Я предлагаю мост, позволяющий путешествовать между двумя планетами. У меня есть несколько идей, но я хотел бы знать, будет ли он работать и как. Может быть, каким-то образом остановить их орбиту и зафиксировать на месте с помощью кольцеобразной структуры или гибкого подвижного моста. Мне все равно, нужен ли для этого прочный неземной материал, я просто хочу знать, что и как это будет работать, соблюдая известные законы физики. Я не хочу слишком знать, какой материал мне понадобится, если бы его можно было построить в соответствии с законами физики.
Представляя бесконечно прочный материал, но в остальном используя физику, я думаю, это должно быть возможно. Но заметьте, я вообще не рассматриваю, как вы могли бы создать что-то подобное, а только то, будет ли это работать после того, как вы это сделаете . Вам нужно будет значительно изменить орбиты этих планет, потому что, естественно (без троса), то, что является стабильной орбитой для дуэта, не будет стабильной орбитой только для планет. Это полностью нарушило бы любую существующую экосистему на планетах. Хотя, если вы хотите связать планеты вместе, то, я думаю, ваша экосистема достаточно хорошо контролируется и понимается, чтобы вы могли противодействовать последствиям, чтобы избежать ожидаемого массового вымирания.
Итак, для длинного куска веревки с пределом прочности на растяжение сколь угодно большим:
Теперь настоящий вопрос заключается в том, что происходит с точной гравитационной силой и каким должно быть минимальное расстояние, чтобы эта сила действовала разумно.
(Я немного поработал над этим, но когда я уже в нем, я хочу решить довольно общий случай без слишком большого количества упрощающих предположений, и это оказалось волосатым. Не сложно, но много вычислений. Все уравнения хороши и ну в верной системе координат, а тут надо трансформировать... завтра получишь)
У вас бесконечный запас вашего суперматериала, да? Хороший. Вам понадобится много.
Это исследовательский документ по сочлененным конструкциям, которые используются сегодня, чтобы противостоять нагрузкам, вызванным ветром, водой, движением грунта и т. д.: https://nathaz.nd.edu/journals/(1999)Mitigation_of_Motion_of_Tall_Buildings_with_Recent_Applications.pdf
В разделе 6.3 обсуждаются активные демпферы, то есть интеллектуальные системы, возвращающие вещи на место, когда на них действуют силы. В Японии есть аэропорт, построенный на воде. Ножки, поддерживающие конструкцию, соединены, а не зафиксированы, и могут реагировать на прилив или землетрясение.
Вам нужно построить кольцо вокруг обеих планет, которое будет служить точкой присоединения вашего моста. Кольцу потребуются активные стабилизаторы. Мост может скользить по кольцу. Сам мост представляет собой дугу, выходящую из плоскости эллипса так, что, когда Земля и Марс находятся по разные стороны от Солнца, он проходит через вершину. Мост строится короткими отрезками, каждый из которых активно корректирует свое положение относительно соседа. Многие сегменты имеют слайды внизу, чтобы растягиваться или сжиматься (подумайте, как конвейерная лента в аэропорту, когда она проходит за угол) по мере изменения расстояния между ними.
Каждому сегменту потребуется мощность. Это может быть получено от солнечной энергии. Вы сами для этих расчетов.
Мне очень хочется сказать, что нет, на практике это невозможно. По крайней мере, не без серьезного нарушения законов физики. Но, как предложил Никто , вы, возможно, могли бы заставить это работать, если бы захотели ввести сверхпрочный материал, а также некоторые другие атрибуты.
Позвольте мне познакомить вас с некоторыми вещами, относящимися к области орбитальной механики. Для простоты я буду рассматривать только системы с двумя телами, а не системы с n телами (которые гораздо сложнее моделировать).
Одна из проблем, которая была решена работой Иоганна Кеплера , заключалась в том, что до него мы обычно думали об орбитах как о круговых. Это не так, и принуждение орбит к идеальной окружности приводит к всевозможным проблемам в долгосрочной перспективе. Поняв, что орбиты эллиптические, а не круговые, Кеплер смог вывести модель, которая намного точнее описывала поведение вращающихся тел.
Есть простая причина, по которой орбиты являются эллипсами. Когда одно тело удаляется от другого, гравитационное притяжение между ними уменьшается, но уменьшается и их относительная скорость. В конце концов они поворачиваются и начинают падать друг к другу, а не друг от друга. Мы называем точку, наиболее удаленную от центра масс системы, апоцентром , а точку, ближайшую к центру масс, перицентром . При обсуждении орбит вокруг Земли конкретно используются термины апогей и перигей соответственно.
Обратите внимание, как я сказал выше «центр масс системы»? Это было не случайно. Обычно мы думаем, например, что Земля вращается вокруг Солнца или Луна вращается вокруг Земли, но это упрощение . Что на самом деле происходит, так это то, что Земля вращается вокруг центра масс системы Земля-Солнце (опять же, упрощая, игнорируя все другие тела в Солнечной системе), и что Луна вращается вокруг центра масс в системе Земля-Луна . В этих случаях центр масс оказывается внутри более массивного тела. В других случаях, таких как система Плутон-Харон, центр масс находится вне любого тела.. Даже небольшой искусственный спутник на орбите Земли слегка возмущает (дергает) Землю. Это знаменитое яблоко Ньютона притягивает к себе Землю в действии.
Чтобы создать мостовидную конструкцию между двумя небесными телами, вам нужно, чтобы два тела были заблокированы друг с другом приливом; другими словами, они должны всегда представлять друг другу одну и ту же сторону. Приливные запирания возникают, когда одно из тел в системе значительно больше (точнее, массивнее) другого, а расстояние между ними сравнительно невелико; например, Земля-Луна или Солнце-Меркурий. Приливная блокировка — это постепенный процесс, но в конце концов меньшее тело перестает вращаться относительно большего тела.
Проблема в том, что большее тело все еще вращается относительно меньшего . Так что на большом корпусе нет хорошей опорной точки!
Единственное возможное решение, которое я вижу, — использовать любой полюс вращения в качестве точки привязки на обоих телах. Затем вам нужно придумать способ, как удержать точки крепления «моста» от отрыва, но это проблема инженерная, а не физическая. Это становится физической проблемой только тогда, когда вы пытаетесь найти материал, из которого можно построить мост.
Теперь у вас есть мост. Но есть еще одна проблема: эллиптическая форма орбиты между двумя телами! Возьмем, к примеру, орбиту Луны вокруг Земли; перигей составляет 356,4 мм, а апогей - 406,7 мм, с номинальной большой полуосью (радиусом орбиты) 384,4 мм. Расстояние до Луны изменяется от -8,3% до +5,8% по сравнению с его «нормальным» значением! И Луна довольно массивна; примерно в кг, его масса составляет около процента массы Земли. кг. Если вы не сможете сначала идеально окружить орбиту Луны вокруг Земли, любой материал, из которого вы строите мост, будет подвергаться экстремальным нагрузкам.
Вы можете решить эту проблему, представив тот сверхсильный материал, о котором никто не упоминал, и о котором я упоминал в начале своего ответа. Теперь сам мост выдержит и даже теоретически может удержать Луну на расстоянии длины моста.
Но как ты собираешься закрепить мост? Если вы привяжете его к поверхности (в нашем примере к Земле), эта поверхность не будет столь же сверхпрочной. И даже если бы это было так, Луна уже достаточно массивна, чтобы немного тянуть Землю вперед и назад в танце между ними.
Многое из этого можно было бы решить, если бы вы поместили центр масс системы точно посередине, прямо между ними. Самый простой способ сделать это — придать обоим небесным телам одинаковую массу. Теперь вы смотрите на настоящую систему с двумя планетами, а не на планету и ее спутник, но я подозреваю, что это будет нормально, поскольку в вашем вопросе вы конкретно сказали «планеты». Это потребовало бы невероятно маловероятного совпадения во время формирования планет, где-то в рамках бесконечной невероятности, но я полагаю, что если вы достаточно взмахнете рукой, это в принципе может произойти. Однако стабильной ситуации не будет.Несколько крупных столкновений с астероидами потенциально могут нарушить баланс, и с точки зрения времени, относящегося к формированию планет, это происходит постоянно.
За исключением этого, вам нужно, чтобы материал, из которого вы строите мост, был достаточно прочным, чтобы выдерживать такие силы, и вам нужно, чтобы точки крепления на обоих концах были достаточно прочными, чтобы выдерживать те же самые силы, и вам нужно, чтобы два тела находились в одном положении. идеально круговая орбита друг вокруг друга, и вам нужно, чтобы они были приливно заблокированы друг с другом (а не только один из них приливно заблокирован с другим).
Это настолько маловероятно, что я бы сказал, что, хотя то, что вы предлагаете, может быть возможно в теории , это невозможно на практике .
И пройти по этому мосту было бы утомительно , но возможно.
Альтернативой (значительно) изменяющимся размерам мостов может быть один мост, подобный кольцу Дайсона, вокруг Солнца, и «внерампные» или «спицевые» мосты к планетам.
Конечно, здесь все еще говорят о сумасшедших масштабах и структурах, но мосты, которые скользят по центральному кольцу, могут, по крайней мере, казаться более правдоподобными в зависимости от настройки. Мосты со спицами должны были бы изгибаться вверх и вниз снова, чтобы позволить планетам проходить под ними. (но это может быть в основном фиксированная форма). Им также нужно будет подключиться к меньшим кольцевым мостам вокруг планет с аналогичной настройкой, чтобы учесть ежедневное вращение планет. На данный момент вы уже не можете называть это мостом.
Заметки;
Я удивлен, что только SRM посчитал, что мост следует за различными положениями планет, а все остальные хотят соединить два тела вместе.
Но моя идея состоит в том, чтобы сделать мост гибким , а не переменной длины, как описано в SRM.
Мост поднимается из эклиптики по дуге между двумя телами, обеспечивая наибольшую дистанцию. Когда планеты ближе друг к другу, дуга выше и/или появляются волны. Общее движение контролируется серией волн, которые движутся вперед и назад; несколько частот и фаз одновременно. Он спроектирован таким образом, что конечным эффектом является зубцовка линии на нужную величину, чтобы придать ей правильную длину между конечными точками в любой момент времени.
Проблема в том, что дуга, проходящая над солнцем, захочет упасть вниз. Ему потребуется постоянная энергия, чтобы противостоять этому; возможно, его удастся удержать в воздухе с помощью солнечных парусов по всей длине. Подгонка или обрезка парусов даст динамический контроль, чтобы все это двигалось должным образом.
Что касается терминалов, вы могли бы просто висеть в верхних слоях атмосферы, как невращающийся скайхук , на полюсе. Однако, если вы хотите, чтобы первобытные люди просто ходили пешком, не нуждаясь в предоставленных пользователем транспортных средствах на каждом конце, его можно было бы закрепить на вращающемся креплении, или небесный крюк может тянуть световые шнуры вниз к земле.
Нет.
Даже если вам удастся найти две планеты, которые настолько идеально выровнены по орбите, что кажется, что они не движутся, силы между ними в случае кажущегося крошечным движения будут огромными. Кроме того, есть количество задействованного материала — расстояние от Земли до Марса в 300 000 раз превышает длину самого большого из когда-либо построенных мостов. Это более чем в 1000 раз длиннее экватора.
Однако наиболее важным соображением является то, почему . Если вы хотите эффективно перемещаться между двумя планетами, просто постройте космический лифт на обеих планетах. Как только вы окажетесь в космосе, путешествие на ракете между ними потребует гораздо меньше энергии и топлива, чем с поверхности планеты. И вам понадобится ракета — это единственный разумный способ путешествовать в космосе (единственный другой вариант — это магнитная тяга на вашем мостике, но попытка передать электричество на десятки миллионов километров не очень хорошо сработает). Вы хотите, чтобы транспортное средство не касалось поверхности, чтобы избежать сопротивления... в этот момент нет причин иметь поверхность вообще.
Это зависит,
в основном от того, какой тип конструкции вы используете в качестве моста, и какие планеты вы имеете в виду. Все потенциальные мосты, которые я могу себе представить, имеют одно общее: они больше похожи на направляющие провода (или трубки) невесомости.
Давайте начнем с простой системы: заблокированная приливом двойная планета. Ближе всего к этой конфигурации в Солнечной системе, вероятно, находится пара Плутон/Харон. Можно было бы построить своего рода связь между ними, и концептуально она не сильно отличалась бы от космического лифта. Ключевым моментом здесь является то, что две «планеты» все время обращены друг к другу одной и той же стороной. Идеально круговая орбита делает это проще, но трос может компенсировать изменение расстояния, если это не так. Эта версия кажется мне, по крайней мере, не совсем непрактичной , так как расстояние между двумя планетами будет достаточно малым, чтобы его можно было покрыть вообразимыми материалами и пересечь за полезное время.
Далее, совпадающие планеты. Это две планеты, находящиеся на одной орбите вокруг своей звезды, но разделенные угловым расстоянием. У Сатурна есть пара второстепенных спутников в этом соотношении, но их имена в настоящее время ускользают от меня. Структура, соединяющая две такие планеты, приняла бы форму дуги вдоль их орбитального пути. «Мост» будет в основном свободен от сил, пока его масса ничтожно мала по сравнению с планетами. Опять же, идеальная круговая орбита делает это проще, поскольку длина дуги никогда не меняется. Силы, действующие на дугу, могут быть достаточно малы, чтобы с ними можно было справиться, но «мост» будет очень длинным — для орбитальной пары, подобной Земле, он будет иметь длину примерно 1 а.е. (150 миллионов км) при условии разделения 60 градусов. Пересечение моста может быть нецелесообразным в полезное время.
Другие конфигурации были описаны другими ответами, но я чувствую, что они заходят слишком далеко, что после построения «моста» планеты перестают быть планетами и образуют новый тип тела вместе с «мостом». Я также не уверен, что сами планеты могли бы противостоять силам, действующим на них в этом случае (или, скорее, я почти уверен, что они не будут, если только вы не укрепите сами планеты каким-то суперматериалом).
Это возможно при очень специфических условиях, которые предположительно возможны, но у нас нет доказательств того, что они действительно существуют в природе, и они, вероятно, образуют тип естественного моста, поскольку он на самом деле не нужен.
Гораздо лучший путь, который можно считать мостом, - это то, что рассматривается для будущего системы Земля-Луна, когда вы строите 2 космических лифта и небольшое расстояние между ними, которое можно легко преодолеть за считанные секунды. Это позволяет продолжать вращение тел по отдельности, не требует (по большей части) сверхпрочных материалов и по-прежнему действует как мост.
Так что я сам наткнулся на эту идею, и я думаю, что у меня есть решение.
В моем мире (в качестве примера я использую свой) у меня есть луна, которая вращается вокруг планеты с той же скоростью и в том же направлении, что и вращение планеты, что делает ее, по-видимому, заблокированной приливом (хотя луна все еще вращается вокруг своей оси). ). Предполагая, что у вас есть суперматериал и смехотворно огромный бюджет, вы строите начало моста/троса/лифта, что у вас есть на главной планете, когда вы достигаете Луны, база эллиптически строится на поверхности, будучи тем, что мост касается поверхности луны только в двух точках, а остальные приподняты над поверхностью.
Но почему?
Если дорожка, по которой скользит этот мост, является эллиптической, основанной на орбите Луны и ее вращении, эллиптическая форма позволяет мосту все время находиться на одном и том же расстоянии.
Эта конструкция также создает гигантский «орбитальный двигатель», который можно использовать для выработки тонны энергии.
Во всяком случае, просто идея. Прокомментируйте, если моя геометрия здесь неверна...
Да, если орбиты двух планет идеально компланарны (чего в действительности не произойдет, если только ваши инженеры не переместят одну из планет).
Существует множество ответов, основанных на попытке построить мост — что невозможно — вместо правильного ответа на строительство нескольких мостов.
Мост №1:
Build a space elevator.
Build a space elevator 120 degrees away.
Build a space elevator 120 degrees away.
Пока ваша планета не слишком массивна, она находится на грани того, что можно построить, унобтаниум упрощает задачу, но не является существенной.
Мост №2:
Постройте кольцо вокруг планеты, поддерживаемое лифтами. Вы можете сделать это с помощью одного лифта, если кольцо и лифт не обтащены, в противном случае вам нужно как минимум три точки.
Мост №3:
Еще одно кольцо вокруг планеты, за пределами первого кольца, но соприкасающееся с ним с помощью магнитной левитации (или чего-то еще без трения, если вы идете по маршруту без обтания). Это кольцо не вращается относительно центральной звезды. Очевидно, что здесь есть значительная разница в скорости, для согласования скорости потребуется какой-то транспортный корабль, если только вы не пойдете с подходом Heinlien по катящимся дорогам. (Что потребовало бы большого количества сегментов согласования скоростей!) Для простоты проектирования результирующая сила № 2 и № 3 вместе равна нулю, соединения руля высоты предназначены только для устойчивости. Unobtainium значительно облегчит сборку № 2 и № 3, но без него можно обойтись.
Если орбиты идеально круглые:
Мост №4:
Кольцо вокруг звезды. Это связано с № 3. Требуются двигатели Unobtainium или стабилизирующие двигатели.
Вы строите аналогичную систему вокруг второй планеты.
Мост №5:
Это висит на кольце вокруг внешней планеты, противовес висит в противоположном направлении, чтобы дать чистый нулевой вес. Он распространяется на внутреннее кольцо, опять же требуются челноки с соответствующей скоростью.
Если орбиты не идеально круглые, становится сложнее:
Мост №4а:
Это в космосе между двумя планетами. Стационарные двигатели обязательны, так как они ни к чему не привязаны. Требуется унобтаниум.
Мост №5а:
Он движется по трассе № 4 (применяются проблемы с согласованием скорости), чтобы оставаться на одной линии с планетой. Он свисает на полпути к планете плюс половина орбитального отклонения планеты. Он уравновешен.
Мост №5b:
Это связано с № 3 и простирается наружу и уравновешивается. Он имеет ту же длину, что и № 5а. № 5a и № 5b выровнены так, чтобы всегда быть соосными, но связаны только магнитной левитацией или чем-то подобным, поскольку № 5b будет двигаться вверх и вниз вместе с планетой. Порнографический никнейм неизбежен для этой пары. Требуется унобтаниум. Удержать противовесы № 5а и № 5б от столкновения с противоположным мостом будет непростой задачей.
Вторая пара мостов соединяет №4 с другой планетой.
Если вы хотите расширить эту систему на дополнительные планеты, вы можете повторно использовать №1, №2 и №3.
Я не вижу способов обращения с планетами, которые не находятся в одной плоскости.
Одним из шагов, который сделал бы эту идею несколько естественной, чтобы даже начать думать, было бы иметь пару планет, где самая высокая гора на каждой из них возвышается над атмосферой, что делает космический лифт ненужным.
Возможно, вместо того, чтобы вращаться вокруг друг друга, они либо делили бы общую орбиту на некотором расстоянии друг от друга, как астероиды в поясе астероидов, или камни в кольце вокруг планеты, либо имели бы выровненные концентрические орбиты, которые привели к такое же количество времени за год путешествия вокруг Солнца.
В идеале эти планеты также должны быть на маленькой стороне того, что все еще можно было бы квалифицировать как карликовую планету, так что гравитационное притяжение планет друг к другу могло бы быть меньше по сравнению с гравитационным притяжением солнца на каждой из планет. Чем меньше карликовые планеты, тем меньше может быть их среднее расстояние друг от друга.
Затем вы соединили вершины суператмосферных горных вершин длинной прославленной резинкой (или прочным мостом с прославленной резинкой на каждом конце) из чего-то вроде супер-пупер паучьего шелка. Часть или части резиновой ленты будут направлять космический эквивалент горной гондолы (значительно снижая требования к материалам, поскольку требуется, чтобы лишь небольшая часть из них имела пригодную для жизни атмосферу).
Возможно, какое-нибудь паукообразное существо, которое могло бы выжить в открытом космосе, поддерживало бы резиновые ленточные части моста, восстанавливая его по мере повреждений или растяжений и сжатий в течение года, возможно, получая для этого питание. от жертвоприношений путешественников, пересекающих мост (или путем поедания самих путешественников, если они не приносят достаточного количества жертвоприношений, возможно, загоняя их в тупиковый ответвление моста, контролируемое космическим пауком). Таким образом, паук будет одновременно смотрителем моста и выполнять роль тролля по отношению к мосту.
Вся система (горы, пряди пауков, космический паук), за исключением гондол, используемых для движения по мосту, может быть естественной, а не искусственной, что снижает потребность в особенно технологичных людях, использующих мост.
Действительно, возможно, эти космические пауки эволюционировали в планетарном кольце, где расстояния, которые нужно было преодолеть с помощью шелка космических пауков, были небольшими, они попали в пояс астероидов, когда случайное столкновение материала планетарного кольца случайно занесло туда некоторых космических пауков, и затем колония космических пауков добралась до планет, которые были не слишком далеко друг от друга, когда там разбился астероид, сбитый с орбиты в результате столкновения. На каждом этапе происходил отбор космических пауков, способных производить более длинные и прочные нити. Родственные виды более мелких и менее способных космических пауков в той же Солнечной системе можно найти в кольцевых системах и поясах астероидов по всей Солнечной системе, каждый из которых адаптирован к масштабу, с которым он обычно сталкивается.
Если гондол слишком много, или они слишком технологически продвинуты, или слишком сильно ухудшают концепцию, возможно, космические пауки могли бы сделать гибкие трубки из шелка космических пауков (возможно, усиленные минералами, найденными в поясах астероидов, планетарных кольцах и скалистых планетах), которые люди по мосту просто пройдут, а не то, к чему прицепят гондолу. Трубы могут быть 2-4 метра в диаметре или около того внутри и могут проходить вниз по склонам гор, к которым они прикреплены, в зону с пригодной для дыхания атмосферой.
ОБНОВЛЕНИЕ: Новая технология материаловедения для космоса основана на паутине .
Что вам нужно, так это две планеты, вращающиеся вокруг друг друга (по круговой орбите), в то время как их вращение фиксировано, равно и параллельно... Рассмотрим этот пример: возьмите гантель и вращайте ее, пока ось вращения проходит через центр ручки. Теперь представьте, что гири — это планеты, а ручка — это мост, и вы можете представить себе сценарий.
Я согласен с ответом Никто, но хочу добавить, что внутренняя планета будет двигаться наружу, а внешняя планета будет двигаться внутрь, если вы их заблокируете. Таким образом, вы должны убедиться, что это приводит к тому, что обе планеты вращаются вокруг общего барицентра, не добавляя такого большого давления на мост, чтобы они уничтожили другую планету в том месте, где они соединены с мостом (ваш мост должен справиться с этим благодаря своей сверхсильной силе). материал).
Таким образом, момент, когда вы начинаете блокировку, здесь очень важен, и я рекомендую выбрать положение, при котором мост находится как можно более касательно к орбитам, что приведет к «вращению вокруг их общего центра масс», описанному в других ответах. .
Нет... это сработает только в том случае, если две планеты вращаются вокруг своего солнца примерно с одинаковой скоростью, всегда повернуты друг к другу одним и тем же лицом, и шансы на благоприятные условия для двойной планетной системы, демонстрирующей эти черты, настолько малы, что быть равным нулю в практическом применении.
(Чуть) более реалистичное решение
Космические лифты теоретически возможны, поэтому вы размещаете по одному на каждой планете (они должны быть либо в местах, которые всегда могут «видеть» друг друга, так что шнур, избегающий солнца, — это еще одна проблема...) Тогда у вас есть шнур соединение двух. Этот шнур будет иметь провисание, оставленное за точкой крепления на лифте, поэтому пройденная область будет насмешкой, но по мере того, как орбиты планеты удаляются друг от друга, провисание добавляется на шнур насмешки. Таким образом, изменение орбит не становится проблемой. Все еще не совсем реалистично, но материал не должен быть достаточно прочным, чтобы менять планетарные орбиты.
Молот
СРМ
Бенуберд
Калеб707
пользователь22613
WernerCD
Джейсен
Менделеев
Менделеев
Менделеев
МолбОрг
СРМ
Велкахолизм
Джей Доу