Weltraumaufzug: Einen Fahrstuhlknopf drücken, um in den Himmel zu fahren

Von Fouad Sabry

Was ist ein Weltraumaufzug

Ein Konzept für ein Transportsystem, das Planeten mit dem Weltraum verbindet, wird als Weltraumaufzug bezeichnet. Ein Kabel, das an der Oberfläche befestigt ist und sich in den Weltraum erstreckt, wäre die Hauptkomponente dieses Systems. Ohne die Notwendigkeit riesiger Raketen würde die Architektur des Systems es Fahrzeugen ermöglichen, das Kabel von der Oberfläche eines planetarischen Körpers, wie der Erdoberfläche, nach oben zu steigen und direkt in die Umlaufbahn zu gelangen. Aufgrund des enormen Gewichts konnte ein erdbasierter Weltraumaufzug nicht einfach ein hoher Turm sein, der von unten getragen wurde. Stattdessen würde es aus einem Kabel bestehen, dessen eines Ende an der Oberfläche in der Nähe des Äquators und das andere Ende an einem Gegengewicht im Weltraum jenseits der geostationären Umlaufbahn befestigt wäre. Dies würde ermöglichen, dass sich der Aufzug zwischen der Oberfläche und dem Gegengewicht bewegt. Die entgegenwirkenden Kräfte der am unteren Ende stärkeren Schwerkraft und der am oberen Ende stärkeren nach oben gerichteten Zentrifugalkraft würden dazu führen, dass das Kabel unter Spannung gehalten und über einer einzigen Position auf der Erde stationär gehalten wird. Die Schwerkraft ist am unteren Ende stärker, während die aufwärts gerichtete Zentrifugalkraft am oberen Ende stärker ist. Nachdem das Halteseil ausgebracht wurde, können Bergsteiger mechanische Methoden verwenden, um das Halteseil wiederholt auf- und abzusteigen, um ihre Nutzlast in und aus der Umlaufbahn freizusetzen.

Wie Sie davon profitieren

Ihr Nutzen

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(I) Erkenntnisse und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Weltraumfahrstuhl

Kapitel 2: Interplanetare Raumfahrt

Kapitel 3: Die Quellen des Paradieses

Kapitel 4: Gegengewicht

Kapitel 5: Skyhook (Struktur)

Kapitel 6: Mondraumaufzug

Kapitel 7: Megascale-Engineering

Kapitel 8: Yuri Artsutanov

Kapitel 9: Momentum-Austausch-Tether

Kapitel 10: Startschleife

Kapitel 11: Orbitalring

Kapitel 12: Globus Cassus

Kapitel 13: Weltraumaufzüge in der Fiktion

Kapitel 14: Spezifische Stärke

Kapitel 15: Schwerkraft der Erde

Kapitel 16: Weltraumstart ohne Raketen

Kapitel 17: Sicherheit von Weltraumaufzügen

Kapitel 18: Konstruktion von Weltraumaufzügen

Kapitel 19: Weltraumseil

Kapitel 20: Weltraumaufzug-Wettbewerbe

Kapitel 21: Hypothetische Technologie

(II) Beantwortung der wichtigsten öffentlichen Fragen zum Weltraumaufzug.

( III) Beispiele aus der Praxis für den Einsatz von Weltraumaufzügen in vielen Bereichen.

(IV) 17 Anhänge zur kurzen Erläuterung von 266 neuen Technologien in jeder Branche, um ein umfassendes 360-Grad-Verständnis der Technologien von Weltraumaufzügen zu erhalten .

An wen richtet sich dieses Buch?

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und diejenigen, die über grundlegendes Wissen oder Informationen hinausgehen möchten jede Art von Weltraumfahrstuhl.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 28. Okt. 2022

Buchvorschau

Urheberrecht

Space Elevator Copyright © 2022 by Fouad Sabry. Alle Rechte vorbehalten.

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form oder mit elektronischen oder mechanischen Mitteln, einschließlich Informationsspeicher- und -abrufsystemen, ohne schriftliche Genehmigung des Autors reproduziert werden. Die einzige Ausnahme ist ein Rezensent, der kurze Auszüge in einer Rezension zitieren kann.

Cover entworfen von Fouad Sabry.

Dieses Buch ist ein Werk der Fiktion. Namen, Charaktere, Orte und Ereignisse sind entweder Produkte der Phantasie des Autors oder werden fiktiv verwendet. Jede Ähnlichkeit mit realen Personen, lebenden oder toten, Ereignissen oder Schauplätzen ist völlig zufällig.

Bonus

Sie können eine E-Mail an [e-mail] mit dem Betreff Space Elevator: Pushing an elevator button for a ride into heaven senden und erhalten eine E-Mail mit den ersten Kapiteln dieses Buches.

Fouad Sabry

Besuchen Sie die Website von 1BK unter

www.1BKOfficial.org

Vorwort

Warum habe ich dieses Buch geschrieben?

Die Geschichte des Schreibens dieses Buches begann 1989, als ich Schüler der Secondary School of Advanced Students war.

Es ist bemerkenswert wie die STEM-Schulen (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik), die jetzt in vielen fortgeschrittenen Ländern verfügbar sind.

STEM ist ein Lehrplan, der auf der Idee basiert, Schüler in vier spezifischen Disziplinen - Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik - in einem interdisziplinären und angewandten Ansatz auszubilden. Dieser Begriff wird typischerweise verwendet, um eine Bildungspolitik oder eine Lehrplanwahl in Schulen anzusprechen. Es hat Auswirkungen auf die Entwicklung der Arbeitskräfte, nationale Sicherheitsbedenken und die Einwanderungspolitik.

Es gab eine wöchentliche Klasse in der Bibliothek, in der jeder Schüler jedes Buch frei wählen und 1 Stunde lang lesen kann. Ziel des Kurses ist es, die Schüler zu ermutigen, andere Fächer als den Lehrplan zu lesen.

In der Bibliothek, während ich mir die Bücher in den Regalen ansah, bemerkte ich riesige Bücher, insgesamt 5.000 Seiten in 5 Teilen. Der Buchname ist The Encyclopedia of Technology, der alles um uns herum beschreibt, vomabsoluten Nullpunkt bis zu Halbleitern, fast jede Technologie wurde damals mit bunten Illustrationen und einfachen Worten erklärt. Ich fing an, die Enzyklopädie zu lesen, und natürlich konnte ich sie nicht in der 1-stündigen wöchentlichen Klasse beenden.

Also überzeugte ich meinen Vater, die Enzyklopädie zu kaufen. Mein Vater kaufte am Anfang meines Lebens alle technischen Werkzeuge für mich, den ersten Computer und die erste Technologie-Enzyklopädie, und beide haben einen großen Einfluss auf mich und meine Karriere.

Ich habe die gesamte Enzyklopädie in den Sommerferien dieses Jahres fertiggestellt, und dann begann ich zu sehen, wie das Universum funktioniert und wie man dieses Wissen auf alltägliche Probleme anwendet.

Meine Leidenschaft für die Technologie begann vor mehr als 30 Jahren und immer noch geht die Reise weiter.

Dieses Buch ist Teil von The Encyclopedia of Emerging Technologies, was mein Versuch ist, den Lesern die gleiche erstaunliche Erfahrung zu geben, die ich in der High School hatte, aber anstelle von Technologien des 20. Jahrhunderts  interessiere ich mich mehr für die aufkommenden Technologien, Anwendungen und Branchenlösungen des 21. Jahrhunderts.

The Encyclopedia of Emerging Technologies wird aus 365 Büchern bestehen, jedes Buch wird sich auf eine einzelne aufkommende Technologie konzentrieren. Sie können die Liste der neuen Technologien und ihre Kategorisierung nach Branchen im Teil von Coming Soon am Ende des Buches lesen.

365 Bücher, um den Lesern die Möglichkeit zu geben, ihr Wissen über eine einzige aufstrebende Technologie jeden Tag im Laufe eines Jahres zu erweitern.

Einleitung

Wie habe ich dieses Buch geschrieben?

In jedem Buch von The Encyclopedia of Emerging Technologies versuche ich, sofortige, rohe Sucheinblicke direkt aus den Köpfen der Menschen zu erhalten und ihre Fragen über die aufkommende Technologie zu beantworten.

Es gibt jeden Tag 3 Milliarden Google-Suchanfragen, von denen 20% noch nie zuvor gesehen wurden. Sie sind wie ein direkter Draht zu den Gedanken der Menschen.

Manchmal ist das Wie entferne ich Papierstaus. In anderen Fällen sind es die schmerzhaften Ängste und geheimen Sehnsüchte, die sie immer nur mit Google teilen würden.

In meinem Bestreben, eine unerschlossene Goldgrube an Content-Ideen über Space Elevator zu entdecken, benutze ich viele Tools, um Autocomplete-Daten von Suchmaschinen wie Google zu hören, und kurbele dann schnell jede nützliche Phrase und Frage heraus, die die Leute um das Schlüsselwort Space Elevator stellen.

Es ist eine Goldgrube an Menscheneinblicken, die ich nutzen kann, um frische, äußerst nützliche Inhalte, Produkte und Dienstleistungen zu erstellen. Die freundlichen Menschen, wie Sie, wollen es wirklich.

Personensuchen sind der wichtigste Datensatz, der jemals über die menschliche Psyche gesammelt wurde. Daher ist dieses Buch ein Live-Produkt und wird ständig durch immer mehr Antworten auf neue Fragen zu Space Elevator aktualisiert, die von Menschen wie Ihnen und mir gestellt werden, die sich über diese neue aufkommende Technologie wundern und mehr darüber erfahren möchten.

Der Ansatz für das Schreiben dieses Buches besteht darin, ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Menschen in Space Elevator suchen, Fragen und Fragen zu enthüllen, die ich nicht unbedingt aus dem Kopf heraus denken würde, und diese Fragen in super einfachen und verdaulichen Worten zu beantworten und das Buch auf einfache Weise zu navigieren.

Wenn es darum geht, dieses Buch zu schreiben, habe ich darauf geachtet, dass es so optimiert und zielgerichtet wie möglich ist. Dieser Buchzweck ist es, den Menschen zu helfen, ihr Wissen über Space Elevator weiter zu verstehen und zu erweitern. Ich versuche, die Fragen der Menschen so genau wie möglich zu beantworten und viel mehr zu zeigen.

Es ist eine fantastische und schöne Möglichkeit, Fragen und Probleme der Menschen zu erforschen und sie direkt zu beantworten und dem Inhalt des Buches Einsicht, Bestätigung und Kreativität hinzuzufügen - sogar Pitches und Vorschläge. Das Buch deckt reiche, weniger überfüllte und manchmal überraschende Forschungsbereiche auf, die ich sonst nicht erreichen würde. Es besteht kein Zweifel, dass erwartet wird, dass es das Wissen der potenziellen Leser erweitert, nachdem das Buch mit diesem Ansatz gelesen wurde.

Ich habe einen einzigartigen Ansatz angewendet, um den Inhalt dieses Buches immer frisch zu machen. Dieser Ansatz hängt davon ab, den Köpfen der Menschen zuzuhören, indem die Suchwerkzeuge verwendet werden. Dieser Ansatz hat mir geholfen:

Treffen Sie die Leser genau dort, wo sie sind, damit ich relevante Inhalte erstellen kann, die einen Nerv treffen und mehr Verständnis für das Thema schaffen.

Bleiben Sie am Puls der Zeit, damit ich Updates erhalten kann, wenn die Leute auf neue Weise über diese aufkommende Technologie sprechen, und Trends im Laufe der Zeit überwachen kann.

Entdecken Sie verborgene Schätze von Fragen, die Antworten auf die aufkommende Technologie benötigen, um unerwartete Einblicke und versteckte Nischen zu entdecken, die die Relevanz des Inhalts erhöhen und ihm einen entscheidenden Vorteil verschaffen.

Der Baustein für das Schreiben dieses Buches umfasst Folgendes:

(1) Ich habe aufgehört, die Zeit mit Bauchgefühl und Vermutungen über die von den Lesern gewünschten Inhalte zu verschwenden, den Buchinhalt mit dem gefüllt, was die Leute brauchen, und mich von den endlosen Inhaltsideen verabschiedet, die auf Spekulationen basieren.

(2) Ich habe solide Entscheidungen getroffen und bin weniger Risiken eingegangen, um in der ersten Reihe zu sehen, was die Leute lesen und wissen wollen - in Echtzeit - und Suchdaten zu verwenden, um mutige Entscheidungen darüber zu treffen, welche Themen aufgenommen und welche ausgeschlossen werden sollen.

(3) Ich habe meine Content-Produktion optimiert, um Content-Ideen zu identifizieren, ohne einzelne Meinungen manuell durchsuchen zu müssen, um Tage und sogar Wochen Zeit zu sparen.

Es ist wunderbar, den Menschen zu helfen, ihr Wissen auf einfache Weise zu erweitern, indem sie nur ihre Fragen beantworten.

Ich denke, der Ansatz, dieses Buch zu schreiben, ist einzigartig, da es die wichtigen Fragen sammelt und verfolgt, die von den Lesern in Suchmaschinen gestellt werden.

Bestätigungen

Ein Buch zu schreiben ist schwieriger als ich dachte und lohnender, als ich es mir jemals hätte vorstellen können. Nichts davon wäre ohne die Arbeit renommierter Forscher möglich gewesen, und ich möchte ihre Bemühungen würdigen, das Wissen der Öffentlichkeit über diese neue Technologie zu verbessern.

Widmung

Für die Erleuchteten, diejenigen, die die Dinge anders sehen und wollen, dass die Welt besser wird - sie mögen den Status quo oder den bestehenden Staat nicht. Du kannst ihnen zu sehr widersprechen, und du kannst noch mehr mit ihnen streiten, aber du kannst sie nicht ignorieren, und du darfst sie nicht unterschätzen, weil sie immer Dinge verändern ... Sie treiben die menschliche Rasse voran, und während einige sie als die Verrückten oder Amateure betrachten, sehen andere Genie und Innovatoren, weil diejenigen, die erleuchtet genug sind, um zu denken, dass sie die Welt verändern können, diejenigen sind, die es tun und die Menschen zur Aufklärung führen.

Epigraph

Ein Konzept für ein Transportsystem, das Planeten mit dem Weltraum verbinden würde, heißt Weltraumaufzug. Ein Kabel, das an der Oberfläche befestigt ist und sich in den Weltraum erstreckt, wäre die Hauptkomponente dieses Systems. Ohne die Notwendigkeit riesiger Raketen würde die Architektur des Systems es Fahrzeugen ermöglichen, das Kabel von der Oberfläche eines planetaren Körpers, wie der Erdoberfläche, aufzusteigen und direkt in die Umlaufbahn einzutreten. Aufgrund des enormen Gewichts konnte ein Weltraumaufzug, der auf der Erde basiert, nicht einfach ein hoher Turm sein, der von unten getragen wird. Stattdessen würde es aus einem Kabel bestehen, bei dem ein Ende an der Oberfläche in der Nähe des Äquators befestigt ist und das andere Ende an einem Gegengewicht im Weltraum jenseits der geostationären Umlaufbahn befestigt ist. Dies würde es dem Aufzug ermöglichen, sich zwischen der Oberfläche und dem Gegengewicht zu bewegen. Die entgegengesetzten Kräfte der Schwerkraft, die am unteren Ende stärker ist, und die nach oben gerichtete Zentrifugalkraft, die am oberen Ende stärker ist, würden dazu führen, dass das Kabel hochgehalten, unter Spannung und stationär über eine einzige Position auf der Erde gehalten wird. Die Schwerkraft ist am unteren Ende stärker, während die nach oben gerichtete Zentrifugalkraft am oberen Ende stärker ist. Nachdem das Seil entfaltet wurde, können Kletterer mit mechanischen Methoden wiederholt auf- und absteigen, um ihre Nutzlast in und aus dem Orbit freizugeben.

Inhaltsverzeichnis

Urheberrecht

Bonus

Vorwort

Einleitung

Bestätigungen

Widmung

Epigraph

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1: Weltraumaufzug

Kapitel 2: Interplanetare Raumfahrt

Kapitel 3: Die Quellen des Paradieses

Kapitel 4: Gegengewicht

Kapitel 5: Skyhook (Struktur)

Kapitel 6: Projekt Echo

Kapitel 7: Megascale Engineering

Kapitel 8: Juri Artsutanow

Kapitel 9: Momentum Exchange Tether

Kapitel 10: Startschleife

Kapitel 11: Orbitalring

Kapitel 12: Globus Cassus

Kapitel 13: Weltraumaufzüge in der Fiktion

Kapitel 14: Spezifische Festigkeit

Kapitel 15: Die Schwerkraft der Erde

Kapitel 16: Nicht-Raketen-Raumstart

Kapitel 17: Sicherheit von Weltraumaufzügen

Kapitel 18: Bau von Weltraumaufzügen

Kapitel 19: Space Tether

Kapitel 20: Wettbewerbe für Weltraumaufzüge

Kapitel 21: Hypothetische Technologie

Epilog

Über den Autor

Demnächst

Anhänge: Neue Technologien in jeder Branche

Kapitel 1: Weltraumaufzug

Ein Konzept für ein Transportsystem, das Planeten mit dem Weltraum verbinden würde, heißt Weltraumaufzug.

In seiner Arbeit von 1895 war Konstantin Ziolkowski der erste, der die Idee eines Turms vorschlug, der eine geosynchrone Umlaufbahn erreichen könnte. Sein Plan sah den Bau eines freistehenden Turms vor, der sich von der Erdoberfläche auf eine Höhe erheben sollte, die der geostationären Umlaufbahn entspricht. Ziolkowskis Konstruktion würde, wie die Strukturen aller anderen Gebäude, unter Kompression stehen, wobei ihr Gewicht von unten getragen würde. Seit 1959 konzentriert sich die Mehrheit der vorgeschlagenen Entwürfe für Weltraumaufzüge hauptsächlich auf Zugkonstruktionen, wobei Fliehkräfte genutzt werden, um das Gewicht des Systems von oben in der Höhe zu halten. Die Zugideen schlagen die Verwendung eines Space Tether vor, das sich von einer massiven Masse (als Gegengewicht bezeichnet) über die geostationäre Umlaufbahn hinaus bis zur Erdoberfläche erstreckt. Diese Konstruktion wird in Spannung zwischen der Erde und dem Gegengewicht aufrechterhalten, wie es ein umgekehrter Lotbob wäre. Die Dicke des Kabels wird als Reaktion auf die Menge der Belastung modifiziert; Es ist am größten in einer geostationären Umlaufbahn und am wenigsten am Boden.

Die Materialien, die jetzt verfügbar sind, sind nicht von einer Qualität, die einen Weltraumaufzug auf der Erde praktikabel machen würde.

Die Grundidee hinter dem Weltraumaufzug wurde erstmals 1895 von einem russischen Wissenschaftler namens Konstantin Tsiolkovsky entwickelt. Er war motiviert, das Konzept zu erstellen, nachdem er den Eiffelturm in Paris gesehen hatte. Er dachte über die Möglichkeit nach, einen Turm zu bauen, der diesem ähnlich war, aber bis in den Weltraum reichte und vom Boden bis zu einer Höhe von 35.786 Kilometern gebaut wurde, was der Höhe der geostationären Umlaufbahn entspricht. Er wies darauf hin, dass sich die Spitze eines solchen Turms ähnlich wie ein geostationärer Satellit in einer Umlaufbahn um die Erde befinden würde. Objekte würden aufgrund der Rotation der Erde horizontale Geschwindigkeit aufnehmen, wenn sie den Turm hinauffahren, und ein Objekt, das auf dem Gipfel des Turms freigesetzt wurde, hätte eine ausreichende horizontale Geschwindigkeit, um in der geostationären Umlaufbahn zu bleiben. Im Gegensatz zu der Zugkonstruktion, die von aktuellen Vorstellungen gefordert wird, war Ziolkowskis fiktiver Turm von der Kompressionsart (oder Halteseil).

Es erwies sich als unmögliches Unterfangen, eine Kompressionsstruktur von Grund auf zu konstruieren, da kein Material zur Verfügung stand, das eine ausreichende Druckfestigkeit aufwies, um unter den gegebenen Umständen sein eigenes Gewicht zu tragen. Es wurde jedoch erst eine beträchtliche Zeit später auf Englisch zugänglich. Darüber hinaus schlug er vor, die Kabeldicke zu verringern, um die gleiche Spannung über das Kabel aufrechtzuerhalten. Dies führte zu einem Kabel, das am Boden dünner war und bis zur geostationären Umlaufbahn an Dicke zunahm.

In der halbhumorvollen Ariadne-Kolumne, die David E. H. Jones am 24. Dezember 1964 für New Scientist schrieb, stellte er sowohl den Turmvorschlag als auch den Kabelbegriff vor.

1966 erfanden vier amerikanische Ingenieure namens Isaacs, Vine, Bradner und Bachus die Idee neu, gaben ihr den Namen Sky-Hook und veröffentlichten ihre Studie in der Zeitschrift Science. Sie gaben ihm auch den Namen Sky-Hook. Sie kamen zu dem Schluss, dass für den Bau eines Weltraumaufzugs ein Material mit einer Festigkeit erforderlich wäre, die doppelt so groß war wie die jedes damals verfügbaren Materials, einschließlich Graphit, Quarz und Diamant. Sie machten diese Annahme unter der Annahme, dass der Weltraumaufzug ein gerades Kabel ohne Variationen in seiner Querschnittsfläche sein würde.

Im Jahr 1975 überdachte ein amerikanischer Wissenschaftler namens Jerome Pearson die Idee völlig neu und veröffentlichte seine Ergebnisse zu diesem Thema in der Zeitschrift Acta Astronautica. Er entwickelte ein Querschnittsflächen- und Höhenprofil mit einer sich verjüngenden Form, die er für den Bau des Aufzugs für besser geeignet hielt. Das fertige Kabel wäre das dickste auf der geostationären Umlaufbahn, der Stelle, an der die Spannung am höchsten ist. Auf der anderen Seite wäre das fertige Kabel das dünnste an den Spitzen, um das Gewicht pro Flächeneinheit des Querschnitts zu reduzieren, das jeder Punkt auf dem Kabel tragen müsste. Er schlug die Verwendung eines Gegengewichts vor, das schrittweise auf eine Entfernung von 144.000 Kilometern (89.000 Meilen) (fast die Hälfte der Entfernung zum Mond) ausgedehnt werden sollte, wenn die unteren Stufen des Aufzugs gebaut wurden. Da sich die Gravitations- und Zentrifugalkräfte mit der Entfernung von der Erde ändern, müsste der höhere Abschnitt des Kabels ohne signifikantes Gegengewicht länger sein als der untere Teil. Dies liegt daran, wie die Kräfte arbeiten. Seine Berechnungen berücksichtigten eine Vielzahl von Störungen, darunter die Anziehungskraft des Mondes, Wind und die Bewegung von Nutzlasten entlang der Linie. Obwohl ein Teil des für den Bau des Aufzugs benötigten Materials den Aufzug hinauf hätte transportiert werden können, wenn