Воздушный шар, который может летать в космос [закрыто]

Я слышал, что есть материалы, способные выдержать изображение вроде земной атмосферы, например углеродные нанотрубки и кевлар. Предположительно, идеально сконструированный мост из такого материала можно было бы использовать в качестве троса для космического лифта, хотя существуют проблемы с надежной конструкцией.

Чтобы творчески решить эту проблему, мой главный герой начинает с малого — он хочет запустить воздушный шар из такого материала, наполненный гелием или каким-то подобным плавающим газом, через атмосферу, с прикрепленной к нему единственной нитью из термостойкого материала.

Мои вопросы:

  • Из какого материала можно сделать такой воздушный шар, который достаточно легкий, чтобы летать при наполнении гелием?

  • Если гелий не сработает, есть ли другой газ, который сработает?

  • Если бы такой воздушный шар можно было построить, мог бы он подняться с прикрепленной легкой нитью из аналогичного материала? Если одного шара недостаточно, как насчет многих?

Добро пожаловать в миростроительство. Пожалуйста, размещайте по 1 вопросу в каждом сообщении и проверяйте, чтобы они не дублировались (вопросы по шарам в космос уже закрыты). Пройдите экскурсию и посетите справочный центр для получения дополнительной информации.
Добро пожаловать на Worldbuilding.SE! Мы рады, что вы смогли присоединиться к нам! Если у вас есть время, нажмите здесь , чтобы узнать больше о нашей культуре и посетить наш тур . Спасибо!

Ответы (2)

Есть небольшая проблема с вашим гелиевым шаром; гелий работает как подъемный газ, потому что он легче воздуха, но не легче космоса.

В конечном итоге гелий поднимется в небо до точки, где весовая плотность гелия более или менее уравновесится с окружающим воздухом. Я избавлю вас от математики; это составляет примерно 32 км над уровнем моря. Напротив, геостационарная орбита должна находиться на высоте примерно 36 000 км над уровнем моря, чтобы быть стабильной. В конечном счете, вы получаете менее 0,1% необходимой высоты с гелием, потому что к тому времени, когда вы достигаете высоты геостационарной орбиты, вокруг нет воздуха, чтобы гелий был легче.

Вы можете подняться немного выше, фактически нагрев гелий, тем самым еще больше уменьшив его плотность, но в конечном итоге лучшее, что вы, вероятно, сделаете, — это доберетесь до верхней части атмосферы.

Вы, конечно, можете переключиться на водород, который имеет 50% плотность гелия и, таким образом, удваивает подъемную силу, но это еще не все.

Итак, вы можете попробовать нагреть водород, но я думаю, мы все знаем, как это работает.

В конце концов, вы должны быть окружены воздухом, чтобы получить подъемную силу из газа, который легче воздуха.

Хорошая точка зрения. Могли бы вы представить, каким образом наличие кабелей, протянувшихся на 32 км, принесло бы пользу процессу возведения космического лифта? Там гравитация меньше?
@ frankbacon322 Теоретически есть преимущество в том смысле, что кабели, которые достигают 36 000 км, должны сначала достигать 32 км. Это, безусловно, помогло бы, так как имело бы ненулевой эффект. Но если бы кто-нибудь сказал мне, что они строят космический лифт, и они уже поднялись на 32 км, это не побудило бы меня инвестировать в их компанию. Каждый аспект строительства космического лифта сложнее этого.
Хм... как насчет космической солнечной энергии с такой высоты?
@ frankbacon322 Мой первый вопрос: почему бы не генерировать энергию на земле? Энергия весит очень мало (E=mc^2), поэтому поднять ее на космическом лифте намного проще, чем поднять там массу. Учитывая, что солнечные элементы прекрасно работают на Земле, я не уверен, что вы когда-либо окупите затраты энергии на подъем массы элементов на такую ​​высоту по сравнению с некоторыми линиями электропередач.
Вы также сталкиваетесь с проблемой, когда воздушный шар, удерживающий материал, расширяется и в конечном итоге лопается, поскольку материал просто недостаточно гибкий.
@TimBII Я думал, что преимуществом космического лифта будет снижение долгосрочных затрат на запуск космического корабля. Как только лифт будет на месте, вы можете просто использовать его для перевозки грузов, вместо того, чтобы каждый раз сжигать колоссальное количество топлива. Я не знаю, как он будет оставаться в космосе, но я предполагаю, что это будет дешевле, чем постоянно запускать шаттлы. Кроме того, когда вы находитесь в космосе, вам требуется значительно меньше топлива, чтобы покинуть Землю, поскольку вам не нужно бороться с атмосферой и гравитацией одновременно.
@timbii energy.gov/articles/space-based-solar-power : повышение эффективности
@ frankbacon322 В этой статье говорится о передаче энергии обратно, полностью игнорируя необходимость космического лифта, а минусы огромны ... требования к земле, потенциальное вооружение и влияние погоды.
Судя по всему, «космические шары» или метеозонды дешевы в изготовлении. Похоже, что в лучшем случае они длятся не более 48 часов, но мне интересно, нет ли забавного эксперимента, который я мог бы провести со сбором энергии, передачей энергии и материалами, чтобы попытаться лучше собирать солнечную энергию.
@Shadowzee нет, это точно. Космический лифт в основном обходит уравнение ракеты, делая трение основным генератором подъемной силы. По той же причине мы можем забраться намного выше, чем прыгнуть. Это не означает, что это бесплатно; это просто означает, что со временем вещи становятся более рентабельными, чтобы брать их в космос, чем они были в противном случае.
Да, конечно, @shadowzee. Много задач :)
spacejournal.ohio.edu/issue18/cast.html Китайский дизайн (без воздушных шаров)
Водород не имеет удвоенной подъемной силы гелия, хотя он вдвое менее плотный, чем у гелия, подъемная сила зависит не от абсолютной плотности подъемного газа, а скорее от его плотности по отношению к воздуху. Это только разница между 1,12 г/л грузоподъемности и 1,2 г/л грузоподъемности при переходе с гелия на водород. Даже чистый вакуум будет иметь подъемную силу всего 1,29 г/л. Вы не получите многого, пытаясь использовать что-то другое, кроме гелия.

Вы, вероятно, захотите придерживаться метода, предложенного в статье, на которую вы ссылаетесь в комментариях (energy.gov/articles/space-based-solar-power), а не строить космический лифт, если хотите генерировать энергию.

Что касается небольших экспериментов, вы можете использовать устройство, похожее на метеозонд, чтобы поднять что-то вроде кубического спутника довольно высоко и использовать его для проверки передачи энергии с орбиты на наземную станцию. Это позволит вам провести предварительные испытания без более строгих требований к правильному запуску космического корабля, и это будет намного дешевле.

Предполагая, что вы хотите масштабировать это с более крупными спутниками и при этом сохранить концепцию воздушного шара, вы можете добавить несколько небольших ракетных / топливных ускорителей к своему спутнику и запустить его выше на орбиту, что даст вам гораздо больше времени. прежде чем он упадет.

Что касается полнофункциональной солнечной энергетической системы в космосе, вам нужно будет либо построить космический лифт в полном масштабе, либо придерживаться стоимости 100 или более запусков, чтобы собрать систему в космосе. У нас нет простого способа получить что-то из нашей атмосферы, и ответ TimBII объясняет, почему воздушные шары не могут этого сделать.

Лучше сделайте эти бустеры большими. Вам все еще нужен delta-V, чтобы поддерживать низкую околоземную орбиту, которая составляет около 7,8 км/с. На воздушном шаре, привязанном к земле, вы пролетите не более 40 000 км/24 ч = 0,463 км/с (по экватору).
Воздушный шар, который может летать в космос [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v