Силовой кабель с земли на луну?

Смежный вопрос: Можем ли мы «излучать» энергию с Луны?

Мне было интересно, можно ли вместо «излучать» энергию с Луны протянуть силовой кабель с Земли на Луну?

Если бы силовой кабель был закреплен в неподвижной точке на земле, я думаю, он был бы на одном из полюсов, иначе кабель обвился бы вокруг Земли, когда Луна вращается. Какие другие причины могут помешать этому стать реальностью или какие усовершенствования технологии потребуются, чтобы сделать это достижимым?

Редактировать

Я задал этот вопрос прежде всего потому, что в приведенном выше вопросе было сказано, что «излучение» энергии с Луны на Землю будет иметь довольно низкую эффективность. Теперь, как упомянули несколько человек в комментариях, я понимаю, что кабель не лучше, так как он тоже теряет мощность во время передачи. Однако ради ответа на этот вопрос давайте предположим, что материал кабеля является сверхпроводником и обладает соответствующими свойствами (прочность на растяжение и т. д.), чтобы выдерживать суровые условия спутниковой привязки!

Я хотел бы отметить, что разница между самым дальним и самым близким расположением Луны от Земли составляет около 42 000 км, что составляет более 10% от ее среднего расстояния.
Сделайте кабель «кудрявым», чтобы решить эту проблему;)
Точнее, минимальное расстояние до Луны в перигее составляет 356,4 мм, а максимальное расстояние до Луны в апогее — 406,7 мм, и то, и другое согласно кратким фактам Википедии по этому вопросу . @overactor
@MichaelKjörling Потому что имперская система настолько разумна, что всем нам, европейцам, будет легко преобразовать это в км: P
@kaiser Если вы не используете систему единиц СИ, стыдно вам. :)
Мы пытаемся установить «беспроводную связь» везде, а вы хотите привязать луну! ;)
@bowlturner Ха-ха ... Я читал другой вопрос об излучаемой энергии, и кто-то упомянул, что этот метод будет иметь огромные потери. Итак, я подумал, можно ли привязать Луну, чтобы избежать этих потерь.
Действительно большой проблемой, в дополнение к уже представленным, является падение мощности на длинных линиях передачи.
@ aksh1t вы получите эти потери на расстоянии независимо от материалов передачи. Материал передачи будет определять скорость потерь, но они все равно будут.
Пока вы прокладываете кабель до Луны, вы можете также положить конец Земли на трассу, которую вы прокладываете вокруг экватора, и позволить ей двигаться вслед за Луной.
@Mr.Mindor: Что касается потерь в силовом кабеле, что, если использовать (почти) сверхпроводящий материал?
Не забывайте, что если ваш кабель каким-то образом оборван — скажем, космическим мусором — у вас есть мили и мили кабеля, падающие с предельной скоростью на землю внизу. Даже если бы кабель был каким-то жестким и не падал, у вас все равно была бы уйма времени на его ремонт.
Я думаю, что проводник, пересекающий магнитосферу Земли, сам по себе будет генерировать большой ток.
@MichaelKjörling Я бы просто сказал, что в Америке, если вы используете метрическую систему, у вас нет национальной гордости, вам не нравятся удобные меры для коротких расстояний и приготовления пищи, или вы ученый, который не удосуживается использовать измерения, которые люди здесь понимают . Хотя метрическая система полезна в математике, я не могу ее поддерживать, пока люди не начнут использовать дециметры.

Ответы (8)

Первая и основная проблема уже представлена ​​в вопросе. Поскольку Луна не находится на геостационарной орбите вокруг Земли, то есть: она не вращается вокруг Земли с той же скоростью, что и Земля (лунный месяц отличается от земного дня), поэтому Луна появляется над разными местами Земли. . Любой кабель, прикрепленный к Земле и Луне, со временем обмотается вокруг Земли. Крепление кабеля в полярной области земли не сильно поможет без какого-то «распутывателя» в космосе, потому что плоскость траектории Луны (наклонение ее орбиты) не полярна по отношению к Земле.

Второй важной проблемой является материал для изготовления такого кабеля: в основном его прочность (на растяжение), чтобы выдерживать собственный вес. Обратитесь к концепции космического лифта, чтобы узнать больше об этом вопросе. Потребуется материал с большим соотношением прочности на растяжение и плотности.

Вы могли бы проложить кабель на тележке по рельсам под углом 5,16 градуса (наклон лунной орбиты) от северного полюса. Эта тележка будет мчаться вокруг полюса со скоростью около 150 км/ч.
Было бы смешно, это точно. Но кабель, прикрепленный вблизи полярной области земли, будет испытывать дополнительную нагрузку из-за того, что он не выходит перпендикулярно земле. Однако есть много других проблем (вы упомянули) изменение расстояния Земля-Луна, а также либрация Луны.
к тому же, кабель начал бы скручиваться, что также привело бы к его разрыву со временем.
Скручивание не проблема: посмотрите каждый электродвигатель (нет, правда ). Настоящая проблема в том, что Луна движется вокруг Земли нестационарно. Даже если вы построили гусеницу на 5,16 градуса от плоскости экватора... эту гусеницу нужно было установить на другую гусеницу . Есть причина, по которой полные солнечные затмения происходят в разных местах.

На самом деле это невозможно, и даже если бы это было возможно, это не то, что люди стали бы делать. Есть много веских причин не размещать генераторы на Луне (например, очевидная генерация в космосе — солнечная, но на Луне есть дни и ночи).

С другой стороны, если бы мы запускали космический лифт сразу после геостационарной орбиты (чтобы центростремительная сила удерживала его на месте), то было бы довольно легко установить массивные солнечные панели на станции в конце космического лифта и подайте питание от тех, кто отступает по кабелю. Это имеет большинство преимуществ Луны и несколько недостатков.

Вторая часть про космический лифт. Я думаю, что это очевидная альтернатива. В любом случае космический лифт был бы нужен, почему бы не использовать его для производства электроэнергии? Космических лифтов может быть даже несколько. Если вы действительно хотите производить энергию на Луне, доставьте ее к ближайшему космическому лифту, которых существует несколько.
Космический лифт вращается вместе с Землей и ее магнитным полем. Искажение поля из-за солнечного ветра должно изменить количество линий потока, пересекающих кабель. Это означает, что кабель не может быть слишком длинным (мы хотим, чтобы вытянутый конец был обрезан) или слишком коротким (линии поля не сжимаются у земли).
@JDługosz Я не понимаю, что ты имеешь в виду?
Посмотрите на изображение магнитного поля Земли. Представьте, как вокруг него движется провод. Если он перережет такое же количество линий потока, даже если они будут переставлены, он не будет генерироваться, потому что ничего не меняется.
Я предлагал генерировать солнечную энергию, а не генерировать энергию магнитного потока ... линии потока не имеют значения ...

Вам нужен космический лифт . И не только один. Если мои расчеты верны, вам нужно четыре из них , возможно, связанные друг с другом.

(Гугление длины космического лифта дало мне 60000 миль = 96560,6 км. Гугление «расстояние до Луны» дало мне 384400 км. 384400 ÷ 96560,6 знак равно 3,98 , таким образом, 4 космических лифта)

Вам нужно как-то разрешить переменное расстояние Луны до Земли

Как сказано в комментариях, Луна меняет свое расстояние относительно Земли на 10 процентов. Это означает, что его расстояние может быть:

( 384400 − ( 0,1 × 384400 ) ) <  расстояние  < ( 384400 + ( 0,1 × 384400 ) )
345960 км <  расстояние  < 422840 км

Итак, вам нужно не только 4 космических лифта, вам нужно построить космические лифты с использованием изогнутого кабеля, что является еще одним уровнем всей инженерной проблемы.

Вам необходимо устранить потери в кабеле

Находясь в энергетическом поле, я должен сообщить вам печальную новость. Силовые кабели теряют свою мощность на ходу. Мы как бы решаем это, подавая питание на высокое напряжение на кабели, но вы все равно потеряете часть мощности.

Короче говоря, я считаю, что более правдоподобно излучать энергию, чем передавать ее по кабелю.

На самом деле, я не думаю, что вам нужно несколько космических лифтов. Вы можете использовать один лифт, чтобы добраться до геосинхронной (хотя я не уверен, что это работает на полярной орбите), а затем просто небольшой двигатель подтолкнет к Луне. Кабель не будет заботиться о том, чтобы поездка заняла год, и это может значительно снизить требования к прочности на растяжение. Если вы можете правдоподобно решить проблему конструкции и потерь мощности в 400 +/- 20 мм электрического кабеля, или если читатели могут поверить, что эти проблемы были решены, то, я думаю, вы можете разумно просто сказать: «Это был построен, признайте, что он есть, и двигайтесь дальше».
Это мой обычный "писательский" подход к большинству вопросов. Находясь здесь, я понял, что публикация ответа «Просто помаши рукой и скажи, что это произошло» является а) приемлемым ответом почти на любой вопрос здесь, поэтому б) совершенно неправильно;)
Да, смысл этого сайта в том, чтобы обслуживать тех, кто не хочет просто отмахиваться от вещей. Если вы не против размахивать вещами, вы можете заставить своего единорога/пехоту столкнуться со всем, что захотите . :)
Минимальное расстояние до Луны в перигее составляет 356,4 мм, а максимальное расстояние до Луны в апогее — 406,7 мм, согласно разделу Википедии с краткими фактами по этому вопросу . Вот ваши ограничивающие числа.
Понятный пример расчета потерь мощности в кабелях находится здесь: electronics.stackexchange.com/questions/58700/… Введите свои цифры, чтобы понять, возможно ли это.
Если вы можете решить проблему самоподдержки, вы, безусловно, можете решить проблему потерь, создав идеальный сверхпроводник.
Почему бы не использовать сверхпроводящий провод, чтобы предотвратить потерю мощности, ведь в космосе очень холодно.
@MichaelKjörling Что? Просто... что? Что на земле...? Двигатели, чтобы "подтолкнуть конец троса к Луне"? Я совершенно сбит с толку тем, как это будет работать. Кроме того, вы почти наверняка потеряете больше энергии в двигателе, чем получите, получая энергию с Луны.

Несколько других обратились к тому, «как» это сделать, поэтому я попытаюсь нанести удар по «почему». Вместо того, чтобы иметь электростанцию ​​на Луне, почему бы не использовать сам кабель в качестве электростанции.

Электрический генератор состоит из проводящей катушки, движущейся в магнитном поле. Земля сама излучает магнитное поле. В 1996 году НАСА отправило на орбиту космический корабль, протянувший 20-километровый провод. Орбита космического корабля перемещала провод через магнитное поле Земли, создавая значительный ток. http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/wtether.html Проблема в том, что эта энергия лишает космический корабль кинетической энергии. Чем больше электроэнергии вы производите, тем больше вы замедляете космический корабль. Для небольшого тела это нецелесообразно для выработки энергии, поскольку вам нужно будет постоянно ускорять корабль, чтобы компенсировать сопротивление.

Вместо этого давайте украдем кинетическую энергию Луны. Привязь движется вокруг Земли вместе с Луной, двигаясь через магнитное поле Земли. Трос производит электричество, которое мы используем.

Разве это не замедлит движение Луны и не обрушит ее на наши головы? Ну да, но у Луны довольно много кинетической энергии. Грубый подсчет дает около 3,6*10^28 джоулей, или достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь мир на следующие 65 миллионов лет. Тогда это станет проблемой для наших потомков.

Чтобы устранить потери, учтите, что самая сильная выработка электроэнергии будет вблизи земли, где магнитное поле самое сильное. Соединение с Луной присутствует, чтобы убедиться, что ближний конец кабеля продолжает двигаться. Возможно, эту часть кабеля можно было бы сделать из сверхпроводящего материала, чтобы минимизировать потери.

Кроме того, Луна медленно получает кинетическую энергию от приливных сил (т. е. от вращения Земли), поэтому, если мы правильно ее откалибруем, мы сможем просто извлечь полученную энергию.
Очень верно. Еще одна вещь, которую я не учел, так как я просто хотел получить оценку порядка величины, — это гравитационная потенциальная энергия. Когда Луна замедляется, она переходит на более низкую орбиту, превращая часть потенциальной энергии в кинетическую энергию. Таким образом, приведенное значение следует интерпретировать как нижнюю границу количества энергии, которое может быть извлечено.

или какие усовершенствования в технологии потребуются, чтобы сделать это достижимым?

Ученые не нашли способ управлять молниями. Если они смогут этого добиться, может быть путь без кабеля на всем расстоянии, и полюс с Луны, и несколько полюсов с Земли могут установить соединение, но беспроводным способом. Так что по кабелю нельзя, а вот подключение питания есть. Кстати, это не может быть ни эффективным, ни дешевым. Может быть, транспорты с «батареями» с очень большой мощностью могут стать выходом.

Как будет lightningработать в космосе?
Вот почему вам нужен полюс с Луны, он должен быть достаточно длинным, чтобы заработать атмосферу.
Предлагаете столб длиной 400 000 км? В этой идее могут быть небольшие недостатки.
Я согласен с этим, но вопрос был не об эффективности :) И меньшая гравитация, возможно, облегчает задачу (не хотел быть острословием)
Меньшая гравитация Луны, к сожалению, не сильно поможет, так как конец полюса вблизи земли тоже будет испытывать сильное притяжение от земли.

Сделайте кабель нефизическим. Я имею в виду не твердую материю в обычном смысле. Нить тонкой ионизированной плазмы будет поддерживать силовые линии магнитного поля. Они вибрируют для передачи энергии, а причудливая модуляция также используется для того, чтобы удерживать туго закрученный тор, связывающий силовые линии вместе, удерживая их и плазму во взаимной обратной связи. Несколько сверхпроводящих колец из углеродных нанотрубок через каждые несколько тысяч миль используются для надежного сдерживания и инициирования.

Учитывая способность «направлять» энергию на Луну в столь многих формах, зачем силовой кабель? Или солнечные на лунах? Если вам нужна промежуточная точка... «бобовый стебель» или «космический лифт», чтобы выйти из атмосферы, а затем вращающийся лазер, чтобы оттуда направить энергию на Луну.

Нет возможности построить этот кабель.

Павел Яничек подошел близко. Учитывая описанную им ситуацию, это можно сделать, хотя для этого требуется более 4 кабелей:

1) Вам нужен космический лифт, чтобы попасть в космос.

2) Вам нужно орбитальное кольцо, чтобы фактически соединиться с ним (монорельсовый способ, он должен свободно перемещаться по кольцу), поскольку ни одно из тел не удерживает одну сторону другой. (Да, луна не показывает нам постоянное лицо! Это называется либрация — луна качается взад и вперед. Хотя это примерно правильно, конец троса будет сильно раскачиваться!) Сохранение этого кольца стабильным означает, по крайней мере, два пробела. лифтов, я подозреваю, что потребуется три.

3) Как он сказал, Луна движется туда-сюда по своей орбите. Его ответ о вьющемся кабеле не годится — вы машете кабелем, и это может привести к очень плохим последствиям. Вместо этого на самом деле не подключайте его. Вместо этого у вас есть кабели, идущие как от Земли, так и от Луны, они достаточно длинные, чтобы иметь перекрытие, даже когда Луна находится в самом дальнем положении. Эти кабели коаксиальные, по сути, они представляют собой поезда, едущие друг на друге. Это позволяет ему входить и выходить, не вызывая катастрофы.

Однако есть еще один фактор. Луна вращается не в плоскости экватора, а на 5,145 градуса от него. Я не смог придумать муфту, которая могла бы справиться с этой ситуацией.

Силовой кабель с земли на луну?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v