Я пишу рассказ о переутомленной планете, чья цивилизация создала космические лифты и орбитальные кольца.

Обратите внимание, что нет известного материала, достаточно прочного, чтобы построить космический лифт. Люди будут говорить об углеродных нанотрубках, но даже при наилучших производственных возможностях небольшие вообразимые дефекты материала уменьшат его разрывную длину до уровня, слишком короткого для лифтов. С орбитальными кольцами вы выбрали лучшую мегаструктуру поддержки запуска, поскольку кольцо неизменно в отношении масштабируемости, общей полезности, пропускной способности и возможного увеличения скорости.

Планета размером с Землю имеет три полных орбитальных кольца на стабильной орбите, каждое из которых имеет ширину 200 метров, что составляет примерно одну восьмую мили.

Звучит вполне разумно с точки зрения размеров. Обратите внимание, что для запуска орбитальных колец требуется огромное количество энергии, скелетному кольцу потребуется половина нашего годового производства энергии, чтобы начать работу, как указано в этой статье, которая даст вам больше информации об орбитальных кольцах , но цивилизации, строящие их, должны были освоить термоядерный или внеземной солнечный или, по крайней мере, массовое деление, так что все будет в порядке.

Единственная цель колец - позволить космическим кораблям выйти на орбиту.

Как уже отметил алгебраист, это его ответ, кольца можно использовать для гораздо большего. Обязательно посмотрите видео Исаака Артура, на которое он ссылается, парень потрясающий. Что касается других вещей, связанных с кольцом: сверхбыстрый транспорт на планетах, миры-оболочки, надземные планеты или мегаземли, люстры (висячие) города (или сады), колонизация ледяных гигантов, газовых гигантов и даже солнц и многое другое.

Куда нужно поместить кольца относительно друг друга, чтобы они не ломались и не ломались, и должны ли кольца быть закреплены на земле или свободно вращаться по орбите?

Простые ответы - где угодно и что угодно. Пока ротор находится на орбитальной траектории вокруг планеты и два кольцевых ротора не пересекаются, все возможно. Может быть, иметь одно экваториальное кольцо для переноса на планету, рой и луну, одно выровненное с системной плоскостью эклиптики для межпланетных запусков и одно полярное кольцо для приемников мощного луча (башни Атласа будут делать то же самое) на полюсах и более экзотические запуски. траекторий является оптимальной трехкольцевой настройкой.

Я бы предложил закрепить их на земле, потому что если бы они были в свободном плавании, то потерялась бы большая часть полезности колец. Единственные случаи, когда вы хотите использовать свободно плавающие кольца, — это когда вы колонизируете объекты без твердой поверхности, такие как ледяные гиганты, газовые гиганты и солнца.

Для космического кольца, соответствующего космическим лифтам, существует только одна орбита - это экваториальная орбита на высоте примерно 35 800 км над земной поверхностью. На этой высоте кольцо будет находиться на геостационарной орбите, т. е. кольцо будет вращаться с той же угловой скоростью, что и поверхность земли, поэтому тросы, протянувшиеся от поверхности земли к кольцу (т. е. космические лифты), не будут растягиваться или изгибаться ( существенно).

Если вы не хотите подключать свои космические лифты напрямую к кольцу (т.е. у вас есть оба, но они независимы друг от друга), то в принципе вы можете иметь кольцо на любой орбите. То есть на любой высоте (вне атмосферы) и при любой ориентации относительно оси вращения Земли. Так что они могут быть экваториальными, трансполярными или под любым углом, который вы предложите.

Я говорю в принципе, как:

• любое орбитальное кольцо будет находиться в нестабильном равновесии, поэтому потребуется постоянная коррекция, чтобы оставаться цельным;

• неизвестны материалы, которые можно было бы использовать для изготовления такого кольца;

А по поводу вашего комментария

Единственная цель колец - позволить космическим кораблям выйти на орбиту.

Единое геостационарное космическое кольцо, привязанное к космическому лифту, имеет очевидные преимущества для доставки материалов в космос энергоэффективным способом (если вы игнорируете огромные затраты энергии на его строительство). Но я не вижу никакой выгоды в энергии, ресурсах или логистике в нескольких кольцах, поэтому маловероятно, что это будет их «единственной целью».

Если у вас есть одно орбитальное кольцо, лучше всего сделать его шире и толще. Места, где вы размещаете бобовые стебли (космические лифты), в любом случае имеют расширения для противовеса, чтобы сбалансировать вес стебля. Обычно это небольшой астероид на расстоянии около 100К от Земли.

Для системных полетов, согласовывая скорость с одной из этих внешних спиц (кабель к стыковочному двигателю), вы можете сэкономить значительное количество топлива. Повторяющиеся встречи должны сбалансировать импульс в долгосрочной перспективе.

См. Артура Кларка «Фонтаны рая» Чарльза Шеффилда «Паутина между мирами».

Как хотите.

Это зависит от имеющейся у вас энергии.

Чтобы не привязывать их, необходимо, чтобы у вас были какие-то двигатели, чтобы они могли сохранять положение (т. е. не врезаться в планету).

Казалось бы, наиболее энергоэффективный способ ориентировать их в плоскости эклиптики , потому что для ее поддержания потребуется мало энергии.

Другая возможность состоит в том, что один может быть, как указано выше, требующим низкой энергии для поддержания, другой может находиться на орбите (поскольку их три) под углом 60 градусов к первому, а другой - под углом 120 градусов. Это устройство потенциально не требует энергии для поддержания своей ориентации. Причиной этого будет гироскопическая стабильность . Это будет означать, что ваша планета будет вращаться под этими слоями, а слои останутся на своих собственных плоскостях относительно звезд (т.е. не относительно планеты или солнца). Это означало бы, что последние два кольца будут прецессировать вокруг планеты один раз в год, но, поскольку планета вращается один раз в день, это позволит вам выбрать, на какое кольцо и в какое время вам нужно приземлиться, чтобы быть ближе всего к любому пункту назначения на планете. поверхность планеты.

Однако: вы можете иметь их в любой ориентации, которую пожелаете, если у вас есть энергия, чтобы противостоять силам, которые предотвратят их прецессию (что, кстати, было бы довольно колоссальным).

В конечном счете, все это будет компромиссом между энергией, необходимой для того, чтобы они не врезались в планету, и энергией (если они привязаны), чтобы остановить их деформацию из-за гравитационных сил, вызванных осью вращения планеты . к солнцу, не говоря уже о притяжении луны к их телам. Это зависит от материалов, гибкости и доступной энергии, чтобы заставить их вести себя.

Использование самого орбитального кольца для жилья — это плохое использование его потенциала с точки зрения полезности на единицу массы.

Чтобы продолжать строить орбитальное кольцо, вам нужно раскрутить ротор еще быстрее или добавить массу к ротору. Оба требования нетривиальны.

Более элегантным решением было бы иметь полосу или орбитальные среды обитания, соединенные друг с другом физическими опорами, но перемещающиеся с орбитальной скоростью, при этом каждая среда обитания вращалась бы для создания искусственной гравитации внутри.

Люди на планете могут прыгать на лифтах (это не настоящие космические лифты, они не доводят вас до орбитальной скорости в конце), пересаживаться на магнитолевитационную тележку на орбитальном кольце, которая разгоняет их до скорости, соответствующей орбитальной скорости среды обитания. звенят, а затем высаживаются в любую среду обитания, в которую они хотят отправиться.

Возможно, у вас даже будет вторая система магнитной подвески для путешествий между местами обитания, которая не требует огромного ротора орбитального кольца.

Исаак Артур снял хорошее видео об орбитальных кольцах на YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=LMbI6sk-62E.