Technisch machbare Alternativen zu fiktiven Scifi-Technologien

[Bynaus]

Der erste Weltraumaufzug würde wohl ohnehin mitten im Pazifik gebaut werden, so dass es keine Anrainerstaaten gibt, die sich Sorgen machen müssen. Der Teil oberhalb der Bruchstelle wird in jedem Fall nach oben davondriften, je nach Höhe der Bruchstelle sogar Fluchtgeschwindigkeit erreichen und damit ins Sonnensystem hinausgeschleudert. Der untere Teil fällt zur Erde. Wenn dabei eine genügend hohe Geschwindigkeit erreicht wird, verbrennt der grösste Teil des Seils. Nur die untersten vielleicht 100 km fallen wirklich zu Boden. Da das Seil in den aktuellen Planungen etwa einen Meter breit und ein paar cm dick ist (also eher ein "Band" als ein Seil), dürfte es ausreichen, den Schiffsverkehr in einem Umkreis von 150 km um die schwimmende Bodenstation einzuschränken.

Ich habe mal Simulationen von Seilbrüchen gesehen, k.a. mehr, wo genau das war...

[Enas Yorl]

Orbitalseile werden sicherlich auch einer gewissen Gefahr durch Terroranschläge ausgesetzt sein, aber gleiches gilt natürlich auch für das Space Shuttle, ohne dass dies irgendwen davon abhalten würde, Space Shuttles zu starten. In seiner modernen Fassung hat das Seil kaum Masse, ein Anschlag würde kein besonderes Problem darstellen, weil praktisch das ganze fallende Seil in der Atmosphäre verbrennen würde.

Gibt es denn Artikel, die sich mit den Folgen eines solchen Worst Case Scenarios befassen. Ich könnte mir vorstellen, das in der Zukunft Fragen zu Terroranschlägen, Unfällen oder den Rückbau, gerade bei den Anrainerstaaten eines geplanten Weltraumaufzuges gestellt werden. Schließlich müssen für solch ein Projekt nicht nur die technischen Fragen geklärt werden, auch die Akzeptanz in der Öffentlichkeit wird dabei eine große Rolle spielen.

[Bynaus]

Das Seil stabilisiert sich selbst - sein eigenes Gewicht lässt es in Richtung Erde fallen, sobald es weit genug ausgefahren ist. Das Seil selbst wird - wenn es aus CNT gebaut wird, nur eine sehr geringe Masse haben, dh, es wird relativ einfach sein, allfällige anfängliche Schwingungen zu dämpfen, die Kräfte, die es entwickeln kann, sind relativ klein. Das Festmachen am Boden ist übrigens nur eine Option, kein Muss.

Die Atmosphäre ist ebenfalls kein Problem: der wirklich aktive Bereich macht nur 10 km aus (Troposphäre). Verglichen mit den 36000 km bis zum Geostationären Orbit (und den 100000 bis zum Seilende oder zumindest der Strecke bis zum Gegengewicht) ist das nichts. Allenfalls dort auftretende Kräfte können sich nicht auf das ganze Seil übertragen. Das ist etwa so, wie wenn man ein 10 m langes Seil über das Auslenken seines letzten Millimeters in Schwingung versetzen wollte.

Orbitalseile werden sicherlich auch einer gewissen Gefahr durch Terroranschläge ausgesetzt sein, aber gleiches gilt natürlich auch für das Space Shuttle, ohne dass dies irgendwen davon abhalten würde, Space Shuttles zu starten. In seiner modernen Fassung hat das Seil kaum Masse, ein Anschlag würde kein besonderes Problem darstellen, weil praktisch das ganze fallende Seil in der Atmosphäre verbrennen würde.

[Cordess]

Ich halte einen Weltraumlift für schlicht unmöglich.

Selbst wenn man die notwendigen Materialen hätte, wäre es technisch nicht möglich den Weltraumlift mit der Erde am Boden zu verbinden.


Der Transport der Kabeltrommel wäre da noch das kleinste Problem.

Entscheident ist, wie man ein Seil, daß man aus 36000 km Höhe Richtung Erde hinabläßt
im Weltraum abbremst, damit es auch fällt und dann nach dem es dann in die Atmosphäre eingedrungen ist, irgendwo an einer Bodenstation fest macht.

Dieses 36000 km lange Seil dürfte nämlich heftigst über eine hohe Auslenkung schlingern und hin und her pendeln und jeden Fanghaken, der es am Boden einfangen und einfädeln soll, zerschmettern.
Winde und Turbulenzen in der Atmosphäre erschweren das ganze Vorhaben dann natürlich noch.

Deswegen bleibt es IMO Utopie auf alle Zeit.
Egal was für tolle Materialen man nun entwickelt.


Lediglich auf dem Mond, da wäre so etwas denkbar, da es hier keine Nennenswerte Atmosphäre gibt, die dazwischen funkt.
Aber da sind dann natürlich auch Magnetbeschleunigungsröhren sinnvoller und günstiger.




Über die ganzen Gefahren für den Lift durch Terroranschläge, Gebiets- und Orbitstreitigkeiten und Co muß man dabei noch gar nicht nachdenken.

[Bynaus]

Nun, Materialien haben nun mal nur eine Dichte... Die Dichte geht natürlich in die Zahl 40-80 GPa für einen funktionierenden Weltraumlift ein (dh, sie ist ein Faktor wie auch Masse der Erde, Gravitationskonstante etc., der in die Rechnung eingeht, die die genannte Zahl liefert). Aber an der Frage der Zugfestigkeit des Materials selbst ändert das nichts.

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Pascal ist Newton pro Quadratmeter. Die Zugfestigkeit gibt also an, wie viele Newton Kraft man aufwenden muss, um ein Material zum Reissen zu bringen, pro Quadratmeter Materialquerschnitt. Das heisst, um ein weltraumlifttaugliches Nanoröhrchenseil zu durchtrennen, musst du pro Quadratmeter Seilquerschnittsfläche

das ist schon klar nur->

etwa 60 Milliarden Newton Kraft aufwenden (z.B. wenn das Seil 0.1 m^2 Durchmesser hat => 6 Mrd Newton).

gilt dies für eine bestimmte Dichte die ja nicht zwangsläufig Fix sein muss(wären zB bei der hälfte der Dichte für das selbe Volumina(Querschnitt*Länge(Fix)) nur noch 3Mrd Newton zu tragen)

[Bynaus]

Pascal ist Newton pro Quadratmeter. Die Zugfestigkeit gibt also an, wie viele Newton Kraft man aufwenden muss, um ein Material zum Reissen zu bringen, pro Quadratmeter Materialquerschnitt. Das heisst, um ein weltraumlifttaugliches Nanoröhrchenseil zu durchtrennen, musst du pro Quadratmeter Seilquerschnittsfläche etwa 60 Milliarden Newton Kraft aufwenden (z.B. wenn das Seil 0.1 m^2 Durchmesser hat => 6 Mrd Newton).

[1 von 1]

Das stimmt leider nicht. Für ein Weltraumlift sind, je nach Schätzung 40-80 Gigapascal Zugfestigkeit.

ist das nicht zu abhängig vom der Dichte(und damit letztendlich dem Eigengewicht des gesamten Materials) um es auf diesen Bereich einzugrenzen?(müsste also heißen benötigt x pascal*m³/kg?)

[Bynaus]

Sobald die Menschheit in der Lage ist Spinnenseide künstlich herzustellen haben wir ein Material, das stabil und reißfest genug ist um für einen Weltraumlift eingesetzt werden zu können!

Das stimmt leider nicht. Für ein Weltraumlift sind, je nach Schätzung 40-80 Gigapascal Zugfestigkeit. Kohlenstoffnanoröhrchen können diese Werte erreichen, Spinnenseide hat aber "nur" eine Zugfestigkeit von ca. 1.2 GPa - sogar Kevlar ist das noch besser. Siehe z.B. hier: http://www.physik.uni-kiel.de/solid/...hiv/290506.pdf

[Dunderdon]

Sobald die Menschheit in der Lage ist Spinnenseide künstlich herzustellen haben wir ein Material, das stabil und reißfest genug ist um für einen Weltraumlift eingesetzt werden zu können!

[HiroP]

Es gibt neues vom Weltraumaufzug (siehe den Anfang dieses Fadens):

CNN -- 'Space elevator' would take humans into orbit

In Japan konferiert man derzeit.

[McWire]

Für mich klingt das nach einem perpetuum mobile.

Die überschüssige Wärme aus der Atmosphäre zu ziehen dürfte mehr Energie kosten, als die Energie die von den Satelliten zur Nutzung auf die Erde gesendet werden.

Eigentlich nicht, da man ja nur soviel Wärme aus der Atmosphäre ziehen braucht, wie zusätzlich durch diie Mikrowellenenergiennutzung abfällt.
Zudem sollte man ja bedenken, dass wenn sich der Temperaturunterschied zwischen unterer und oberer Atmosphäre erhöht, der Wärmetransport schneller abläuft. Die zusätzliche Energie wirkt ja erstmal ausschließlich in der unteren Atmosphäre.

Sagen wir mal mit so einem Satellitennetzwerk könnte man 10^15 Watt zusätzliche Energieleistung zur Erde transportieren.
d.h. zusätzlich zu den 3,5*10^17 Watt aufgrund der Solarkonstante (im Mittel 1367 W/m², bei Einwirkung auf 255*10^12 m² (halbe Erdoberfläche))

Man würde die Energieaufname der Erde um etwa 1% erhöhen, was durchaus immernoch weniger ist als die natürliche jahreszeitliche Schwankung aufgrund der elliptischen Bahnform, die immerhin bei gut 7% liegt.

[Cordess]

Es muss aber nicht zwangsläufig so sein. Ausserdem kann man ja die überschüssige Wärme, sie Post von mir weiter oben, wieder der Atmosphäre entziehen.
Die dafür nötige Energie hat man ja schon in Form von zusätzlicher Energie aus dem All.

Für mich klingt das nach einem perpetuum mobile.

Die überschüssige Wärme aus der Atmosphäre zu ziehen dürfte mehr Energie kosten, als die Energie die von den Satelliten zur Nutzung auf die Erde gesendet werden.

[McWire]

Das nenne ich jetzt nicht zu ende gedacht.

Natürlich landet die durch die Mikrowellen der Erde hinzugeführte Energie irgendwann in Form von Wärme in der Athmosphäre.

Denn es ist ja nicht so, daß der gewonne Strom einfach verpufft.
Mit dem wird auf der Erde irgendetwas gemacht, z.B. ein Elektromotor wird angetrieben
und der setzt die elektr. Energie natürlich in Bewegungsenergie und auch Wärme um.
Wenn damit ein Auto angetrieben wird, dann wird die Bewegungsenergie in Reibungswärme auf der Straße umgewandelt und am Ende kühlt die Straße ab und
die Wärme landet in der Atmoshphäre.


Die Erde ist sogesehen, außer ihrer eigenen Wärmeabstrahlung ein geschlossenes System und alles was von außen an Energie zugeführt wird, egal in welcher Form auch immer, wird am Ende zu Wärmeenergie (ok, manches geht noch als Licht oder künstl. Funkwellen verloren, aber das ist dann eher ein Bruchteil davon).

Natürlich habe ich daran gedacht, dass jede technisch genutzte Energieumwandlungskette irgendwo am Ende die Wärmeenergie stehen hat.
Es muss aber nicht zwangsläufig so sein. Ausserdem kann man ja die überschüssige Wärme, sie Post von mir weiter oben, wieder der Atmosphäre entziehen.
Die dafür nötige Energie hat man ja schon in Form von zusätzlicher Energie aus dem All.

[Cordess]

Ich sehe da jetzt kein Problem, da die Energie ja in Form von Mikrowellen übertragen wird und auf der Erde in dne Bodenstationen in elektrische Energie umgewandelt wird. Bis auf die Streuungsverluste in der Atmosphäre würde die Erde dadurch nicht signifikant erwärmt werden.

Das nenne ich jetzt nicht zu ende gedacht.

Natürlich landet die durch die Mikrowellen der Erde hinzugeführte Energie irgendwann in Form von Wärme in der Athmosphäre.

Denn es ist ja nicht so, daß der gewonne Strom einfach verpufft.
Mit dem wird auf der Erde irgendetwas gemacht, z.B. ein Elektromotor wird angetrieben
und der setzt die elektr. Energie natürlich in Bewegungsenergie und auch Wärme um.
Wenn damit ein Auto angetrieben wird, dann wird die Bewegungsenergie in Reibungswärme auf der Straße umgewandelt und am Ende kühlt die Straße ab und
die Wärme landet in der Atmoshphäre.


Die Erde ist sogesehen, außer ihrer eigenen Wärmeabstrahlung ein geschlossenes System und alles was von außen an Energie zugeführt wird, egal in welcher Form auch immer, wird am Ende zu Wärmeenergie (ok, manches geht noch als Licht oder künstl. Funkwellen verloren, aber das ist dann eher ein Bruchteil davon).