Wäre es nicht sinnvoll auch in kleineren Höhen wie z.B. 500 km, 1000km, etc Stationen zu bauen? Dort ist man dann zwar nicht schwerelos, aber es wäre z.B. möglich kleine Shuttles, oder Satelliten dorthin zu transportieren, die von dort aus mit einem kleinen Antrieb in einen Orbit "fallen".
Außerdem wäre es ein wesentlich besseres Touristenziel mit nur wenigen Stunden Reisezeit.
Aber vermutlich würde dann das Gegengewicht größer ausfallen müssen :/
Hauptgrund dürfte die Geostationäre Umlaufbahn in ziemlich genau dieser Höhe sein. Damit hält sich die Station "von selbst" über dem Punkt auf der Erde, wo der Lift verankert ist.
Nun, eine Station auf einer Höhe von 36000 km befindet sich auf einem geostationären Orbit, das bedeutet, dass sie immer genau über einem bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche ist. Das ist sehr praktisch für einen "Aufzug". Wäre die Station in einem niedrigerem Orbit, wie z.B. die ISS, dann bewegt sie sich schneller als die Erdumdrehung, was einem Aufzug unmöglich macht.
Die "gefühlte" Schwerelosigkeit beginnt schon etwa ab 100 km. (siehe SpaceShipOne)
ben.gr schrieb:
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> Nun, eine Station auf einer Höhe von 36000 km befindet sich auf einem
> geostationären Orbit, das bedeutet, dass sie immer genau über einem
> bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche ist. Das ist sehr praktisch für
> einen "Aufzug". Wäre die Station in einem niedrigerem Orbit, wie z.B. die
> ISS, dann bewegt sie sich schneller als die Erdumdrehung, was einem Aufzug
> unmöglich macht.
Er meinte sicherlich Zwischenstationen auf niedrigeren Höhen.
> Die "gefühlte" Schwerelosigkeit beginnt schon etwa ab 100 km. (siehe
> SpaceShipOne)
Die beginnt schon bei einer Trittleiter... nur halt sehr kurz.
Ich persönlich glaube, dass so ein Fahrstuhl leider nicht realisierbar ist, da es eine Menge Schrott im Orbit gibt, der mit >20.000 km/h mit dem Strang kollidieren könnte. Die ISS kann ausweichen, der Fahrstuhl aber nicht.
Diese 96.000 km lange Peitsche würde außerdem mit den Satelliten im Friedhofsorbit des GSO > 36.000 km kollidieren. Da oben müsste erstmal gründlich aufgeräumt werden und allein das ist schon eine äußerst Zeit- und Kostenaufwendige Angelegenheit...
lerigau schrieb:
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> Hauptgrund dürfte die Geostationäre Umlaufbahn in ziemlich genau dieser
> Höhe sein. Damit hält sich die Station "von selbst" über dem Punkt auf der
> Erde, wo der Lift verankert ist.
Das ist korrekt, aber warum sollte es keine Zwischenstationen auf anderen Höhen geben? Braucht man dann eben ein entsprechend größeres Gegengewicht um Seilgewicht und die Zwischenstationen auszugleichen.
ben.gr schrieb:
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> Die "gefühlte" Schwerelosigkeit beginnt schon etwa ab 100 km. (siehe
> SpaceShipOne)
Blödsinn. In der Höhe ist der Unterschied zur Gravitation auf Meereshöhe im einstelligen Prozentbereich. Schwerelosigkeit wird lediglich dadurch erzeugt, dass der Flieger auf die Erde zurückfällt. Gilt im übrigen auch für die ISS - die stürzt auch ständig, fällt aber an der Erde vorbei. Bitte mal bei Wiki klug machen, was ein Orbit ist, und wie man die Auswirkungen der Schwerkraft in einer bestimmten Höhe berechnet.
ben.gr schrieb:
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> Nun, eine Station auf einer Höhe von 36000 km befindet sich auf einem
> geostationären Orbit, das bedeutet, dass sie immer genau über einem
> bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche ist. Das ist sehr praktisch für
> einen "Aufzug". Wäre die Station in einem niedrigerem Orbit, wie z.B. die
> ISS, dann bewegt sie sich schneller als die Erdumdrehung, was einem Aufzug
> unmöglich macht.
Sie würden sich in keinem Orbit befinden, sondern als Zwischenstation mit geringer Schwerkraft anbieten. Das heißt ja nicht, dass es die Station im geostationären Orbit bzw. Gegengewichte weiter draußen nicht mehr geben müsste um das System im Gleichgewicht zu halten. Im geostationären Orbit ist es lediglich am günstigsten eine Station an das Kabel zu klemmen, weil sie keinerlei Kraft auf das Kabel ausüben würde.
>
> Die "gefühlte" Schwerelosigkeit beginnt schon etwa ab 100 km. (siehe
> SpaceShipOne)
Nein, "gefühlte" Schwerelosigkeit bekommt man in jeder Höhe hin. Man nennt das auch den freien Fall. Echte Schwerelosigkeit bekommt man wenn man sich nicht in der Nähe von Massen aufhält. Da sich das Kabel in Erdnähe langsamer als die entsprechende Orbitalgeschwindigkeit bewegt, würde man in einem Aufzug noch sehr lange Schwerkraft spüren. In einer Station auf 200 km Höhe würde man immer noch 94% seines Meeresspiegelgewichts wiegen. In 1000 km Höhe sind es immer noch fast 75%. Man würde als locker in so einer Station herumlaufen können und sich nur ein bisschen leichter fühlen ... mit tollem Blick auf die Erde ;-)
Edit: man würde etwas weniger wiegen, da man durch die Zentrifugalkraft ja nach oben gedrückt wird. Auch im geostationären "Nicht-Orbit" (also wenn man still stehen würde), hätte man immer noch 30% seines Gewichts.
1 mal bearbeitet, zuletzt am 23.02.12 17:53 durch Sebbi.
Wenn die fette Station im geostationären Orbit ist, sorgt das schon mal für einen Großteil der nötigen Stabilität. Denn die bleibt "freiwillig" genau da wo sie ist; eben fast wie ein Satellit. Die ganzen Stabilitätsprobleme bekommt man nur wegen des Kabel nach unten. Jedes Objekt auf einem Drehradius unterhalb der Station wird sich schneller bewegen wollen und immer nach "vorne" ziehen.
Deswegen braucht man das Gegengewicht, und das will man sicher so klein wie möglich halten, weil das nämlich selbst auch nicht stabil ist, sondern immer nach "hinten" ziehen will, weil es auf seiner Bahn langsamer sein müsste.
Das ist alles unglaublich komplex, weil sich jedes Teil am Seil wie ein Satellit verhält, der eigentlich seine ganz eigene Drehgeschwindigkeit um seine Erde haben will.
nobs schrieb:
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> Wenn die fette Station im geostationären Orbit ist, sorgt das schon mal für
> einen Großteil der nötigen Stabilität. Denn die bleibt "freiwillig" genau
> da wo sie ist; eben fast wie ein Satellit.
Ein Objekt in einem geostationären Orbit wiegt genauso viel, wie jedes andere Objekt in jedem anderen Orbit: Nichts. Die Masseträgheit mag helfen, aber wesentlich sinnvoller ist ein Gewicht oberhalb des geostationären Orbits - oder aber einfach ein wesentlich längeres Seil.
> Die ganzen Stabilitätsprobleme
> bekommt man nur wegen des Kabel nach unten. Jedes Objekt auf einem
> Drehradius unterhalb der Station wird sich schneller bewegen wollen und
> immer nach "vorne" ziehen.
o_O
Das ist so falsch, das nicht mal das Gegenteil stimmt. Wieso sollte das Kabel unterhalb der Station im geostationären Orbit sich denn schneller bewegen? Gibt es da irgendwelche "Bewegen-wollen"-Gesetze der Masseträgheit, die mir entgehen? Wenn Du aus nem Flugzeug in 1.000 Meter Höhe springst, fängst Du dann auch an, über die Erdoberfläche zu rasen? Das Seil hat doch einen bestimmten Impuls, warum sollte dieser Impuls verloren gehen oder erhöht werden? Das Kabel verspürt nur einen "Drang", nämlich den, auf die Erde zu stürzen. Je tiefer das Kabel kommt, um so höher dürfte dabei die Geschwindigkeit in Relation zur Erdoberfläche werden; die absolute Geschwindigkeit jedoch bleibt gleich. Insgesamt betrachtet treten natürlich Verwindungskräfte auf, aber die sind zu vernachlässigen (nicht aber zu ignorieren im Rahmen der Stabilisierung des ganzen).
> Deswegen braucht man das Gegengewicht, und das will man sicher so klein wie
> möglich halten, weil das nämlich selbst auch nicht stabil ist, sondern
> immer nach "hinten" ziehen will, weil es auf seiner Bahn langsamer sein
> müsste.
Nein. Das ist so falsch, das ich nicht mal Lust habe, es zu erklären. Himmelhergott, einfach mal die Wiki-Artikel lesen. Vielleicht meinst Du ja sogar das richtige... aber die Wortwahl ist gruselig.
> Das ist alles unglaublich komplex, weil sich jedes Teil am Seil wie ein
> Satellit verhält, der eigentlich seine ganz eigene Drehgeschwindigkeit um
> seine Erde haben will.
Nope. Es wirken Fremdeinflüsse auf das Seil, denen muss entgegengewirkt werden, das stimmt schon. Dafür reichen aber Zwischenstationen aus, die einen Antrieb besitzen. Das Hauptproblem dürften dabei die Aufzüge sein, die das Seil hoch und runter fahren, hinzu kommen noch Sonnenwinde und die Gravitation anderer Himmelskörper wie bspw. Mond und Sonne.
Ein Vergleichsweise simples Bild, das es erklärt, ist, ein Seil, das Du in die Hand nimmst und um Dich rum schleuderst. Frag Dich, was passiert, wenn Du das Seil loslässt, es (natürlich bei gleichbleibender Geschwindigkeit) verlängerst oder verkürzt. Du dürftest zwar keine Eigengravitation besitzen, aber es hilft Näherungsweise durchaus dem Verständnis des ganzen.
nobs schrieb:
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> Wenn die fette Station im geostationären Orbit ist, sorgt das schon mal für
> einen Großteil der nötigen Stabilität. Denn die bleibt "freiwillig" genau
> da wo sie ist; eben fast wie ein Satellit. Die ganzen Stabilitätsprobleme
> bekommt man nur wegen des Kabel nach unten. Jedes Objekt auf einem
> Drehradius unterhalb der Station wird sich schneller bewegen wollen und
> immer nach "vorne" ziehen.
>
Um Himmels Willen ... wieso sollte sich das Kabel schneller "bewegen wollen". Der optimale Ort für ein gespanntes Kabel dieser Art ist vertikal. Durch Bewegung eines Gewichts (=Aufzug) am Kabel entlang wird es eher wegen der Corioliskraft nach Hinten gedrückt. Aber wie schon gesagt, es wird zurückpendeln und die Erde entsprechend langsamer drehen.
> Deswegen braucht man das Gegengewicht, und das will man sicher so klein wie
> möglich halten, weil das nämlich selbst auch nicht stabil ist, sondern
> immer nach "hinten" ziehen will, weil es auf seiner Bahn langsamer sein
> müsste.
Irgendwie fast richtig, aber außerhalb des geostationären Orbits überwiegt an einem Objekt an einem Seil hauptsächlich die Zentrifugalkraft weshalb es nur nach außen gezogen wird. Wäre da kein Seil würde es von der Erde weg beschleunigen. Das Schlüssel ist das verdammte Seil.
>
> Das ist alles unglaublich komplex, weil sich jedes Teil am Seil wie ein
> Satellit verhält, der eigentlich seine ganz eigene Drehgeschwindigkeit um
> seine Erde haben will.
Nope ... jedes Teil am Seil verhält sich wie das Seil. Alles was am Seil hängt dreht sich nicht schneller und nicht langsamer um die Erde wie das Seil selbst. Wenn sie nicht mehr am Seil hängen würden, dann würden sie einfach herunterfallen. Wo soll diese Energie für das "haben wollen" herkommen?
Sebbi schrieb:
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> Wäre es nicht sinnvoll auch in kleineren Höhen wie z.B. 500 km, 1000km, etc
> Stationen zu bauen?
Das ist fraglich. Nicht nur, dass diese Stationen das zu tragende Gewicht und damit die Belastung des Kabels deutlich erhöhen, sie machen es auch merklich träger, wenn es irgendwelchen Trümmern ausweichen muss. Und das wird dieses Kabel oft genug tun müssen.
Die geostationäre Station indes bleibt auch ohne Kabel wo sie ist. Deshalb würde ich davon ausgehen, dass sie gar nicht fest am Kabel angebracht wird sondern so konstruiert wird, dass sie jederzeit vom Kabel an- und abdocken kann. Dann braucht sie bei Ausweichmanövern auch nicht mitbewegt werden.
Die einzige auf jeden Fall sinnvolle weitere Station befindet sich am oberen Ende des Kabels, wo ja ohnehin ein massives Gegengewicht sinnvoll ist, um die nötige Gesamtkabellänge zu verringern. Aufgrund der dort herrschenden von der Erde weggerichteten Kräfte wäre sie ein guter Ausgangspunkt für Flüge von der Erde weg.
Ihr vergesst beide, dass das kein statisches Problem ist.
Die gesamte Anlage dreht sich an einem Tag einmal um die Erde, eben mit der Erdoberfläche mit; genau das nennt man "geostationär". Alles was sich auf einem niedrigeren Orbit bewegt, muss sich schneller bewegen um stabil zu sein. Oder anders rum gesagt: es hat so nicht genug kinetische Energie um auf diesem Orbit zu bleiben. (ok: mein Fehler: es zieht dann natürlich nicht nach vorne, sondern nach unten). Anders herum das Gegengewicht-Seil: Das dreht sich nun für seinen Orbit zu schnell.
Der Punkt bleibt: Das ist kein stabiles System. Das ist keinesfalls einfach ein gerades Seil was da aus dem Orbit herunterhängt. Und alles was da zusätzlich an das Seil dran gemacht wird, wie Zwischenstationen (um die es hier eigentlich geht), macht es schwieriger.
Natürlich ist das ein stabiles System.
Beispiel: Das ist das selbe wie beim Hammerwerfen. Das Gegengewicht ist der Hammer und das Aufzugsseil ist der Arm und das Seil.
ben.gr schrieb:
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> Nun, eine Station auf einer Höhe von 36000 km befindet sich auf einem
> geostationären Orbit, das bedeutet, dass sie immer genau über einem
> bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche ist. Das ist sehr praktisch für
> einen "Aufzug". Wäre die Station in einem niedrigerem Orbit, wie z.B. die
> ISS, dann bewegt sie sich schneller als die Erdumdrehung, was einem Aufzug
> unmöglich macht.
Wieso bitte schneller? Bedingt durch den weiter unten höheren Umgebungsdruck und die dadurch eventuell entstehende Reibung eher langsamer...
Komischer_Phreak schrieb:
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> ben.gr schrieb:
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> -----
>
> > Die "gefühlte" Schwerelosigkeit beginnt schon etwa ab 100 km. (siehe
> > SpaceShipOne)
>
> Blödsinn. In der Höhe ist der Unterschied zur Gravitation auf Meereshöhe im
> einstelligen Prozentbereich. Schwerelosigkeit wird lediglich dadurch
> erzeugt, dass der Flieger auf die Erde zurückfällt. Gilt im übrigen auch
> für die ISS - die stürzt auch ständig, fällt aber an der Erde vorbei. Bitte
> mal bei Wiki klug machen, was ein Orbit ist, und wie man die Auswirkungen
> der Schwerkraft in einer bestimmten Höhe berechnet.
Kein Blödsinn! Er spricht von "gefühlter Schwerelosigkeit". Die tritt auch bei einem Parabelflug auch auf...sogar bei einem Sprung (nur eben sehr sehr kurz ;) )...keiner hat von der physikalischen Schwerelosigkeit gesprochen.
1 mal bearbeitet, zuletzt am 24.02.12 10:05 durch birger.neumann.
Das ist eben nicht so einfach. Beim Hammerwerfen ist so gut wie keine Gravitation im Spiel. Das Gesamtsystem ist praktisch nur durch den Drehimpuls des Hammers und deine Kraft zum Festhalten definiert. Das kannst du theoretisch mit jeder Seillänge und jeder Drehzahl machen.
Ein Orbit dagegen ist dadurch definiert, dass die kinetische Energie entlang der Kreisbahn identisch ist zur potentiellen Energie, so dass die Bahnkrümmung durch die Anziehungskraft zusammen mit der Geschwindigkeit eben genau die stabile Kreisbahn ergibt (oder etwas allgemeiner: eine Ellipse).
Mal abgesehen von der Eigen-Stabilität des System heisst das auch, dass diese Zwischenstationen nicht das Gefühl der Schwerelosigkeit bieten und daher nicht so interessant sind.
(Mit Stabilität ist hier übrigens nicht gemein, dass es auseinanderfällt oder sonst wie kaputt gehen muss, sondern dass seine Lage nicht von alleine erhalten bleibt, also kein "stabiles Gleichgewicht" ist.)
Zur Schwerelosigkeit kann man noch sagen, dass es quasi drei Arten gibt:
1) gar keine andere Masse in der Nähe, keine Anziehungskraft; das ist sozusagen die einzig "wahre" Schwerelosigkeit
2) eine Masse ist da; das Testobjekt hat keine kinetische Energie ("Geschwindigkeit") um die Masse; Schwerelosigkeit wird temporär erreicht, in dem man der Anziehungskraft nachgibt und sich in den freien Fall begibt
3) eine Masse ist da und das Testobjekt hat eine Geschwindigkeit um die Masse; die kinetische Energie um die Masse gleicht genau die Fallbeschleunigung aus; das Objekt fällt quasi um die Masse herum und ist in einem stabilen Orbit schwerelos. Hier ist das Problem bei ausgedehnten Objekten, dass Orbit und Geschwindigkeit genau zueinander passen müssen. Deswegen erfahren große Objekte so genannte Gezeitenkräfte, die das Objekte drehen oder sogar verformen können, weil die "äusseren" Teile eine andere Geschwindigkeit haben sollte als die "inneren".
> Ich persönlich glaube, dass so ein Fahrstuhl leider nicht realisierbar ist,
> da es eine Menge Schrott im Orbit gibt, der mit >20.000 km/h mit dem Strang
> kollidieren könnte. Die ISS kann ausweichen, der Fahrstuhl aber nicht.
Du glaubst doch nicht ernsthaft, dass der Fahrstuhl keine Laser-Kanone an Board hat?! ..
R.I.P. Fisch :-(
dafür muss sie aber auch auf ihre Umlaufgeschwindigkeit gebracht werden, zudem haben wir dann 36.000 km Aufzug die nicht auf der geostationären Bahn sind ~, viel mehr mache ich mir darüber Gedanken wie sie im All bauen wollen und wie sie die Baumaterialien dort hochbekommen... oder bauen die den kompletten Aufzug als eine Art "Faden" hier unten und schießen dann das Ende hoch? Ziemlich komische Vorstellung. Ich denke mal, dass golem hier wieder maßlos übertreibt, ein solches Bauprojekt scheint mir im Moment noch vollkommen unmöglich. Aber ich lass mich gerne eines Besseren belehren :-).
Sebbi schrieb:
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> Das ist korrekt, aber warum sollte es keine Zwischenstationen auf anderen
> Höhen geben?
Weil die dann runterplumpsen.
Sebbi schrieb:
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> Da sich das Kabel in Erdnähe
> langsamer als die entsprechende Orbitalgeschwindigkeit bewegt, würde man in
> einem Aufzug noch sehr lange Schwerkraft spüren. In einer Station auf 200
> km Höhe würde man immer noch 94% seines Meeresspiegelgewichts wiegen. In
> 1000 km Höhe sind es immer noch fast 75%. Man würde als locker in so einer
> Station herumlaufen können und sich nur ein bisschen leichter fühlen ...
> mit tollem Blick auf die Erde ;-)
Wenn Dir das klar ist, wie kommst Du dann auf den Gedanken mit den Zwischenstationen? Welches "Seil" sollte das Gewicht dieser Stationen halten? Die ganze Idee basiert ja darauf, dass es mit Nanomaterialien überhaupt erst mal mal möglich sein wird ein Seil dieser Länge zu bauen, dass nicht schon durch das Eigengewicht reisst.
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