Mesterséges gravitáció?

Valaki írta, hogy nincs hődisszipáció, nem kell vele számolni.

De igen, sajnos kell. Mivel középen szükség van egy állórészre - ha úgy tetszik, kerékagyra, ami áll, és a forgórész csapággyal van hozzá rögzítve. Csak az állórészen biztonságos az űrhajók kikötése, és a nulla gravitációs kísérleteket is itt tudják végrehajtani. És itt máris egy nagyon komoly csapágyazás kell, ami kibírja a centrifugális, centripetális és nyíróerőket, amik fellépnek. Plusz a forgatás sem lehet egyszerűen (napelem vagy nukleáris alapú) villanymotorokkal megoldani, mert ha megforgatod a forgórészt villanymotorral, akkor az állórész is megindul vele ellenkező irányban a hatás-ellenhatás miatt. Tehát az egészet fel kell pörgetni hajtómüvekkel, majd az állórészt pl. Villanymotorokkal ellenirányba forgatni addig, amíg egy külső orbiter egységhez képest az állórész valóban "állni" fog.

És ahogy a csapágyon disszipálódik a mozgási energia, rá kell pótolni a hajtóművekből, makd utána "kalibrálni" az állórészt.

Az állórész pedig mindenképpen kell a dokkoláshoz és a zéró gravitációs munkához.

Szóval sajnos nem úgy van az, hogy csak bekenjük zsírral...

Amennyiben a stacionárius középső részbe akarunk dokkot, zsilipet, tehát légnyomást, nem is csak csapágyazás, de forgó légszigetelés is kell, ami zár -180 és +120 fokon is.

Szerintem a középpontot a dokkolások miatt nem feltétlenül kell forgatni, ha tengelyvonalba kerül két dokk szemben, a dokkoláshoz az űrhajót hozzáforgatni nem nagy ügy. A centrifugális erő a középpontban nem jelentkezik.

Viszont a folyamatosan Nap felé néző napelemek és a Föld felé néző antennák akkor megkívánják az ellenforgatást.

Persze ez is kiváltható mondjuk a gyűrű palástjának körbe napelemezésével és ugyanúgy egymást váltó sok antennával.

A folyamatosan változó súlyeloszlás miatt kell valami aktív tömegközéppont-változtató rendszer is, hogy ne kóvályogjon a kerék, akárhányszor mondjuk összegyűlik a legénység egy helyen, árut hurcolnak be, tömegek mozognak a küllőkben fel-le satöbbi.

11. vagyok. Az állórészt nem a dokkolás miatt kell forgatni, hanem azért, mert ha egy motorral megforgatod a 10 m tömegű forgórészt és felpörgeted 1 v sebességre, akkor az 1 m tömegű állórész vele ellenirányban fog forogni 10 v sebességgel, mivel nincs stabil pont, ahova "felfekszik". Ezért lehet csak úgy beindítani, ha az egész cuccot felpörgeted hajtóművekkel 1 v sebességre, majd az állórészt ellenirányú villanymotoros forgatással "visszafékezed".

Viszont a csapágyszigetelésre és a tömegközéppont folyamatos ingadozásával én sem számoltam :-)

Nem egyszerű történet ez. Megvalósíthatatlannak látszik, de 50 éve még az 1 Gbps is annak tűnt :-D

"Az állórészt nem a dokkolás miatt kell forgatni, hanem azért, mert ha egy motorral megforgatod a 10 m tömegű forgórészt és felpörgeted 1 v sebességre, akkor az 1 m tömegű állórész vele ellenirányban fog forogni 10 v sebességgel, mivel nincs stabil pont, ahova "felfekszik"."

Én arról beszélek, hogy szerintem nem feltétlenül kell állórész. Hadd forogjon az egész.

"Azért érdemes ránézni, az az 1 G mit jelent, ha egy több száz méteres gyűrűt kell összetartani."

Annak a több száz méteres gyűrűnek csak a legkülső részére hat 1 G gyorsulás, a belső részekre a középponttól mért távolsággal arányosan ennél kevesebb. A gyűrű mint élettér belső tere relatíve kicsi lenne a teljes mérethez képest, tehát ezen belül kellene megoldani egy olyan terhelés elviselését, amely a földi körülmények között érvényes 1 G gyorsulásnak felel meg. Nem hinném, hogy ha mindenképpen muszáj lenne, akkor a ma ismert technológiákkal ezt ne tudnák kivitelezni.

"A szerkezeti terhelést nem G-ben mérik. Itt a tömegek és súlyerők számítanak (illetve a súlyerő centrifugális utánzata)."

A "súlyerő" pedig jelen esetben a centrifugálist jelenti, és ha a centrifugális gyorsulás g, akkor a "súlyerő" is éppen úgy m*g lesz, mint itt a földön. A terhelés, azaz az anyagban fellépő feszültségre (húzóerő per felületre) ez az összefüggés érvényes:

dszigma = rho*w^2*r*dr

Itt szigma a feszültség, rho az anyagsűrűség, w a forgás szögsebessége és r a sugár. Tehát egy kicsiny dr távolságon dszigma a fellépő feszültség növekedése radiális irányban. Ezt az egyenletet nullától adott R-ig integrálva megkapjuk az az adott R sugáron érvényes feszültséget (terhelést) egy homogén rho sűrűségű korong esetén:

szigma(R) = 1/2*rho*w^2*R^2

Persze ez durva közelítés, mert a rendszer nem tömör korong lenne, sem pedig homogén nem lenne. De el lehet képzelni, hogy egy nagy gyűrű lenne "küllők" nélkül, azaz rho a középponttól sokáig nulla lenne, illetve egy könnyű de annál nagyobb szakítószilárdságú anyagot feltételezve (szén nanocsöves anyag) rho értéke relatíve kicsi volna, így a fellépő feszültségek sem lennének elviselhetetlenül nagyok.

w^2*R helyébe lehet g-t írni, vagyis a feszültség ott, ahol a centrifugális gyorsulás 1 g, a sugártól csak lineárisan függ:

szigma(R_g) = 1/2*rho*1g*R

Tehát ha a lakóövezetet nem tervezzük túl messzire a középponttól (nem nagy átmérőjű a kerék, cserébe erősebb a forgás), akkor a fellépő feszültség sem lesz túl nagy.

Hát egy forgásszimmetrikus űrhajó esetében valóban logikus az elején-végén lévő zsilip megoldás, de tulajdonképpen igazán az a lényeg, hogy a zsilip tengelyének elméleti meghosszabbítása jó közelítéssel az űrhajó tömegközéppontja körül bökje át a hajót. A dokkoláshoz a forgás-szinkronizálás nem olyan iszonyat bonyolult dolog. Ezt már az űrhajózás hőskorában, a Szojuz-Apolló közös repülésnél, sőt, az Apollók holdról visszatérésénél is meg kellett tenni. Persze ott mindkét egység igazodott a másikhoz és minimális különbségek voltak, de itt sem jelentősen nagyobb a kihívás.

Egyébként még nagyon nagy kocsikerék űrállomásoknál is működhet ez az elv, hiszen az átmérővel a kerületen az 1G-hez szükséges fordulatszám csökken, a középrésznél egyre kisebb a forgás-probléma, még az sem kizárt, hogy a tökéletes dokk ilyenkor az állomás közepén egy henger belső palástja lesz. Még segítheti is a hajó rögzítését az ottani töredéknyi G.

#16: köszönjük a korrekt számítást. Nem is arról beszéltem, hogy lehetetlen, hanem, hogy nagy kihívás (tervezési, anyagminőségi, gyártási -hiszen te is említed a szénszálas kompozitokat, ami még csak kis részt a jelen és bizony drága- nehézségek).

A gyűrű összetartására két terhelésfelvételi lehetőség van, egyik a sűrű küllőzés húzott terhelése, másik a gyűrű tangenciális húzó terhelése. Bármelyik kiválthatja a másikat illetve sokféleképpen kombinálható az arány, a konstrukciótól, méretektől, szerkezeti és tömegeloszlástól függően.

Terhelési konstrukciós szempontból elvileg nincs is feltétlenül szükség kerékagyra és küllőkre (Halo játék ismerős valakinek?). Csak az nagyon megnehezíti a dokkolásos ügyeket, szinte lehetetlenné válik a folyamatos dinamikus kiegyensúlyozás és akkor nem lesz alacsony illetve nulla gravitációs része az állomásnak, ami azért rengeteg szempontból lehet hátrány.