Каковы расчеты транспортировки газа на Луну по трубопроводу?

Этот документ , полученный из этого вопроса о тросах на Луне , описывает LADDER , миссию по развертыванию лунного космического лифта (LSE).

Космический трос , изготовленный из волокна Zylon , длиной 264 000 км будет поднят с поверхности Луны, пройдя точку Лагранжа L1 с противовесом в глубоком окололунном пространстве.

Теперь представьте себе трубопровод Zylon длиной 356 000 км , простирающийся от Sinus Medii на Луне через точку L1 до компрессорной станции на ее конце, висящей прямо над земной атмосферой.

Поскольку расстояние Луны до Земли варьируется от минимального 356 400 км до максимального 406 700 км , высота компрессорной станции над Землей будет варьироваться от 400 км до 50 700 км в течение одного оборота Луны за 27,3 дня.

Следовательно, расстояние от компрессорной станции до центра Земли будет меняться более чем в 7 раз, а земное притяжение для этой станции на максимальном расстоянии будет меньше в 50 раз!

Так, если бы баллон с жидким газом можно было бы доставлять на компрессорную станцию ​​каждые 27 дней на минимальное расстояние от Земли, а газ можно было бы выпускать в трубопровод на максимальном расстоянии , то для доставки газа на Луну потребовалось бы гораздо меньше энергии .

Вопрос: Возможно ли, чтобы одна компрессорная станция в конце трубопровода доставляла газ до Луны, используя гораздо меньшую гравитацию, и можно ли рассчитать, какое давление необходимо, поскольку гравитация Земли меняется в зависимости от расстояния?

Из любопытства, какой газ вы хотели бы транспортировать и почему?
@gerrit Конечно Х 2 и О 2 , дающий энергию и воду на Луне, но и CO 2 для борьбы с проблемой глобального потепления на Земле?
@Conelisinspace, почему вы хотите транспортировать водород и кислород на Луну, если тонны и тонны водяного льда находятся в полярной области самой Луны? Просто сделайте электролиз с помощью солнечной энергии!
В конечном счете воды требуется гораздо больше, и использовать ее для электролиза нецелесообразно. Но О 2 и н 2 тоже понадобится, конечно.

Ответы (2)

Трубопроводы на два порядка короче на Земле обычно делятся на множество компрессорных станций.

Но давайте посмотрим, насколько это возможно. По крайней мере, компрессорная станция должна была бы обеспечивать давление больше, чем давление на дне трубопровода.

К счастью, необходимый расчет давления необычайно прост для системы CR3BP (круговая ограниченная задача трех тел) :

п "=" р ( мю е а р т час ( 1 р 0 − 1 р 1 ) − мю м о о н ( 1 р м о о н − р 1 − 1 р м о о н − р 0 ) + ю 2 р 0 2 2 − ю 2 р 1 2 2 )
( р 0 - расстояние от компрессорной станции до Земли и р м о о н радиус орбиты Луны.)

Хотя он может объяснить изменения высоты в вопросе, он не совсем отражает эффекты колебаний. Я предполагаю, что они, по крайней мере, на порядок меньше, чем численный результат. ( р 0 и р 1 в последних двух терминах технически должен быть барицентр, но это достаточно близко)

Эта формула также не может быть использована через L1, но это не проблема, так как газ может просто стекать оттуда. Важным расстоянием является база - L1

Заполнив числа, это давление около 4 ГПа в самом удалении от Земли. Это уже выше, чем любое давление компрессора, которое я могу найти, и это даже без учета трения в трубе длиной 350 000 км.

Вам понадобится несколько компрессорных станций.

Впечатляющая формула, откуда вы это взяли?
Это обычная формула требований к прочности троса, модифицированная для получения давления.
Будет ли иметь большое значение гораздо меньшая сила тяжести на максимальном расстоянии от Земли для компрессорной станции?
Это абсолютно имеет очень большое значение. Число 4 ГПа соответствует максимальному расстоянию, минимальному — около 40 ГПа.
Разве не мог бы какой-нибудь газ, начав с жидкого состояния, добраться до Луны сам по себе из-за своей космической скорости?
Хотя для проверки этого потребуются некоторые расчеты, я так не думаю. Ведь атмосфера этого не делает.
4 ГПа? Я подозреваю, что многие газы будут твердыми при таком давлении.
@Hobbes - проницательное подозрение: WP указывает давление плавления при комнатной температуре для O2 = 9 ГПа, N2 = 2,8 ГПа, CO2 = 0,005 ГПа. Таким образом, конечным пунктом конвейера может стать производитель замороженных десертов в «Миллиуэйс».
Угловая скорость одинакова для обоих объектов в двойной системе.
Я не получаю отрицательное давление с р 0 = 40 000 км и р 1 = 80 000 км.
Вы используете неправильную угловую скорость. Вы должны использовать угловую скорость вашего троса, а поскольку он вращается вместе с системой Земля-Луна, у него такой же период обращения, как у Луны. Это 0,0096 радиана в час.
Понятно, а точка отсчета - барицентр. Разве этот ответ для прочности на растяжение на Луне не является неверным? space.stackexchange.com/questions/36636/…
Я не вижу ничего плохого в этом ответе.
Формула прочности троса предполагает постоянную плотность и прочность. Столб газа под действием силы тяжести имеет убывающую плотность выше вверх. Вся атмосфера Земли обеспечивает давление, эквивалентное <10 км от атмосферы с постоянной плотностью. Таким образом, вы должны начать с желаемого давления на обороте L1 и интегрировать вниз.
@BobJacobsen Я хотел бы, чтобы кто-то интегрировал, например, от 1 кПа и выше! Мне это не кажется легким, учитывая изменение гравитации Земли и Луны.
Мне потребовалось некоторое время, чтобы понять все это, спасибо за ваше время!

В этом ответе на Physics stackexchange указано, что всего 368 компрессорных станций вдоль трубопровода должны быть установлены в случае реального транспорта газа с заданной скоростью потока < 10 м/сек.

Падение давления между компрессорами должно составлять от 1 бар до примерно 0,4 бар.

Не следует размещать один и тот же вопрос в нескольких стеках.
@OrganicMarble Почему бы и нет?
@OrganicMarble В этом вопросе я попросил расчеты только для одной компрессорной станции, и, поскольку из приведенного выше ответа выяснилось, что это невозможно, я хотел знать, какими будут расчеты с несколькими станциями. Поскольку другой вопрос здесь был бы дубликатом, и поскольку на Physiics .SE шансы на хороший ответ были бы выше, я спросил там.
Каковы расчеты транспортировки газа на Луну по трубопроводу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v