ganz neue Dimension vorstoßen.

Ich sehe mehrere Möglichkeiten, bodennah könnte man ganze Teilsegmente austauschen,
wenn das Gewicht des auszutauschenden Segmentes klein genug ist,
 um vom Lift hochgezogen werden zu können.
Hierzu währe es aber notwendig das Liftband quasi in z.B. 4 Teile (quer zur Zugrichtung) aufzuspallten
und dann wieder zusammenzubringen.
Das Segment das man austauschen würde, könnte man soweit es noch eine Restfestigkeit hat,
in die nähe vom GEO nehmen um es dort eventuell zu reparieren oder wenigstens als zusätzliche Verstärkung und Masse zur Trägheits einer GEO Station zu dienen.
Verbinden in Zugrichtung könnten an definierten Stellen gemacht werden, ähnlich dem was man bei normalen Bändern machen würde.
Besser währe aber wenn man in der Lage ist eine defekte Stelle zu verstärken oder sogar zu reparieren.
Es könnte gut sein das die im Vakuum vielleicht sogar relativ leicht machbar sein wird.

Das selbe Problem hat man ja auch bei Seilbrücken, da müssen wahrscheinlich auch  Teile repariert oder getauscht werden.

Vielleicht ist man irgendwann in der Lage aus CO² Nanotubes direkt aus der Atmosphäre zu ziehen, nun ja unser CO² Problem werden wir dadurch wohl nicht los

Vielleicht ist man irgendwann in der Lage aus CO2 Nanotubes direkt aus der Atmosphäre zu ziehen, nun ja unser CO2 Problem werden wir dadurch wohl nicht los

Dann müssten wir einfach ein paar mehr von den Dingern bauen
Na das wärs ja "Raumfahrtprojekt stoppt den Klimawandel", ich würd Muskelkater im Gesicht vom vielen Grinsen bekommen. Schöne Utopie jedenfalls.

Wie wäre es, das Seil so stark zu gestalten, dass es 5 (bis 20) Jahre nicht reißt?

Dann schickt man ein neues Seil hoch (das bei größerer Stärke wohl auch deutlich leichter sein wird) und so weiter...

Ermüdungsbrüche dürften schwer vorher zu sehen sein - das Milieu ist nun einmal nicht ohne. Schlimmer dürften Einschläge von Mikrometeoriten sein. Steigende Haltbarkeit führt jedenfalls zu wachsenden Kosten, und das noch nicht einmal bei einem linearen, sondern wesentlich steilerem Anstieg.

Ermüdungsbrüche dürften schwer vorher zu sehen sein - das Milieu ist nun einmal nicht ohne. Schlimmer dürften Einschläge von Mikrometeoriten sein. Steigende Haltbarkeit führt jedenfalls zu wachsenden Kosten, und das noch nicht einmal bei einem linearen, sondern wesentlich steilerem Anstieg.

Ermüdungsbrüche halte ich für sehr unwahrscheinlich, jedenfalls nicht wenn du damit keine partiellen Risse meinst.
Ob es zu partiellen Rissen kommt, hängt letztendlich davon ab,
 ob durch den Liftantrieb Fassern über ihre Streckgrenze belastet werden können.
Da C-Nanotube noch ein wenig härter als Diamant sind, wird man dies Problem bei relativ weichen Transportkreifern vom Lift eher wenig haben.
Man muss sich hier auch mal vor Augen halten wie hoch die Transportfrequenz sein wir.
Da der Lift sicher mindestens eine Woche unterwegs sein wird, wird man wahrscheinlich maximal eine Liftkabine pro Tag hochschicken können,
vorrausgesetzt man hat schon zwei Kabel und nutzt das eine für die Auffahrt und das zweite für die Abfahrt zur Erde.
Das währe etwa so als fährt nur einmal pro Tag ein Zug über eine Gleisanlage.

Das mit den mikro Meteorriten ist allerdings wirklich ein Problem, aber lösbar (siehe Links die ich in einen vorherigen Beitrag gesetzt habe).

Für wie warscheinlich haltet ihr es eigentlich das ein Space Elevator jemals gebaut wird?

Bei den bekannten Problemen: Zugfestigkeit, Haltbarkeit und ein Seil dieser Länge an einem Stück herzustellen finde ich es fast für unmöglich.

Ich denke vorher wird der erste Mensch einen Schritt auf den Mars gemacht haben. Und das kann auch noch 30 Jahre dauern. Naja ich wünschte mir diese Technick auch.... aber wird wohl nie einer werden.

Gruß
ARES

Für wie warscheinlich haltet ihr es eigentlich das ein Space Elevator jemals gebaut wird?

Bei den bekannten Problemen: Zugfestigkeit, Haltbarkeit und ein Seil dieser Länge an einem Stück herzustellen finde ich es fast für unmöglich.

Ich denke vorher wird der erste Mensch einen Schritt auf den Mars gemacht haben. Und das kann auch noch 30 Jahre dauern. Naja ich wünschte mir diese Technick auch.... aber wird wohl nie einer werden.

Gruß
ARES

In den nächten 10 Jahren sicher auf keinen Fall, das hat vor allem damit zu tun,
das man zum heutigen Zeitpunkt nicht weit genug ist, um die geforderten Seileigenschaften herzustellen.
Wie lange es letztendlich dauert das Seil zu bauen, hängt denke ich vor allem davon ab, wie die schnell die industrielle Anwendung der C-Nanotubes voranschreitet. Ich bin zwar nicht informiert wieviel C-Nonotubes derzeit schon verarbeitet werden,
aber wenn man die Grenze von Millionen von Tonen pro Jahr überschritten hat.
Ab diesem Zeitpunkt denke ich wird man auch in der Lage sein die nötigen quallitäten Herzustellen.

Der ganze Rest der Probleme beim Bau vom Lift ist wahrscheinlich in 10 Jahren nach dem Zeitpunkt gelöst.
Ich schätze man wird bis zu 1Million tonnen Produktion/a zwischen 7 bis 15 Jahre benötigen. Also zwischen 17 bis 25 Jahren.

Hallo,

ich muss zugeben , mich gewaltig im gewicht geirrt zu haben,

aber 3000 - 6000 t auf 40.000+ km ?!?!?!

mit oder ohne gegengewicht?

wieviel wiegt denn ein m²  CNT?


mysteriös

mfg
Ensi

Hallo,
ich muss zugeben , mich gewaltig im gewicht geirrt zu haben,
aber 3000 - 6000 t auf 40.000+ km ?!?!?!
mit oder ohne gegengewicht?
wieviel wiegt denn ein m²  CNT?
mysteriös

1,3kg pro Liter (=1,3kg/dm³)
Mit der höheren Zugfestigkeit ergibt sich gegenüber gutem Stahlseil ein ca. 185x so hohe Zugfestigkeit im Bezug auf das Seilgewicht.
Ich hab mal ausgerechnet das man mit einem 4,5mm Seil(schen) einen Lift von 10t dranhängen (=100kN) kann
und dabei den Fusspunkt mit 50kN am Boden befestigen kann.
Dabei hat man immer noch eine für Spaceanwendungen hohen Sicherheitfaktor von wenn ich mich recht erinnere 1,7!
Eigendlich braucht man kein Gegengewicht, sondern man verlängert das Seil hinter das GEO Orbit so weit,
bis das frei hängende Seilende die Zugbelastung unter dem GEO kompensiert.
Ich habe das mal mit einem Excelblatt durchgerechnet, und bei mir ist bei ca. 120.000km Schluss.
Es macht aber vieleicht Sinn z.B. 5000km vor dem berechneten Ende aufzuhören und daran ein Gegengewicht dranzuhängen, vielleicht ist das z.B. billiger,
oder hat dynamische Vorteile beim Liftbetrieb.

Ich hab das schon mal erwähnt, mich würde nicht wundern wenn man einen Großrechner (aus der TOP500) einsetzen wird
um den Fahrbetrieb hinsichtlich Zeit und Geschwindigkeit so optimal wählen kann, dass das gesammte Liftsystem nicht anfängt zu Schwingen.

Ermüdungsbrüche halte ich für sehr unwahrscheinlich, jedenfalls nicht wenn du damit keine partiellen Risse meinst.
Ob es zu partiellen Rissen kommt, hängt letztendlich davon ab,
 ob durch den Liftantrieb Fassern über ihre Streckgrenze belastet werden können.
Da C-Nanotube noch ein wenig härter als Diamant sind, wird man dies Problem bei relativ weichen Transportkreifern vom Lift eher wenig haben.

Ich fürchte, dass du nicht weit genug gedacht hast. Vergiss nicht, dass im Weltraum so einiges an harter Strahlung unterwegs ist. Gerade die sogenannte "kosmische Strahlung", die hauptsächlich aus Partikelstrahlung besteht, kann erheblich Schäden an den Atomen des Kabels anrichten. Wenn sich aber die atomare Zusammensetzung des Kabels ändert, dürfte die Wahrscheinlichkeit von großflächigen Brüchen ansteigen. Der Weltraum ist nun einmal kein sanftes Medium.

und bei mir ist bei ca. 120.000km Schluss.

Wieso das? Weil es nicht länger sein braucht?

Es macht aber vieleicht Sinn z.B. 5000km vor dem berechneten Ende aufzuhören und daran ein Gegengewicht dranzuhängen, vielleicht ist das z.B. billiger,
oder hat dynamische Vorteile beim Liftbetrieb.

Das Gewicht wäre eine ausgebrannte Raketenstufe, das wäre wohl das billigste  

Gerade die sogenannte "kosmische Strahlung", die hauptsächlich aus Partikelstrahlung besteht, kann erheblich Schäden an den Atomen des Kabels anrichten. Wenn sich aber die atomare Zusammensetzung des Kabels ändert, dürfte die Wahrscheinlichkeit von großflächigen Brüchen ansteigen. Der Weltraum ist nun einmal kein sanftes Medium.

Stimmt... Aber könnte man das nicht schützen? Evt bekommt der Lift sein eigenes Magnetfeld, das ihn vor Strahlung schützt, wenn man Strom durchjagt oder wenn er auf geladene Partikel stößt, die einen Strom erzeugen

Oder eine Verkleidung, die die Strahlung abschirmt

Oder eine Verkleidung, die die Strahlung abschirmt

Ich hab dir die gleiche Frage woanders schonmal gestellt: wie schwer soll so eine Konstruktion werden? Wenn du extra ne Verkleidung anbaust ist das kein Leichtbau mehr

mfg websquid

Noch ein Umwelteinfluss ist der hochreaktive atomare Sauerstoff der Restatmosphäre. Von Bauteilen der ISS gibt es Aufnahmen mit deutlichen Rostspuren ... Ein dauerhafter Aufenthalt in dem Milieu nagt am Material.

Noch ein Umwelteinfluss ist der hochreaktive atomare Sauerstoff der Restatmosphäre. Von Bauteilen der ISS gibt es Aufnahmen mit deutlichen Rostspuren ... Ein dauerhafter Aufenthalt in dem Milieu nagt am Material.

Das stimmt zumindest für niedrige Umlaufbahnen.
Die ISS ist halt noch ziemlich niedrig über der Erde,
deswegen wird sie ja auch abgebremst und muss immer wieder angehoben werden.
Weiterhin fliegt die ISS mit sehr hoher Geschwindigkeit um die Erde, der Lift steht aber im Bezug zu Atmosphäre eigentlich Still.
Die zieht quasi eine Korridor in der Restatmosphäre und dabei haben die Gasatome eine sehr hohe Bewegungsenergie.
Man könnte auch sagen das die ISS in Flugrichtung einen sehr viel höheren Gasdruck hat, als ein Lift in der selben Höhe.
Es könnte aber sein das die dünne Gashülle so weit über der Erde nicht ganz stillsteht und vielleicht um den Äquator herum rotiert. Ich glaube aber nicht das die Geschwindigkeiten über der Schallgeschwindigkeit liegen, also <350m/s. Die Gasdichte im Verhältnis zur ISS müsste dann kleiner
350/(7,8-0,45)= 0,153, als <15% sein.
Wichtiger ist hier eher noch die unterschiedliche Energie vom Gas, das sind 0,153² also <2,4%.
Es ist gut möglich, dass die Energie nicht ausreicht um eine Reaktion mit dem hart gebundenen Kohlenstoff des Lifts auszulösen. Soweit mir bekannt ist, wird Diamant auch nicht durch den Sauerstoff der Luft angegriffen.
Man braucht nur zu überlegen das die C-Nanotubs ja deswegen so Zugfest sind, weil die Kohlenstoff Bindungen eben sehr Energiereiche Bindungen darstellen.
Der Gesamteffekt ist sicher kleiner 0,024* dem Verhältnis der Gasdichten, also <0,0036.