Frage:
Warum dreht sich kein Raumschiff um künstliche Schwerkraft?
Gnubie
2013-08-17 00:37:49 UTC
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Raumfahrzeuge, die sich drehen, um künstliche Schwerkraft durch "Zentrifugalkraft" zu erzeugen, sind in der Science-Fiction alltäglich, in der Realität jedoch nicht. In Anbetracht der Probleme bei langen Missionen ( unter anderem: Knochenschwund, Muskelverlust, Flüssigkeitsumverteilung, dauerhafte Sehbehinderung, Fußkrankheit, verminderte Immunabwehr, vermehrtes Wachstum gefährlicher Mikroben wie Ecoli, erhöhte Exposition der Augen und Warum wird diese Methode nicht angewendet?

Würde künstliche Schwerkraft (Radialbeschleunigung) das Design nicht vereinfachen und die Zuverlässigkeit technischer Geräte erhöhen, die bewegliche Teile verwenden , Strömungen von Flüssigkeiten oder Gasen oder müssen Wärme verteilt werden? Würde die Beseitigung der Mikrogravitation nicht die Ursache all dieser schwerwiegenden und sehr unterschiedlichen Probleme beseitigen, für die es heute keine andere funktionierende Lösung gibt?

Ich verstehe, dass eine große Struktur mit beweglichen Teilen wie in 2001 ist derzeit nicht machbar, aber wie wäre es mit einer einfachen Leine mit dem Fahrzeug und einem Gegengewicht an den Enden, wie Bolas? Beeinträchtigt es die Kommunikation oder erfordert es, dass das Fahrzeug / die Leine viel stärker ist?

Verwandte: [Künstliche Schwerkraft an Bord der ISS und ihrer Derivate] (http://space.stackexchange.com/q/7693/49)
1) Weil die Bewegungen einer Zentrifuge die Schwerelosigkeitsexperimente an Bord stören würden. 2) Weil die simulierte Schwerkraft für eine menschliche Mission zum Mond oder zum Mars oder seinen Monden nicht als notwendig angesehen wird. Es ist ein Luxus, den wir einfach überspringen können. Astronauten werden ein bisschen leiden, aber sie sind trotzdem lustig, also spielt das keine Rolle.
Die ISS wiegt ungefähr 450 Tonnen. Ich frage mich, wie weit es entfernt ist, das entsprechende Gewicht unter der Erdgravitation zu tragen. Bits könnten abfallen (oder besser gesagt: zusätzliche strukturelle Unterstützung muss hinzugefügt werden)
"* Ich frage mich, warum künstliche Schwerkraft nicht in der ISS enthalten ist *": Vielleicht, weil die Idee der ISS darin besteht, sie für [Mikrogravitationsexperimente] zu verwenden (http://iss.jaxa.jp/en/kiboexp /seu/categories/microgravity/index.html).
@LocalFluff Kann bestätigen, dass ich unter der Schwerelosigkeit "leiden" würde, um zur ISS zu gelangen.
Vergessen Sie nicht, dass die Coriolis-Effekte bei kleinen rotierenden Körpern groß sind. Wenn wir uns an [die empfohlenen] (https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_gravity) 2 U / min oder (6pi / 60) Bogenmaß pro Sekunde halten, dann ist Omega ^ 2 = 0,1 / s ^ 2, um zu gelangen Ein Mann, wir brauchen einen Radius von 100 Metern. Ein bisschen groß für die vorhandene Tragfähigkeit, denke ich.
Ist künstliche Schwerkraft der richtige Begriff? Das deutet für mich eher auf ein Gravitationsfeld im Sci-Fi-Stil als auf eine simulierte Schwerkraft durch Rotation hin.
@LocalFluff - Ich denke, die Jury ist sich noch nicht sicher, ob künstliche Schwerkraft für eine Marsmission notwendig ist.
@ScottSeidman Oh ja, ich stimme zu. Aber diejenigen, die sich entscheiden, scheinen ihre Wetten abgeschlossen zu haben. Und simulierte Schwerkraft ist nicht auf ihren Brettern. Es wurde entschieden, dass es ein Luxus ist, den sich die Astronauten nicht leisten können. Es ist höchstwahrscheinlich überlebensfähig und viele andere tödliche Probleme sind sowieso wichtiger.
@LocalFluff - es ist nicht der Null-g-Flug, der sie töten wird - seine Landung auf dem Mars und seine Ohnmacht aufgrund von Hypovolämie lassen die Astronauten zum schlimmsten Zeitpunkt arbeitsunfähig. Astronauten, die von erweiterten Missionen der Raumstation zurückkehren, werden vom Shuttle * gerollt *.
Stellen Sie sich vor, Sie machen eine EVA auf einer Spinnstation.
@KeithThompson: Was wäre das Problem damit? Eine EVA auf der Innenseite des Torus wäre bei + 1G recht angenehm. Ich gebe zu, dass eine EVA von außen eine andere Sache wäre, da Sie effektiv über einer unendlich tiefen Grube arbeiten würden. Sie könnten buchstäblich auf die Erde fallen.
@MSalters: Ich dachte daran, außen oder seitlich zu arbeiten. Aber du konntest nicht auf die Erde fallen; Wenn Sie herunterfallen, befinden Sie sich lediglich in einer etwas anderen Umlaufbahn, wobei die Radialgeschwindigkeit der Station zur Umlaufgeschwindigkeit addiert wird.
@KeithThompson: Wenn Sie an der Seite arbeiten, benötigen Sie eines dieser Fensterputzerautos, die Sie manchmal auf Wolkenkratzern sehen. Was die Umlaufbahnen betrifft, haben Sie natürlich Recht, dass Sie sich in einer anderen Umlaufbahn befinden. Ich habe die Radialgeschwindigkeit etwas überschätzt; es wäre nur ungefähr 40 m / s (unter Verwendung von Jyrkis Kommentar oben). Das reicht wahrscheinlich nicht aus, um Sie in eine Umlaufbahn mit "erheblichem" Luftwiderstand zu schleudern.
@TimB: Ja. Es ist eine Fehlbezeichnung, aber der übliche Versuch, sie auszurotten, insbesondere wenn kein praktischer Ersatz vorhanden ist, der korrekt ist, ist ein vergebliches Unterfangen. Jeder weiß, was du meinst, jeder weiß, dass es eine Fehlbezeichnung ist, fast niemand kümmert sich darum. Ähnlich wie bei "Luftreibung" - diese hat zumindest einen etwas praktischen richtigen Ersatz, "adiabatische Kompression". Hier - wenn Sie versuchen, es zu bekämpfen / zu reparieren, werden Sie nur in den heiligen Krieg "Zentrifugalkraft existiert nicht" hineingezogen.
Fünfzehn antworten:
#1
+29
Rory Alsop
2013-08-17 01:56:07 UTC
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Zunächst einmal ist es wirklich keine künstliche Schwerkraft, sondern eine Radialbeschleunigung (oft als Zentripetalkraft bezeichnet) - AlanSEs Antwort auf die Frage „Größe und Drehung einer Station“ beschreibt, wie Radialbeschleunigung unterscheidet sich stark von der Schwerkraft.

Der Hauptgrund, warum dies für einige Zeit unwahrscheinlich ist, ist, dass Sie einen sehr großen Durchmesser benötigen, damit sich die Radialbeschleunigung wie die Schwerkraft anfühlt. Über 200 Meter nach seinen Berechnungen. Dies wirft einige Hauptprobleme auf:

  • Alle Materialien in die Umlaufbahn bringen. Eine Station oder ein Raumschiff mit einem Durchmesser von 200 m wiegt viel!
  • Sicheres Bauen, damit Einstiche aus Weltraummüll keine größeren Probleme verursachen.
  • Bauen eines stationären (oder gegenläufigen) Hubs für Kommunikationsantennen Für das Andocken usw. sind sich drehende Dichtungen erforderlich ... komplex und wahrscheinlich fehlerhaft.

Grundsätzlich könnten wir das tun - es wäre einfach unglaublich teuer und gefährlich.

200 Meter sind nur ein Schatten mehr als ein voll ausgestatteter [Saturn V in 111 Metern Höhe] (https://en.wikipedia.org/wiki/Saturn_V#Soviet_N1.2FL3).
@MichaelKjörling Aber Saturn V geht nicht in einem Stück in die Umlaufbahn.
Das OP hat nie 1G gesagt, nur nicht 0G, daher sind 200 m nicht unbedingt erforderlich. Sie forderten auch eine einfache Leine mit einem Gegengewicht, dh keine riesige Struktur.
In den Kommentaren unter Roberts Antwort erfahren Sie, warum Sie dafür keinen Haltegurt verwenden möchten!
Ein 200 m langer Haltegurt wäre nicht zu schwer, aber das Andocken wäre problematisch
#2
+28
geoffc
2015-08-26 18:28:56 UTC
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Es ist schlimmer als das. Um wirklich eine zukünftige menschliche Besiedlung anderswo zu planen, möchten Sie nicht nur 1G-Felder, sondern 1/6, um den Mond nachzuahmen, und 1/3, um den Mars nachzuahmen.

Sie müssen in der Lage sein, Langzeitstudien durchzuführen, in denen ähnliche Proben bei 0G und anderen G-Werten verglichen werden.

Es war geplant, ein Zentrifugenunterbringungsmodul am Himmel in Richtung des Hafens von Kibo (JAXA Science-Modul) einzurichten, das jedoch aus finanziellen Gründen entfernt wurde.

Zweitens müsste eine Zentrifuge, die groß genug für Menschen ist, sehr groß sein, und das kommt für etwas so Kleines wie ISS grundsätzlich nicht in Frage. Eine Zentrifuge zum Ausführen von Experimenten an Mäusen oder kleinen Gegenständen führt zu einem weiteren Problem. Vibration. Dies kann andere Experimente auf der ISS beeinflussen, die auf 0G basieren. Die ISS ist keine großartige 0G-Einrichtung, zu viele verdammte Menschen bewegen sich ständig und stoßen gegen die Wände, und alle Höhenanpassungen.

Das Space Sciences Institute unter der Leitung von Gary Hudson (Of Roton Fame) drängt auf die Finanzierung einer weltraumgestützten Zentrifugenanlage.

Kurze Antwort auf warum? Geld.

Das CAM sitzt jetzt draußen im Regen :( https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifuge_Accommodations_Module
Ich denke nicht, dass der erste Punkt wirklich gültig ist. Eine Station, die sich schnell genug dreht, um 1 g an der Außenseite zu haben, würde eine künstliche Schwerkraft des Mondes / Mars näher am Hub haben. Zumindest wären diese Ebenen über die Speichen zugänglich, die sie zusammenhielten. Wenn mehr Volumen benötigt würde, könnten zusätzliche Ringe auf diesen Ebenen gebaut werden. oder in einem soliden Zylinderdesign wären es nur innere und äußere "Böden".
@DanNeely Dies ist ein Entwurf für eine Station, die enorm größer als die ISS ist.
#3
+22
wheeler
2015-08-27 11:52:14 UTC
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Ich habe das Gefühl, dass den anderen Antworten ein grundlegender Designtreiber der ISS fehlt. Im Gegensatz zu Raumstationen wie der rotierenden von Braun-Station oder dem Stanford Torus war die ISS primär als wissenschaftliche Raumstation und nicht als Freizeitaußenposten im Weltraum konzipiert.

Mikrogravitation (in Tatsache ist, dass es auf der ISS kein absolutes Null-G gibt, aber ein sehr kleines Kraftdifferential (siehe MrPaulch-Kommentar) ist das große einzigartige Merkmal, das die ISS von jedem anderen menschlichen Labor unterscheidet. Keine Mikrogravitation würde die ISS aus wissenschaftlicher Sicht mehr oder weniger unnötig machen.

Daher war nie beabsichtigt, eine ganze rotierende Raumstation zu bauen. Natürlich ist Geld ein zweiter Grund (es ist immer ein Grund), aber wenn Geld ein echtes Problem ist, wäre die ISS niemals gebaut worden. Der Bau einer internationalen Raumstation war keine wirtschaftliche oder wissenschaftliche Entscheidung, sondern hauptsächlich eine politische Entscheidung.

Eine Station mit einem Modul in der Mitte und einem sich drehenden Außenteil hätte jedoch Mikrogravitationsexperimente ermöglicht. Andere haben darauf hingewiesen, dass dies wahrscheinlich auch Zeit und damit Geld gespart hätte, da Astronauten nicht 2 Stunden pro Tag mit dem Training verschwenden müssten. Ich würde auch annehmen, dass das Ausprobieren einer solchen falschen Schwerkraft von wissenschaftlichem Interesse ist, wie wir es uns für eine Marsmission und später für große Weltraumbasen wünschen könnten.
ISS als diplomatisches Projekt. In dieser Hinsicht war es vielleicht sehr erfolgreich? Nachdem es diesen Konflikt zwischen Russland und dem Westen um die Krim gibt, ist die ISS von jeglichen Sanktionen befreit. Beide Seiten sind entscheidend voneinander abhängig. Man könnte Lebensmittelimporte und so was boykottieren. Das Abschalten der Raumstation würde jedoch sowohl für die russischen als auch für die Raumfahrtprogramme der NASA und der ESA den Tod bedeuten. So finden sie doch einen Weg, miteinander auszukommen. Das ist gut.
Auf jedem zweiten Jahrmarkt gibt es eine Zentrifuge, so dass die wissenschaftlichen Erkenntnisse über eine andere künstliche Schwerkraft die Kosten meines Erachtens nicht rechtfertigen würden. Sie haben Recht mit Ihrem Kommentar zum Zentralmodul. Die anderen Antworten hier sind nicht falsch. Sie erwähnen jedoch nicht, dass eine künstliche Schwerkraft niemals ein Designtreiber der ISS war. Sie könnten auch darüber diskutieren, ob es wichtiger ist, das Verhalten des menschlichen Körpers in der Schwerelosigkeit zu verstehen, als Zeit und Geld zu sparen, wenn Sie keine Übungen machen.
@AdamSmith Es ist nicht so einfach, wie es sich anhört - Reibung wäre ein realer Faktor, daher würden die beiden Teile der Station versuchen, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen - Sie brauchen wirklich mindestens zwei Räder, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen, und selbst dann es ist nicht so trivial wie es sich anhört - selbst bei sehr hochwertigen Lagern usw. würde es im "statischen" Teil der Station zu erheblichen Vibrationen kommen, die die Experimente stören würden. Es lohnt sich wirklich nicht für eine Station, die zur Untersuchung der Schwerelosigkeit entwickelt wurde.
Deshalb mag ich den Begriff * Mikrogravitation * nicht. Sie schreiben, dass "... es noch eine kleine Gravitationskraft gibt. [Auf der ISS]". Das ist eine irreführende Aussage. Die von der Erde auf die ISS ausgeübte Gravitationskraft beträgt etwa 90% der auf irgendjemanden an der Oberfläche ausgeübten Schwerkraft. Die Mikrogravitation beschreibt die Erfahrung von Schwerelosigkeitskörpern auf der ISS aufgrund ihrer Orbitalbewegung. Ich würde vorschlagen, dass Sie dies in Ihrer Antwort klarstellen.
Ich sehe keine Notwendigkeit für Zentrifugen und "Ringdesign" und dergleichen, um eine zentripetale Pseudogravitation zu erreichen. Nehmen Sie zwei Körper, lassen Sie sie sich mit einem geeigneten Radius um ein gemeinsames Zentrum drehen und verbinden Sie sie mit einem Seil oder einer Konstruktion. Platzieren Sie Wohn- und Arbeitsmodule an einem Ende und Bereitstellungsmodule und Sonnenkollektoren am anderen. Selbst raumfahrende Langzeitfahrzeuge könnten mit einem solchen System problemlos ausgestattet werden. Es ist eher eine Entscheidung von a) ist es aus wissenschaftlicher Sicht erwünscht und b) würde jemand Geld dafür ausgeben.
@MrPaulch Sie haben Recht, meine Aussage war irreführend. Ich habe auf Ihren Kommentar verwiesen.
@Luaan: Dies ist der eigentliche Punkt. Der Versuch, eine Spinnstation und eine Mikrogravitationsumgebung in einem Gefäß zu kombinieren, ist ein Kostenrezept. Jeder langfristige Lebensraum (kein Labor) muss rotieren, ist aber kein Labor. Wirklich könnten die Laborexperimente aus der Ferne durchgeführt werden. Die eigentliche Frage ist, ob ein Schwimmbad am Schwerpunkt des Lebensraums errichtet werden kann: Eine solche Erfahrung könnte genug von den Reichen überzeugen, um den Lebensraum zu finanzieren ...
@syck Es wurde zum Beispiel für eine Mars-Expedition vorgeschlagen - es ist völlig nutzlos, wenn Sie eine frei fallende Umgebung * wollen *, da es keinen Ort ohne "Schwerkraft" gibt. Aber selbst auf einem interplanetaren Raumschiff wird es nicht sehr gut funktionieren - Sie benötigen immer noch Ihre Triebwerke für die Kurskorrektur usw. Hin und wieder müssten Sie die Rotation stoppen, die beiden Teile zusammenbringen und Ihre Kurskorrektur durchführen und wieder hochdrehen - und anders als beim zweirädrigen Design benötigen Sie Triebwerke für die Spin-Ups und Spin-Downs. Es ist nicht so praktisch, wie es scheint, wenn Sie etwas Flexibles brauchen.
@MrPaulch Deshalb bemühe ich mich sehr, * Freifallumgebung * anstelle von * Schwerelosigkeit * oder * Schwerelosigkeit * zu verwenden. "Freefall Environment" ist viel näher an dem, was es tatsächlich ist, ohne auf alle Details einzugehen. "Schwerelosigkeit" oder "Mikrogravitation" ist die umgangssprachliche Art, das resultierende Verhalten von Objekten in dieser Umgebung zu beschreiben. Sie können genau das gleiche Verhalten von Objekten erzielen, im Allgemeinen kurz gesagt, in Umgebungen, in denen Menschen im Allgemeinen überhaupt nicht mit Schwerelosigkeit in Verbindung gebracht werden, z. B. in einem Aufzug oder in einem [Flugzeug] (https://en.wikipedia.org/wiki/Reduced) -gravity_aircraft).
#4
+15
Max Williams
2015-08-27 20:46:04 UTC
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Was bisher nicht erwähnt wurde, sind die zusätzlichen Probleme, die durch die Schwerkraft verursacht werden : Die Schwerkraft ist nicht nur ein teurer und unbequemer Luxus, sondern bringt auch Probleme mit sich. (In dieser Antwort werde ich nur "Schwerkraft" sagen, um eine konstante Kraft entlang einer Achse zu bezeichnen, egal ob diese real oder simuliert ist.)

Zugänglichkeit

In Null-g können Sie Holen Sie sich irgendwo auf dem Schiff, indem Sie dort drücken / ziehen / driften. In der Schwerkraft können Sie nicht, es sei denn, es ist alles so kompakt, dass Sie alles erreichen können, indem Sie an einer Leiter hängen oder einfach nur stehen und nach oben greifen. Selbst wenn Sie alles erreichen können, kann es sein, dass Sie es nicht aus dem richtigen Winkel erreichen können, um es am einfachsten zu verwenden. In Null-g können Sie jede Oberfläche mit "Zeug" bedecken und müssen sich keine Gedanken darüber machen, in welchem ​​Winkel sich Menschen befinden, wenn sie es benutzen, da sie sich immer nur selbst drehen können.

Unfälle

Plötzlich können Sie eine Leiter herunterfallen oder etwas auf einen anderen Astronauten fallen lassen. Dies ist bei Null-g kein Problem.

Konsistenz

Die meisten Raumstationen sind lange Zylinder, möglicherweise mit einigen verzweigten Zylindern. Wo hätten Sie die Schwerkraft in dieser Situation? Wäre es parallel zur Längsachse des Schiffes, also klettern Sie auf und ab, um das Schiff zu durchqueren? Oder parallel zur Seitenachse, so dass Sie auf der Seite eines Zylinders stehen und um ihn herumgehen, als ob alles flach auf der Erde liegen würde? In jedem Fall ist es schwierig, eine konsistente Zentrifugalkraft (oder ist es zentripetal? Ich kann das nie bekommen) über die gesamte Raumstation zu erreichen. Je weiter Sie von der Rotationsachse entfernt sind, desto mehr wird es sich anfühlen, als würden Sie gegen die Wände fallen.

Andocken

Das Andocken mit sich drehenden Dingen ist so viel schwieriger. Der Andockpunkt kann nur funktionieren, wenn er sich in der Mitte der Drehachse befindet, was einige zusätzliche Einschränkungen für das Design und die Anordnung der Station mit sich bringt. Die Notwendigkeit, die Rotation anzupassen, erhöht auch die Komplexität des Andockens, was wahrscheinlich gefährlich genug ist.

#5
+6
areologist
2013-08-17 11:02:00 UTC
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Es gibt Papiermissionen, die eine Leine und eine simulierte Schwerkraft in der Hab beinhalten, aber die einzigen langfristigen Aufenthalte im Weltraum waren in LEO. Die ISS wurde als Mikrogravitationsforschungseinrichtung konzipiert, daher gibt es wenig Motivation für ein rotierendes Design. Es gab ein japanisches Zentrifugenmodul, das entwickelt, aber nie auf den Markt gebracht wurde ( Centrifuge Accommodations Module). Es gab auch eine aufblasbare Schlafzentrifuge, über die gesprochen wurde.

Mars Direct ist ein berühmtes Missionsdesign, das als rotierendes angebundenes Raumschiff in den Sinn kommt. Wenn nur solche Missionen in den neunziger Jahren verfolgt worden wären.
#6
+6
Doug Warren
2015-08-26 19:48:17 UTC
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Weil das Hinzufügen von Zentripetalkraft alles komplizierter und teurer macht und es bereits so schwierig und teuer ist, alles und insbesondere Menschen in den Weltraum zu bringen, dass es nur ein Nichtstarter war. Da die Menschen einen relativ kurzen Aufenthalt in Zero-Gee mit wenigen dauerhaften gesundheitlichen Auswirkungen überleben können, ist es einfacher, die Besatzung auszublenden, als sich Sorgen zu machen, dass eine Billionen-Dollar-Raumstation in zwei Hälften zerbricht, weil sich ein Teil des künstlichen Schwerkraftsystems festsetzt / p>

Ich erinnere mich, dass ich über einige Experimente in dieser Richtung gelesen habe. In The Case for Mars schlug der Autor vor, das Schiff mit einem langen Seil an einem Gegengewicht zu befestigen und diese Baugruppe für die Schwerkraft zu drehen. Ich glaube, er hat eine frühere Mission zitiert, bei der sie das als Experiment versucht hatten, und das Kabel schmolz oder so, möglicherweise weil sie zu viel Strom darüber schickten.

Dieser letzte Teil wäre Zubrins Idee, eine verbrauchte Oberstufe als Gegengewicht zu verwenden. Der Tether-Teil, auf den Sie sich beziehen, war [in LEO ausgeführt] (http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/wtether.html). Elektrischer Strom, der schließlich abbrach, war ein Umwelteffekt (Plasmaaufbau), nicht absichtlich.
@TildalWave Wow. Nachdem Sie Ihrem Link gefolgt sind, scheint es eines der eigentlichen Ziele der Mission zu sein, zu sehen, ob Sie den Haltegurt als elektrischen Generator verwenden können. Das scheint mir, als würde ich den Karren vor das Pferd stellen. Es ist wie bei einer Gruppe von Wissenschaftlern des 19. Jahrhunderts, die versuchen, die Machbarkeit des Verbrennungsmotors zu bestimmen, aber aus irgendeinem Grund bestehen sie darauf, alle ihre Experimente an U-Booten durchzuführen.
@DougWarren Ich denke, der Grund dafür ist, dass das Tether, da die Umlaufgeschwindigkeit so hoch ist, viel mehr Strom erzeugen könnte als auf der Erde.
@DougWarren Es ist nicht so komisch. Sicher, es wäre verständlicher, bevor Photovoltaik eine Sache wäre (das war eine große Überraschung für Science-Fiction-Autoren :)), aber trotzdem könnte es zum Beispiel sehr nützlich sein, um Strom für eine Sonde um Jupiter zu erzeugen. RTGs haben ihre Probleme - beispielsweise die Langlebigkeit und die Verwendung radioaktiver Materialien (Raketenstarts schlagen ab und zu fehl, wissen Sie).
#7
+3
Robert Walker
2014-02-12 17:49:47 UTC
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Eigentlich ist es nicht gefährlich, wenn die Leine zumindest bricht: Das Raumschiff würde mit nur wenigen Meilen pro Stunde auseinander fliegen und sich leicht wieder zusammensetzen. Und die Leine muss nur stark genug sein, um das Gewicht des Lebensraums unter der Schwerkraft zu halten. Kein super Material, genau wie die Kabel, die man an Kränen hat.

Außerdem könnten Sie mehrere kleinere Streben wie eine Hängebrücke haben. Ich schlug hier die Idee eines Rohrs vor, das Sie mit internen Streben zusammenrollen können, sodass es auch als Verbindungsmöglichkeit für die beiden Module dient und möglicherweise auch, wenn es breit genug ist. Gewächshausraum für Pflanzen.

Vielleicht gefällt Ihnen mein Blog-Beitrag über all das.

Wenn eine Leine bricht, besteht eine Gefahr darin, dass die Leine selbst zurückpeitscht und das Raumschiff beschädigt.
@Hobbes Aber die Drehzahl würde nur wenige Meter pro Sekunde betragen, und die Leine ist leicht. Man könnte auch so etwas wie eine Luftstrahlleine verwenden. Eine Kollision mit einem Objekt, das groß genug ist, um eine breitere Leine zu durchtrennen, ist äußerst unwahrscheinlich und würde eine Raumstation mit Mikrogravitation ohnehin töten.
Der Haltegurt steht unter Spannung, die dem Gewicht der Station bei 1 G entspricht. Aufgrund seiner Elastizität ist im Kabel potenzielle Energie gespeichert. Dies bedeutet, dass ein Kabel unter mehreren Tonnen Spannung unabhängig von der Drehzahl der Station heftig reißt.
Für 200m Radius und 2 Umdrehungen pro Minute bekomme ich; (2 * 200 * pi) m / Umdrehung * 2 Umdrehung / min * 60 min / h = 150 km / h. Ich würde daraus keine EVA machen wollen.
@LocalFluff Das erste (und einzige) Suchergebnis für "Air Beam Tether" ist Ihr Kommentar. Was ist ein Luftstrahlband?
Die Idee des Luftstrahl-Haltegurts stammt aus diesem Artikel von Joe Carroll - und er ist dafür verantwortlich, Kabel in den Weltraum zu schicken, und einige haben ihn gebrochen, sodass er ein oder zwei Dinge über kaputte Kabel weiß. Ich habe noch kein AG-Experiment durchgeführt, aber er hält es für machbar
Mit der brechenden Leine - auf der Erde, wenn ein Seil reißt - sind die beiden Enden fixiert oder jemand steht auf dem Boden oder so. Im Weltraum ist es anders, man würde keine "Peitsche zurück" bekommen, glaube ich nicht. Eher eine leichte Leine, die im Weltraum herumwedelt. Das Hauptrisiko besteht darin, dass die plötzliche Lastverschiebung ein Solarpanel vom Raumschiff abreißen könnte, und er schlägt vor, dies zu beheben, indem die Panels nach außen hängen. Andererseits sind die Solarmodule normalerweise auf Halterungen montiert, die stark genug sind, um sie zum Testen nicht nur im Weltraum, sondern auch auf dem Boden auszudehnen. Es ist von höchstens 1 g bis 0 g
Sie würden auf jeden Fall eine Peitsche zurückbekommen, wie @Hobbes kommentierte. Die Physik hört nicht auf, nur weil Sie sich im Weltraum befinden.
Das Ding ist auf der Erde, wenn ein Seil reißt, dann passiert die Peitsche zurück, weil beide Enden am Boden verankert sind. Wenn ein Seil im Raum bricht, ist kein Ende verankert. Es ist ein bisschen so, als ob Sie einen Stein an einem Seil um Ihren Kopf drehen und dann das Seil loslassen. Das Seil peitscht den Stein nicht zurück. Stattdessen fliegen beide zusammen los. Das Seil kräuselt sich nur ein bisschen. Wenn Sie ein Seil herumwirbeln und es in der Mitte bricht, erhalten Sie eine Peitsche zurück auf Ihre Hand, weil Sie verankert sind, aber der Stein bekommt keine, weil es nicht ist. Ich hoffe das ist jetzt klarer.
#8
+3
Mick Wagner
2018-01-09 13:22:07 UTC
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Tatsächlich ist die rotierende Raumstation in "2001" eine ziemlich genaue Wiedergabe der benötigten Größe und Rotationsgeschwindigkeit. Keine zentrale Nabe, um die gedreht werden kann - daher keine Dichtungen oder Lager, die beschädigt werden könnten - und eine große zentrale Andockbucht. Natürlich sollte beachtet werden, dass die fiktive Raumstation Teil eines größeren Transportsystems zum und vom Mond ist; also gibt es das. Was den Versuch betrifft, die Schwerkraft in einer langfristigen Weltraummission mit zentripetaler Kraft zu simulieren, ist dies aus den bereits aufgeführten Gründen etwas schwieriger, aber es scheint mir, dass es eigentlich keinen Grund gibt, warum sich das gesamte Raumschiff nicht drehen könnte es ist im Wesentlichen eine echte "fliegende Untertasse".

#9
+2
user23816
2018-02-27 23:42:18 UTC
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Lassen Sie uns zunächst kein Strohmann-Argument aufstellen, bei dem es sich entweder um 1 g Schwerkraft oder 0 g handeln muss. Die Hauptnachteile von 0-g als Lebens- und Arbeitsumgebung sind Kreislaufmuskelatrophe (und Probleme mit der Körperflüssigkeit) und Zeitverlust beim Befestigen jedes Objekts. Vielleicht gibt es einen Sweet-Spot bei 0,5 g, 0,3 g usw. Nennen wir diesen Schwerkraftfaktor f.

Die Formel, die den Radius r einer trommelartigen Struktur bestimmt (gegeben f und T. ist die Rotationsperiode):

9,8 f = V ^^ 2 / r (V ist die Tangentialgeschwindigkeit am äußeren Rand der Trommel) 9,8 f = (2 pi r / T) ^^ 2 / r 9,8 f = 39,5 r / T ^^ 2 r = 9,8 f T ^^ 2 / 39,5 = 0,2482 f T ^^ 2

oder, wenn wir den Radius angeben und nach der Rotationsperiode T auflösen möchten:

T = sqrt (r / .2482 f)

Stellen wir uns eine Trommelstruktur vor mit einem Radius von 30 m und einer künstlichen Schwerkraft von 0,5 g. Wie lange dauert eine Umdrehung? 15 Sekunden.

Die "Ansicht" aus dem Fenster wäre zu desorientiert, um sie anzusehen, sodass die Ansicht von der Brücke auf Großbildschirmen angezeigt wird, auf denen die Drehung in den Grafiken aufgehoben ist.

Eine große Herausforderung wäre es, alle Baumaterialien in die Umlaufbahn zu bringen ... zum Beispiel eine Glasfaser-Epoxid-Nabe und Speichen. Eine zweite große Herausforderung wäre es, die Trommel in einer perfekt ausbalancierten Rotation zu halten (wie dies beim Auswuchten eines Reifens der Fall ist). Wenn das Gleichgewicht nicht stimmt, wird die Illusion einer konstanten Schwerkraft gebrochen, und die Astronauten spüren, wie ihr Gewicht ständig wackelt (alle 15 Sekunden). rotierender Docking-Port auf der Mittelachse. Das Andocken auf diese Weise wäre für Astronauten, die unter Schwindel leiden würden, unangenehm. Es gibt andere Docking-Designs, die eine tangentiale Erfassung beinhalten, die unter algorithmischer Steuerung möglich wäre, aber erfordern würde, dass die Trommel ein dynamisches Ballastsystem für ein schnelles Ausbalancieren hat.

#10
+2
ZeroG
2018-03-17 02:32:57 UTC
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Ich denke, die Eu: CROPIS-Mission des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) könnte die erste sein, die die Rotation wirklich als künstliche Schwerkraft nutzt.

http://www.dlr.de/dlr/ de / desktopdefault.aspx / tabid-10081 / 151_read-17874 / # / gallery / 23027

Im inoffiziellen Skylab 500 liefen Astronauten um einen Speicherring. Das gab ihnen 0,5 Gee an den Füßen und mindestens 0,25 Gee am Kopf. Das resultierende Drehmoment störte die Ausrichtung des Solarteleskops, so dass die Praxis nicht fortgesetzt wurde. Bringen Sie für eine ähnliche Gelegenheit einen BA330 an der ISS an, und es ist auch Platz für eine Zentrifuge mit einem Radius von 3 m. Es könnte auch ein guter Ort für Toiletten und andere Klempnerarbeiten sein. JAXA hat eine 1-gee-Maus-Studie in KIBO https://www.nature.com/articles/s41598-017-10998-4 abgeschlossen und plant teilweise gee-Experimente.
#11
+1
Eric Volpiano
2018-03-23 02:23:13 UTC
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Ballance-Probleme würden sich ständig ändern, je nachdem, wer / was wo und wann war. Aufgrund dessen würde sich die Umlaufbahn und / oder der Weg durch den Raum aufgrund des Ungleichgewichts ständig ändern.

Eine gewisse Kontrolle müsste verhindern, dass es funktioniert, aber interne Bewegungen können die Umlaufbahn nicht ändern.
#12
  0
LocalFluff
2015-04-17 05:29:41 UTC
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Die Schwerelosigkeit ist in kürzeren Zeiträumen wie einigen Wochen nicht schädlich. Keine Weltraumbehörde hat Pläne, Menschen auf eine langfristige Mission zu schicken, beispielsweise auf eine Mission jenseits des Mondes. Auch keine Pläne, Menschen lange in der Mondgravitation bleiben zu lassen. Die simulierte Schwerkraft kann also von niemandem verwendet werden.

Die ISS ist ein Schwerelosigkeitslabor und setzt Astronauten absichtlich 6-12 Monate lang dafür aus. Es ist ein medizinisches Experiment mit Menschen, um genau herauszufinden, wie die Gesundheit der Astronauten zerstört wird und ob sie sich auf der Erde davon erholen können. Obwohl die Schwerelosigkeit das einzige Gesundheitsproblem ist, das die Menschen auf der Erde nicht plagt, hofft die medizinische Gemeinschaft, dass diese Art von Experimenten eines Tages etwas entdecken wird, das für die Humanmedizin im Allgemeinen nützlich ist. (Die ISS kostet nur ungefähr so ​​viel wie die gesamte Krebsforschung, die jemals durchgeführt wurde. Vielleicht lohnt es sich also, nach einer zufälligen Entdeckung zu suchen?)

Ich nehme an, Sie zählen beispielsweise nicht die geplante Marsmission der NASA Mitte der 2030er Jahre hier. Auch die ISS ist nicht * primär * ein medizinisches Experiment.
@NathanTuggy Ich habe seit 20 Jahren nichts mehr von einer NASA-Mission zum Mars gehört. Haben Sie einen Namen für diese Mission oder den Hauptermittler dieser Mission und über welches Budget verfügt er / sie? Die ISS als primär Schwerelosigkeitsstation konkurriert nur mit ihrer Verwendung als Erdbeobachtungsstation.
Mikrogravitation, ja. Medizinische Experimente am Menschen, nicht so sehr. (Nicht, dass das kein kleiner Teil davon ist, nur, dass es nicht in der Nähe des Hauptfokus liegt.) Was die bemannte Mars-Mission betrifft: https://www.nasa.gov/content/nasas-orion-flight-test-and -die-Reise zum Mars / index.html # .VH62pTGVJK8
#13
  0
A. Flowers
2016-12-07 10:41:55 UTC
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Die Anwendung von Zentripetalkraft ist eine sehr praktikable Lösung. Der Grund dafür, dass kein aktuelles Raumschiff Rotation für die künstliche Schwerkraft verwendet, liegt darin, dass bisher keine oder derzeit geplante Raumfahrt lang genug ist, um dies zu erfordern.

#14
  0
Ragnar Von Lodbrok
2018-01-09 23:58:21 UTC
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sehen Sie sich diese an:
1966, erstes Experiment mit Radialbeschleunigung / Zentripetalkraft von Gemini XI (11) unter Verwendung eines Haltegurts ( Youtube-Referenz)
1996, Experiment mit angebundenem Satellitensystem während STS-75 ( Youtube-Referenz).

Ich habe die Probleme gelesen, bin mir aber immer noch nicht sicher, warum sie nicht versucht haben, dies zu verbessern. Die Kosten können aufgrund der primären sekundären &-Sicherungsmodule, der Notwendigkeit, die Lebenserhaltung zu duplizieren, der Docking-Probleme usw. höher sein. Alternative zu verbessernde Funktionen können jedoch sein: (dynamisches / variables) Gegengewichtsmodul, verstrebte Module mit Mittelteil zum Andocken, ...

#15
-2
LazyReader
2020-05-25 08:00:03 UTC
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Die Zentrifugalkraft, die die Schwerkraft simuliert, ist nicht dasselbe wie die künstliche Schwerkraft. Trotzdem hat die NASA eine Weile mit induziertem Gewicht experimentiert. Ein Grund ist, "Erdgravitation" zu erzeugen, man müsste entweder eine wirklich große Zentrifuge mit einer bescheidenen Rotationsgeschwindigkeit bauen; eine unerschwinglich teure Sache. Oder bauen Sie eine kleine, müssten sich aber sehr schnell drehen, die Orientierungslosigkeit und der Schwindel würden jede Astronautenbewegung krank machen. enter image description here Insbesondere bei einer Zwillingsmission drehten sie ihr Fahrzeug mit einem angebundenen Objekt um Schwerkraft simulieren, wenn auch weniger als 1/100 normales g. Ein weiterer Grund, warum sich die NASA nicht darum kümmert, ist, dass Null g genau die Umgebung ist, die sie sich sowieso für verschiedene wissenschaftliche Experimente wünschen. Zellwachstum, Pflanzenkultivierung, Kristall, Arzneimittelherstellung, künstliche Materialien usw. Bestimmte molekulare und atomare Bindungen und bestimmte chemische Prozesse sind nur ohne Schwerkraft erreichbar. Die NASA postuliert jedoch ein Modul, das verschiedene Gs im Weltraum an Bord der Station erzeugen würde . Ein solches Modul wurde Anfang der 2000er Jahre gestrichen, als das ISS-Budget nach einem Unfall in Columbia schrumpfte.

"-1", weil dies die Frage "Warum dreht sich kein Raumschiff für künstliche Schwerkraft?" Nicht beantwortet. Wenn Sie jedoch Folgendes erweitern: "Ein solches Modul wurde Anfang der 2000er Jahre abgebrochen, als das ISS-Budget nach einem Unfall in Columbia schrumpfte." Vielleicht können Sie daraus eine hervorragende Antwort machen!


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