Space Elevator

Ein weiterer interessanter Vortrag auf dem ccc von Markus Landgraf über die Möglichkeit eines Weltraumlfts auf dem Mond.

https://media.ccc.de/v/33c3-8407-an_elevator_to_the_moon_and_back#video&t=2378

Die neueste Idee von Clouds AO (siehe auch Mars Ice Home bzw. Mars Ice House): Eine etwas andere Art einen Asteroiden im geostationären Orbit zu verwenden, um "etwas herunterbaumeln" zu lassen:

http://www.cloudsao.com/ANALEMMA-TOWER
http://www.khaleejtimes.com/news/general/dubai-to-have-tower-dangling-in-the-air

Bei allem technologischen Optimismus, wie kommt man ohne den Konsum illegaler Substanzen auf eine solche Idee, ein knapp 30km hohes Hochhaus über der Erdoberfläche hängen zu lassen? So etwas würde ich gerne mal in einem Science-Fiction-Film sehen, wobei es schon bezeichnend ist, dass nicht mal die Drehbuchschreiber bisher auf eine solche Idee gekommen sind.

Bei der heutigen politischen Weltlage sehe ich förmlich die verschiedensten "Interessengruppen" mit der Kneifzange um den Aufhängepunkt herumstehen. Währenddessen die Politiker um Prozente feilschen, welchen Beitrag von wem beigesteuert werden muß, um die Sicherheitskräfte zu bezahlen... 

Wenn es nur das reine "hängen lassen" wäre. Aber sie wollen ja einen Orbit über die Erdoberfläche beschreiben - und dabei etliche Staaten und Großstädte über'fliegen'. 

Aber ich mag es, wenn leute noch träumen und sich dabei auch neue Dinge einfallen lassen

Ziemlicher Schwachsinn sowas zu bauen, da wäre es besser mit dem Material vom Asteroiden ein Habitat zu bauen, zumindest dann wenn es ein Nickel-Eiden Type ist, da wäre dann zumindest ein ordentlicher Schutz vor Strahlung gegeben.

Aber sie wollen ja einen Orbit über die Erdoberfläche beschreiben

Zumindest dafür müsste man aber nichts tun. Das kommt wie der Name der Konstruktion schon andeutet vom Analemma eines geosynchronen Satelliten mit einem Sterntag....sorry, siderischen Tag Umlaufzeit: https://en.wikipedia.org/wiki/Analemma

Total abgedreht eben...ich hatte es trotzdem mal hier reingenommen, weil es schade wäre, so ein Konzept nicht vorzustellen. Zumal aus der Ideenschmiede von Clouds AO scheinbar auch durchaus mal Dinge kommen können, die die NASA aufgreift und weiterverarbeitet.

Wurde bereits in einem anderen Thread erwähnt, gehört aber eigentlich eher hier her:
Interessante Nature-Publikation zu den Ergebnissen einer chinesischen Forschergruppe (pdf ist kostenfrei runterladbar):

https://www.researchgate.net/publication/325128963_Carbon_nanotube_bundles_with_tensile_strength_over_80_GPa/download

Habe es zwar nur überflogen, aber es sieht so aus als kommt man voran.
Stellt sich dann natürlich die Frage wie lange es dauert das in industrielle Prozesse zu überführen die das Zeug tonnenweise zu bezahlbaren Kosten produziert.

Man braeuchte Millionen Tonnen von dem Zeug. Die 80 GPa sind zwar beeindruckend, aber imho reicht das noch nicht wirklich, um selbst das eigene Gewicht zuverlässig zu tragen, wenn man es im GEO aufhängt. Ich weiß nicht, ob jemand ein Tool hat, wo man die erforderliche Zugfestigkeit im GEO berechnen kann. Außerdem frage ich mich, was mit der Nutzlast passiert, wenn sie in den GEO gehoben wird. Sie wird ja horizontal massiv beschleunigt. Bringt das den Lift nicht aus der Balance?

Ich finde die Idee trotzdem spannend.

PS: ok, die Querschbeschleunigung scheint kontrollierbar. Wenn der Lift mit 100m/s faehrt, braucht er ueber 4 Tage in den Geo. In der Zeit auf 10km/s zu beschleunigen ist kein Hexenwerk.

Ich habe hier 1207t oder 1.207.440kg bei einer Arbeitsmasse von 20.000kg (Lift+Nutzlast)

Ich habe hier 1207t oder 1.207.440kg bei einer Arbeitsmasse von 20.000kg (Lift+Nutzlast)

Was hast Du fuer eine Seildicke angenommen? Ich habe 20cm Durchmesser und 100.000km und komme auf 1.100.000t. Da liegen wir ein paar Potenzen auseinander...Ich rechne nochmal nach.

Ok, ich war viel zu defensiv. Dachte, die Seile muessen wenigstens 20cm im Durchmesser sein, aber dann eskaliert das gewichtsmaessig. 2cm reichen bei 80Gpa auch und sogar mit Reserve. Ich gehe aber davon aus, dass man wenigstens 5 Seile einplanen wuerde. Da kann man richtig viel Nutzlast hochschaffen.

Man braeuchte Millionen Tonnen von dem Zeug. Die 80 GPa sind zwar beeindruckend, aber imho reicht das noch nicht wirklich, um selbst das eigene Gewicht zuverlässig zu tragen, wenn man es im GEO aufhängt.

Ich meine mal was gelesen zu haben, dass man ein Seil von 60GP benötigt.

@MillenniumPilot:
Ein Seil ist eher unpraktisch weil man Fläche braucht um die abfangs hohe Kraft auf ein Seil/Band zu übertragen. Die Daten habe ich mit einem Excelfile ermittelt, aber das ist schon länger her, ich habe die nur schnell abgeschrieben. Bei Interesse kann ich es zur Verfügung stellen.

Zitat von: MillenniumPilot am 03. November 2018, 10:45:30

Man braeuchte Millionen Tonnen von dem Zeug. Die 80 GPa sind zwar beeindruckend, aber imho reicht das noch nicht wirklich, um selbst das eigene Gewicht zuverlässig zu tragen, wenn man es im GEO aufhängt.

Ich meine mal was gelesen zu haben, dass man ein Seil von 60GP benötigt.

Danke

Ja, koennte hinkommen. Cool ware das schon. Allerdings braeuchte man im LEO ne absolute No-Fly-Zone, wenn da so eine Leine herunterbaumelt.

@MillenniumPilot:
Ein Seil ist eher unpraktisch weil man Fläche braucht um die abfangs hohe Kraft auf ein Seil/Band zu übertragen. Die Daten habe ich mit einem Excelfile ermittelt, aber das ist schon länger her, ich habe die nur schnell abgeschrieben. Bei Interesse kann ich es zur Verfügung stellen.

Grad poste ich vom Seil.  Was solle man Deiner Meinung nach nehmen? “Stangen”? Also von meiner Seite besteht Interesse

Ein Band

Ein Band

Logisch  Ich glaube meine Leitung war 100.000km lang.

Wobei es sein könnte das man die ersten 10 bis 30km anders gestalten würde.
Hier hat mir folgende wichtige Erkenntnis sehr geholfen:
Nimmt man an das der Aufzug auf dem Boden 10000kg hätte und sich dicht beim Äquator befindet führt jeder Kilometer mehr an Höhe zu zu einer etwas geringeren Anziehungskraft auf die Liftkabine samt Inhalt.
Der Betrag ist dabei ein Stück größer als die Seilmasse. Ich habe z.B. für die ersten 52,8km eine minimale Seilmenge von 184,5kg, die geringere Anziehungskraft beträgt aber nur 98,09%, bezogen auf die Liftmasse verhält sich das so als hätte der Lift aber rund 164,4kg weniger Masse.
Um es ein wenig anders zu sagen, die Abnahme der Schwerkraft und die Zunahme der Fliehkraft kompensieren fast vollständig die Seilmasse.
In rund 740km Höhe ist die Schwerkraft plus Fliehkraft ca. 20% kleiner geworden (-2000kg), das ist fast so viel wie die benötigte Masse des nach unten hängenden Seils (2600kg).

Wegen der nötigen Vorspannung ist es ziemlich egal ob es an den unteren 30km 500kg mehr Masse dran hängt.
Das ist wichtig damit man der dichten Luft über dem Boden wenig Widerstand entgegen bringt.

Hier ein guter Artikel zum Thema mit anschaulicher Physikalischer Erklärung der Problemlage und deren Lösungen.

https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Weltraumlift

Yep.

https://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/a-hoist-to-the-heavens

Diese Studie, von der hier gesprochen wird, ist zwar schon etwas älter, meint aber ebenfalls, dass ein Band besser wäre als ein Seil.

Am besten wären vielleicht sogar zwei Bänder, das eine nur eine Art Hilfsband das zum Boden isoliert wird und das zweite geerdet. Speist man am Hilfsseil eine geregelte positive Spannung ein könnte die Spannungsdifferenz zur Versorgung der Motoren verwendet werden. Die Verbindung beider Seile könnte rühig über eine drittes recht kurzen Seil gemacht werden.
Man braucht dann vermutlich an beiden Bändern einen Lift.   

Zitat von: holleser am 18. Juni 2010, 17:44:14

ich habe überschlagen Reißlänge ca 100km je GPa Zugfestigkeit

63GPa ist der Laborwert für eine einzelne Faser in idealer Längsrichtung bei idealer Temperatur.
Aufgrund der Verwebung Vieler Millionen Nanorröhrchen werden diese aber nicht mehr in Längsrichtung belastet sondern es kommt an vielen Punkten zu einzelbelastungen die um ein vielfaches höher sind als der Durchschnittswert.
Es darf an keiner einzigen Mikrostelle zur Überlastung komen,
Für eine Reisslänge von 200km benötigen wir 20GPa für das Gesamtseil die Einzelröhrchen müssen ein Vielfaches aushalten.

Ich schätze wir benötigen Einzelröhrchen von 180GPa um ein 20GPa Seil herstellen zu können.

Deine Rechnung geht von einer Reißlänge von 6300km aus.
Das bedeutet einen nochmals um ein vielfach besseren Werkstoff.

Deine Annahme halte ich für verkehrt, wenn das so sein würde, gäbe es keine Seilbahnen mit mehr als 2km Höhenunterschied und auch keine Hängebrücken mit mehr als 1km freie Länge.
Ich fliege Gleitschirm und wenn man sich die Leinen von innen anschaut (Kevlar) so liegen diese alle nebeneinander,
umgeben von einem geflochtenen Mantel. Du kannst sicher sein, unter Belastung liegen die Fasern parallel. Vielleicht werden die Fasern verflochten, aber sicher so das der Krafanteil rechtwinklich zum Lift nur ein sehr kleiner Bruchteil der Zugspannung betragen wird.selbst wenn ein Flechtwickel von 15° genutzt wird, ist Kraftanteil in X-Richtung immer noch 91%.
Ich denke in 15 Jahren wird man in der Lage den gesammten Wirkungsgrad auf über 70% zu bringen.
Egal welchen Bereich von High-Tech man sich an Schaut, 99,99% Reinheit ist heute dort wo es gebraucht wird leicht möglich.

Wie kommst du auf die Idee bei 180GPa würde die Nutzrate nur 1/9 sein?
Ich denke realistischer ist hier besser als 1/2=50% und ich bin sicher das dies schon in 7 Jahren für Längen von mehreren km drin ist. Das Entscheidende ist hier, ob es gelingt die Fasern in jeder Länge herzustellen in der man sie braucht. Weiterhin muss es gelingen Fasern passgenau zu spleizen und das dazu noch Automatisch mit sehr hoher Anzahl/sekunde. Nicht das ich glaube es gibt bei 120.000km Länge keine Produktionsfehler, aber vielleicht nur eine von 10000.

Ich denke diese Sache wird noch 12-15 Jahre Forschung und Entwicklung benötigen, dann ist es erreichbar und 5 Jahre später billig erreichbar.

Es ist jetzt 12 Jahre her, damals waren eingige sehr optimistisch. Ist an den CNTs oder anderen Werkstoffen weiter geforscht worden, oder steht man noch an der selben Stelle.

Die Obayashi Corporation in Japan hat mit dem Testen von Kohlenstoffnanoröhren, aus denen das "Seil" zur Orbitalstation bestehen könnte, begonnen und hofft bis 2050 den Weltraumlift bauen zu können. Dafür sind 100 Milliarden US-Dollar veranschlagt. Irgendwie ist das ganze Projekt außerhalb meiner Vorstellungskraft, aber na gut...
https://allthatsinteresting.com/obayashi-corporation-space-elevator
https://futurezone.at/science/japan-will-bis-2050-weltraumaufzug-errichten-obayashi-corporation-2025/402910689

Ich habe da meine Zweifel, bis sie ein Stück "Seil" getestet haben. (Haltbarkeit und Gewicht) Die Entwicklung kann irgendwie auch nicht 100 Mrd kosten, oder meinen sie Yen?

Etwas Unmögliches schafft man auch nicht mit 1000 Billionen Dollar. Und ob es was bringt mehr Forschende ranzusetzen?
Irgendwann wird man wieder davon hören oder auch nicht.
Vielleicht erstmal am Mond versuchen?