우주 엘리베이터 건설

Space elevator construction

우주 엘리베이터를 건설하기 위한 세 가지 기본적인 접근법이 제안되었다.첫째, 우주 자원을 사용하여 케이블 전체를 우주에서 제조합니다.둘째, 첫 번째 시드 케이블을 시작 및 배치하고 추가 케이블로 시드 케이블을 순차적으로 보강하여 클라이머에 의해 운반하는 것입니다.셋째, 2개의 케이블을 아래로 스풀링한 후 양끝을 연결하여 루프를 형성합니다.

초기 시공 개념

우주 엘리베이터를 건설하는 방법에는 두 가지가 있다.케이블은 우주에서 제조되거나 우주로 발사되어 우주로 운반되는 추가 케이블로 점차 보강됩니다.우주에서의 케이블 제작은 원칙적으로 소행성이나 지구근접 [1][2]물체를 사용하여 이루어질 수 있다.

초기 계획 중 하나는 엘리베이터의 전체 질량을 정지 궤도로 끌어올리고, 한 케이블을 지구 표면을 향해 아래로 내리는 것과 동시에 다른 케이블을 지구 [3]표면에서 바로 위쪽으로 배치하는 것이었다.

조력(중력과 원심력)은 자연스럽게 케이블을 지구로 직접 끌어당기고 엘리베이터를 정지궤도 주위에서 평형을 유지할 것이다.케이블이 배치되면 코리올리의 힘이 케이블의 상부를 서부로, 하부를 동부로 끌어당깁니다.이 효과는 전개 속도를 [3]변화시켜 제어할 수 있습니다.

하지만, 이 접근법은 비용이 많이 드는 재래식 로켓에 수백, 심지어 수천 톤을 들어 올려야 한다.

케이블 시드 설계

브래들리 C. 웨스트버지니아 페어몬트에 있는 과학연구연구소(ISR)의 전 연구소장 에드워즈는 만약 충분한 힘을 가진 나노튜브가 대량으로 만들어질 수 있다면 먼 미래가 아니라 10년 안에 우주 엘리베이터가 건설될 수 있을 것이라고 제안했다.그는 전통적인 방식으로 머리카락 모양의 20톤 '씨드' 케이블을 배치하여 인양 용량이 매우 적은 매우 가벼운 엘리베이터를 제공할 것을 제안했다.그런 다음, 점차적으로 무거운 케이블을 땅으로부터 끌어올려 엘리베이터가 필요한 질량과 강도에 도달할 때까지 반복적으로 강화시킬 것이다.이는 현수교를 건설하는 데 사용되는 기술과 거의 동일합니다.이 케이블의 길이는 35,786,000 미터이다.20톤 케이블의 무게는 약 1.12그램/m이다.[4]

루프 엘리베이터 설계

이것은 덜 개발된 설계이지만 몇 가지 다른 가능성을 제공합니다.

케이블이 약 48.1GPa/(kg3/m) 이상의 밀도로 유용한 인장 강도를 제공한다면, 일정한 폭의 케이블은 자체 중량 하에서 끊어지지 않고 정지궤도를 넘어 도달할 수 있다.그러면 먼 끝은 돌고 지구로 내려갈 수 있으며, 일정한 폭의 고리를 형성하고, 이 고리는 엉킴을 피하기 위해 계속 회전할 것이다.고리의 양쪽은 지구의 자전과 고리로 인해 코리올리의 힘에 의해 자연스럽게 떨어져 있다.지상에서 케이블의 두께를 늘림으로써 새로운 엘리베이터의 매우 빠른(지수적인) 구축을 수행할 수 있습니다(활동적인 등반가가 필요하지 않고 동력이 기계적으로 공급됩니다).그러나 루프가 일정한 속도로 주행하기 때문에 루프 결합 및 이탈이 다소 어려울 수 있으며, 이러한 루프의 반송능력은 기존의 테이퍼형 [5]설계보다 낮다.

현황

현재 케이블 시드 설계와 공간 제조 설계가 검토되고 있습니다.우주 제조 설계에서는 탄소질 소행성 또는 지구근접 물체를 사용하여 물질을 채굴하고 탄소 나노튜브 [2]케이블을 제작할 수 있습니다.케이블은 정지궤도로 반송되어 풀다운됩니다.이 접근방식은 케이블 시딩 설계에서 등반객의 사용에서 건축의 복잡성을 없애지만 필요한 공간 내 인프라의 복잡성을 증가시킵니다.

재료 강도가 Brad [2]Edwards가 예측한 것보다 상당히 낮은 경우 케이블 시드 설계를 실행할 수 없게 될 수 있습니다.

케이블 시드 설계의 현재 기술 상태:

파라미터 필수의 달성한 연도 메모들
테더
힘 30-100 메가뉴턴/(kg/m)[6][citation needed] 7,100 N 2010 하우스 테더(자일론 섬유 및 M77 접착제).[7]
클라이머
속도 83 m/s (300 km/h) a 18.3 m/s (66 km/h)
4 m/s (14 km/h)		 2010
2009 		300m 거리까지 배터리식 클라이머, 제2회 일본 우주 엘리베이터 기술·엔지니어링 대회.[8]
고도 1km까지 빔으로 움직이는 클라이머,[9] 2009 스페이스 엘리베이터 게임.
고도 36,000km[10] 1km 2009 4m/s(14km/h)[9] 이상의 속도
페이로드 10kg 2009 2009년 [9]우주엘리베이터대회 당시 예상 등반객은 6m/s(22km/h) 이상의 속도로 하단정류장을 약 30m 위로 끌어 올렸다.
레이저 전력 송출
파워 빔 1kW 2009 거리가 300m를 초과합니다.[9]

a) 이 [11]속도로 정지 고도 36,000km에 도달하는 데 5일이 걸립니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ D.V. Smitherman(편집), 우주 엘리베이터: 2000년 앨라배마주 헌츠빌 마셜 스페이스 플라이트 센터, NASA/CP-2000-210429 새천년을 위한 어드밴스트 어스페이스 인프라
  2. ^ a b c Hein, A.M., NEO를 이용한 우주 엘리베이터 테더 제작: 예비 평가, 국제 우주 콩그레스 2012, IAC-2012, 이탈리아 나폴리, 2012
  3. ^ a b 피어슨, J.(1975).궤도탑: 지구의 회전 에너지를 사용하는 우주선 발사대.악타 우주 비행사, 2(9) 785-799
  4. ^ "우주 엘리베이터: Phase I Study (Phase I Study) (Bradley Carl Edwards)
  5. ^ Gassend, Blaise. "Exponential Tethers for Accelerated Space Elevator Deployment" (PDF). Retrieved 2006-03-05.
  6. ^ 100메가뉴턴/(kg/m)의 특정 강도는 일정한 단면 케이블에 대한 안전 계수 2입니다.단면을 일정하게 한 케이블을 사용하여 구축할 수 있는 것은 몇 가지 장점이 있지만 반드시 필요한 것은 아닙니다.케이블 단면을 지동 궤도 레벨에서 최대에서 하단 및 상단의 최소로 테이퍼링하면 비강도가 낮은 재료로 시공할 수 있습니다.테이퍼형 케이블에 필요한 최소 고유 강도는 출시 예산 및 기타 재정 요인에 따라 크게 달라집니다.30메가뉴턴/(kg/m)의 하한선은 경제적으로 실현 가능한 우주 엘리베이터를 지탱할 수 있는 구체적인 강도의 목표로 언급되어 왔습니다.2011 스페이스 엘리베이터 컨퍼런스의 모토는 "30메가유리스 또는 버스트!"였습니다.여기서 "유리"는 1 뉴턴/(kg/m)을 나타내는 단위로 사용됩니다.
  7. ^ 우주 엘리베이터가 얼마나 가까이 있나요?비용이 얼마나 들까요? - 데이터 포인트 레퍼런스
  8. ^ "Results from Japan's 2010 JSETEC Competition". 2010-08-11. Retrieved 2011-04-23.
  9. ^ a b c d Nugent, Tom (2009-11-07). "Highlights from 2009 Competition". LaserMotive. Archived from the original on 2012-03-16. Retrieved 2011-04-23.
  10. ^ 스페이스 엘리베이터 #케이블
  11. ^ 스페이스 엘리베이터 #클라이머

외부 링크