StartseiteMeertext

Space Lift – Fahrstuhl zu den Sternen

Von / 30. März 2015 / 22 Kommentare / Seite 2 von 2 / Auf einer Seite lesen
Mehr

Das Kabel („Tether“) ist der wichtigste technische Aspekt.  Es muss gleichzeitig extrem fest und extrem leicht sein. Erst Anfang der 90-er Jahre wurden ein dafür zumindest theoretisch geeignetes Materialien entwickelt: Kohlenstoff-Nanoröhren!
Statt einer „Fahrstuhlkanzel“ ist ein „Climber“ (Kletterer) geplant: Eine Chimäre aus einem Satelliten und einem Roboter mit Greifarm.
Immerhin gibt es schon einen idealen Standort für den Lift: Eine Plattform auf dem Äquator etwa 1000 Kilometer westlich der Galapagos-Inseln – mitten im Pazifik. Die Plattform ist beweglich geplant, um Weltraummüll ausweichen zu können.

Sir Arthur C. Clarkes letzte Reise zu den Sternen

Mit dem Space Lift und dem geostationären Orbit hat Clarke zwei visionäre Technologien vorgestellt und in unseren Sprachgebrauch eingeführt.
Auch wenn der Fahrstuhl zurzeit noch nicht existiert und vielleicht auch nie verwirklicht wird – er ist ein Anreiz für die Entwicklung neuartiger, noch-nie-gedachter Lösungsansätze für große technische Entwicklungen.
Der von Clarke beschriebene geostationäre Orbit ist heute ein elementarer Bestandteil der unbemannten Raumfahrt und auch unseres Alltagslebens. Science Fiction-Visionen von 1945 sind im Jahr 2014 längst im Alltag angekommen!

Clarke wurde im Herbst 2014 Jahres noch einmal posthum geehrt:
Die NASA-Sonde “Sunjammer” wird eine DNA-Probe von ihm mitnehmen.
Seine DNA wird also leider nicht im Spacelift fahren, sondern ganz altmodisch auf dem Feuerstrahl einer Rakete 1.499,908 Kilometer in den Himmel zischen.
Einer ganz besonderen Rakete allerdings: „Sunjammer“ wird im All ihre gewaltigen Sonnensegel entfalten und dann ausschließlich mit der Kraft des Sonnenlichts weiterfliegen – ohne die vorherige Umwandlung in elektrische Energie. Auch dieser Antrieb ist ein Novum und eines SF-Visionärs würdig.
Außerdem tragen ein Asteroid (4923) Clarke und eine Dinosaurierart (Serendipaceratops arthurcclarkei) seinen Namen. Von dem Ceratopier wurde bisher nur eine Elle gefunden, aber das ist eine andere Geschichte.

Literatur

Clarke, Arthur C.: “Fahrstuhl zu den Sternen”

„The Space Elevator” von Bradley C. Edwards.
https://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/521Edwards.pdf

Bradley C. Edwards, Eric A. Westling: “The Space Elevator: A Revolutionary Earth-to-Space Transportation System”, 2003
ISBN-13: 978-0974651712 ISBN-10: 0974651710

https://ibnlive.in.com/news/nasa-to-send-dna-of-science-fiction-writer-arthur-c-clarke-into-space/400684-11.html

Zum Weiterlesen

https://science.howstuffworks.com/space-elevator.htm

60,000 miles up: Space elevator could be built by 2035, says new study

https://io9.com/5984371/why-well-probably-never-build-a-space-elevator

https://www.biography.com/people/arthur-c-clarke-9249620

https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast07sep_1/

https://lakdiva.org/clarke/1945ww/

https://futurezone.at/science/mit-dem-weltraumlift-vom-aequator-direkt-ins-all/25.819.621

(Dieser Beitrag wurde leicht gekürzt zuerst in “Die Zukunftsideen der Science Fiction Literatur…und welche bereits Wirklichkeit wurden” (Phantastische Bibliothek Wetzlar; Forschungsprojekt “Future Life“) publiziert und beruht in wesentlichen Zügen auf einem Vortrag des Raumfahrt-Ingenieurs Rainer Kresken, bei dem ich mich herzlich für für seine Erläuterungen bedanke).

1 / 2
Stichworte: , ,
Mehr

Kommentare (22)

  1. #1 Chris Sabian
    30. März 2015

    Ich frage mich noch immer, ob bei dieser Sache noch etwas fehlt. Der Gedanke lässt sich wie folgt darstellen: Man stelle sich hin und Strecke seine Arme aus und drehe sich im Kreis um sich selbst. Nun zieht man seine Arme an und dreht sich automatisch schneller. Angenommen letztere Situation wäre die heutige Ausgangssituation “Erde und Aufzug”. Nun strecke man seine Arme wieder aus, was dann “Erde und fertiger Aufzug” repräsentiert. Was passiert wenn ich also etwas nach oben schicke? Die Drehung des gesamtsytems verlangsamt sich. D.h. um etwas auf solch einem Lift in die Umlaufbahn zu befördern benötigt man nicht nur eine Kraft welche vom erdmittelpunkt weg wirkt (der Aufzug am Seil), sondern auch noch eine Kraft welche orthogonal der Erdoberfläche wirkt und zwar in Richtung der Drehung der Erde. Ohne diese orthogonale Kraft würde beim hochtragen bzw -ziehen von Lasten, das Seil aus meiner Sicht gegen die drehrichtung der Erde “einknicken” und oder das Gewicht das oben aufgehängt ist an sich ranziehen. Wenn es letzteres tun würde bräuchte man doch immer eine GegenKraft die dafür sorgt, dass dies nicht passiert. Oder kann eine beschleunigende Kraft sozusagen aus dem nichts entstehen? Einfach weil das Gegengewicht außerhalb dem Schwerefeld der Erde liegt? Widerspräche das nicht der energierhaltung?
    (Sorry für die Rechtschreibung, hab das mit dem Handy geschrieben)

  2. #2 Bettina Wurche
    30. März 2015

    @ Chris Sabian: Nein, tut er nicht. Das Gegengewicht soll mit seiner Fliehkraft dafür sorgen, dass das Seil straff bleibt.
    Das haben Leute wie Ziolkowsky und die NASA-Ingenieure sorgfältig durchgerechnet.
    Hier ist noch eine detailliertere Zeichnung dazu:
    https://www.golem.de/news/spacelift-der-fahrstuhl-zu-den-sternen-1410-109895.html

  3. #3 Alex
    31. März 2015

    Die geplante “Sunjammer”-Mission wurde, laut “SpaceNews”, bereits im Oktober 2014 von der Nasa gestrichen.

  4. #4 R. Franz
    31. März 2015

    Das kann so nicht funktionieren. Das Gegengewicht würde sich nicht auf einer geostationären Bahn befinden, da es ja weit oberhalb der 36.000 km Höhe positioniert werden soll. Es würde nicht schnell genug mitrotieren, so dass sich das Seil um den Äquator aufwickeln würde. Stellt man sich den Mond als Gegengewicht vor, so wird das Problem offensichtlich.

    Um die erforderliche Fliehkraft zu entwickeln, müsste das Gegengewicht mit einem tangential temorären dauerhaften Raketenantrieb ausgestattet sein oder man müsste das Seil durch einen biegesteifen Stab ersetzen.

  5. #5 meregalli
    31. März 2015

    Eine fade Schaukel: Das Kind braucht über drei Stunden für eine Schwingung.

  6. #6 Dr. Webbaer
    31. März 2015

    Nice. – In der Tat ist ein “Weltraumlift” denkbar und möglich, es hapert hier wohl am Material, auch insofern sind die Materialwissenschaften wichtig.

    Das Primatentum könnte bis sollte sich um die Stationierung oder Präsenz im sogenannten Orbit bemühen, die Chancen sind deutlich größer erst bei derartiger Fitness in größerem Umfang weitergehende Expeditionen zu versuchen.
    Was u.a. auch bedeutet, dass jene Marsexpedition, die durch die Medien geistert, einen besseren Vorbau benötigt, um nicht zwingend in einem Scheitern zu enden.

    Wichtig bleibt die Kostenreduzierung den Transport ins Orbit betreffend, nichts wäre (aus Sicht optimistischer Wissenschaft und auch Wirtschaft) cooler als diesen Lift zu installieren.

    MFG
    Dr. W

  7. #7 Alderamin
    31. März 2015

    @Bettina

    Raketen verbrauchen extrem viel Treibstoff, haben eine sehr geringe Ladekapazität und sind nur einmal nutzbar.

    Abwarten. Man arbeitet dran.

    Bei den Literaturempfehlungen wäre vielleicht noch Florian Freistetters neuestes Buch “Asteroid Now” erwähnenswert, da spielt der Weltraumlift eine Hauptrolle. Ich wusste z.B. gar nicht, dass man damit auch die Fluchtgeschwindigkeit der Erde überwinden könnte – man muss das Seil hinter dem Gegengewicht einfach nur länger machen.

    Wir könnten mit heutigen Mitteln übrigens schon einen Weltraumlift auf dem Mond bauen.

  8. #8 meregalli
    31. März 2015

    „Space lift“ erscheint mir zu simpel.
    Für das Projekt bräuchte man einen griffigeren Namen.
    Etwa: rapid ascension pigtail unit by nanotube zoomed-carbon for extraterrestrial lift.
    Oder so ähnlich.-
    Hauptsache, am Ende kommt RAPUNZEL raus.

  9. #9 Rubeus Schmidt
    Internet
    1. April 2015

    Sehr ausführlich zum weiter hören:
    Ein Podcast mit ESA-Missionsanalyst Markus Landgraf aus der Reihe Raumzeit der ESA.

    Gruß
    Herr Schmidt

  10. #10 Rubeus Schmidt
    Internet
    1. April 2015

    URL:
    https://raumzeit-podcast.de/2013/07/05/rz054-space-elevator/

  11. #11 Bettina Wurche
    1. April 2015

    @ Meregalli: “Rapunzel” hört sich grossartig an.
    Space-Rapunzel – rofl

    @Rubeus Schmidt:
    Danke für die Ergänzung.
    Markus` Vortrag habe ich vor einigen Jahren auf der Starkenburg-Sternwarte gehört. Er war grandios udn hat noch viele weitere Aspekte betrachtet. Am wichtigsten fand ich seine letzten Sätze: “Wenn mir jemand …. € gäbe, würde ich das Projekt Space Lift umsetzen.” Ich erinnere mich nicht mehr an die Summe, wohl aber deutlich an seine Zuversicht. Und ich habe bei ihm nicht den Eindruck, dass er nur fabuliert.

  12. #12 Bettina Wurche
    1. April 2015

    @ Alderamin: Da bin ich gespannt, was bei den neuen Raketen ´rauskommt.
    Soweit ich weiss, fliegt die ESA auch schon mit weniger giftigem Treibstoff. Dennoch halte ich den Lift letztendlich für eleganter.

    Ich bin keine Materialwissenschaftlerin. Bisher habe ich mehrere Vorträge zum Thema gehört und mit Spannung die Tagungen zum Thema verfolgt. Das hörte sich für mich bislang so an, dass wir das entsprechende Material noch nicht haben, es aber durch die Nano-Techniken in Reichweite rückt.
    Bin gesapnnt, wann er gebaut wird.

  13. #13 Bettina Wurche
    1. April 2015

    @Alex: Danke!
    Sunjammer war zunächst auf 2015 geschoben worden. Sie ahben die Probleme mit der Folie des Sonnenkollektoren offenbar nicht zuverlässig in den Griff bekommen, darum ist die Mission jetzt gecancelt.
    https://spacenews.com/42227nasa-nixes-sunjammer-mission-cites-integration-schedule-risk/

  14. #14 Alderamin
    2. April 2015

    @Bettina

    Da bin ich gespannt, was bei den neuen Raketen ´rauskommt.

    Der nächste (und damit dritte) Versuch, die erste Stufe der Falcon 9 weich auf einem Drohnenschiff zu landen, wird bei der nächsten ISS-Versorgungsmission durchgeführt, die derzeit für den 13. April 20:33 UT (22:33 MESZ) geplant ist. Es lohnt sich, NASA-TV einzuschalten oder SpaceX auf Twitter zu folgen.

    Beim ersten Versuch kam die Stufe schräg zurück und crashte, da ihr die Hydraulikflüssigkeit zu früh ausging (in #8 verlinktes Video), beim zweiten Versuch war leider die See von einem Orkan aufgewühlt, so dass die selbst für Stürme ausgelegte Landeplattform nicht ruhig genug gehalten werden konnte, so dass man sie aus dem Weg schaffte, aber die Stufe landete innerhalb von 10 m vom geplanten Punkt senkrecht im Meer. Vielleicht sind aller guten Dinge ja drei.

    In Zukunft soll die Stufe auf dem Drohnenschiff aufgetankt werden und dann selbstständig zurück nach Cape Canaveral fliegen, wenn sie nicht gleich dorthin zurück kehrt. Herr Musk hat wirklich große Pläne. Nur die für die zweite Stufe sind derzeit eingemottet, wie verlautete; eine Rückkehr aus dem Orbit ist ungleich schwieriger, und die zweite Stufe hat nur ein wertvolles Merlin-Triebwerk, lohnt anscheinend den Aufwand nicht.

    Dennoch halte ich den Lift letztendlich für eleganter.

    Natürlich, und er wird auch gegenüber wiederverwendbaren Raketen günstiger sein. Ich war ja lange skeptisch, was die Sicherheit eines solchen Lifts für Personentransporte betrifft (wenn Weltraumschrott das Seil kappt, gibt es keine Rettung, und der Van-Allen-Gürtel ist sicher auch nicht gesund, wenn man den mit Climber-Geschwindigkeit durchkriecht), aber gemessen an den Risiken eines Raketenstarts wird die Gefahr auch nicht größer sein, eher im Gegenteil. Und im Zweifelsfall kann man den Lift nur für Fracht verwenden.

    Bisher habe ich mehrere Vorträge zum Thema gehört und mit Spannung die Tagungen zum Thema verfolgt. Das hörte sich für mich bislang so an, dass wir das entsprechende Material noch nicht haben, es aber durch die Nano-Techniken in Reichweite rückt.

    Was den Weltraumlift für die Erde betrifft, stimmt das auch. Aber der Mond hat eine geringere Schwerkraft, also muss das Seil eine geringere Zugkraft aushalten, und diese bringen heutige Materialien schon auf. Es gibt sogar schon (wie ich gerade beim Recherchieren von Belegen fand) konkrete Vorschläge, so einen Lift in ein paar Jahren zu bauen; ob die dann umgesetzt werden, ist aber eine andere Frage; wäre aber eigentlich ganz passend, wo die Amerikaner jetzt an einer Rakete und Kapsel arbeiten, die keinen Lander hat; wäre doch witzig, wenn sie mit dem Fahrstuhl auf den Mond könnten, bevor der erste Chinese auf konventionelle Weise seinen Fußabdruck im Mondstaub hinterlässt.

  15. #15 Bettina Wurche
    2. April 2015

    @ Alderamin: Danke! Ich denke auch, dass man im Auge behalten sollte, dass Raketen und Shuttles mehr als einmal verunglückt sind. Ein Ausflug in den Weltraum ist und bleibt ein Abenteuer.

  16. #16 Dr. Webbaer
    4. April 2015

    Das wäre idealerweise eine einmalige [1] Kostenrechnung:
    -> https://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator_economics

    Aufzüge, den Erdtrabanten betreffend, wären dann natürlich auch kein besonderes Problem mehr.

    MFG
    Dr. W

    [1] denn der erste Weltraumlift erlaubt das Erstellen weiterer Weltraumlifte nachvollziehbarerweise und vglw. kostengünstig

  17. #17 Nemesis
    27. April 2015

    an: Chris Sabian

    Sie sagten:
    “Man stelle sich hin und Strecke seine Arme aus und drehe sich im Kreis um sich selbst. Nun zieht man seine Arme an und dreht sich automatisch schneller. Angenommen letztere Situation wäre die heutige Ausgangssituation “Erde und Aufzug”. Nun strecke man seine Arme wieder aus, was dann “Erde und fertiger Aufzug” repräsentiert. Was passiert wenn ich also etwas nach oben schicke? Die Drehung des gesamtsytems verlangsamt sich.”

    Das ist absolut unverhältnismäßig, deine Arme sind im Verhältnis zu deinem Körper zu schwer, als das sie den “Spacelift” representiern könnten. Genausogut könnte man behaupten, das die Erde aufhört sich zu drehen, wenn man auf dem Nordpol ein Karusel instalieren würde. Die Masse der Erde ist schlichweg zu groß, als das so ein kleines Teil wie der Lift einen Unterschied machen könnte.

    Die Masse der Erde beträgt: 5,97 Trilliarden Tonnen
    5.970.000.000.000.000.000.000 Tonnen

    Nehmen wir an, der Spacelift würde 100.000 Tonnen wiegen.
    Dan macht der Spacelift 1/59700000000000000 der Erdmasse aus.

    Ein Mensch wiegt (Vereinfacht) 100 kg
    Sein “Spacelift währe 1/597000000000 Gramm

    Die Arme des in Ihrem Beispiel Beispiel beschriebenen Menschen sind für einen solchen vergleich also absolut ungeeignet, sie können beruhigt sein, ein Spacelift würde sich auf die Erde weniger Stark auswirken, als bei einem Menschen ein Staubkorn!!

    Hoffe ich hab keinen Rechenfehler, den Grundwert der Erdmasse habe ich von Wikipedia:(https://de.wikipedia.org/wiki/Erdmasse)

  18. #18 Chris Sabian
    27. April 2015

    Der Einwand ist richtig, denn ich habe es in meinem Beispiel ungünstig formuliert. “Die Drehung des Gesamtsytems verlangsamt sich”, schliesst natürlich die Erde mit ein.

    Folgendes wäre ggf. korrekter gewesen:wenn sich während der Drehung der Aufzug (bzw Hände und Arme) radial nach außen, also weg von der Erde (bzw weg vom Körper) bewegen, muss der Aufzug, bzw müssen die Arme ihre Rotationsgeschwindigeit erhöhen, je weiter sie sich entfernen. Ansonsten würde sich die Erde unter dem Aufzug wegdrehen und sich der Aufzug mit Seil um die sich im Vergleich zu ihm schneller drehende Erde wickeln. Diese Beschleunigung muss irgendwie erbracht werden und ich habe mir noch nicht im Detail angeschaut bzw. es wurde auch noch in keinem der von mir gelesenen (jedoch eher oberflächlichen) Konzeptbeschreibungen darauf genauer eingegangen…

  19. #19 Bettina Wurche
    28. April 2015

    @Chris Sabian und @Nemesis: Für eine fundierte Diskussion empfehle ich etwas Lektüre:
    https://www.nss.org/resources/library/spaceelevator/2000-SpaceElevator-NASA-CP210429.pdf
    Wie ich bereits schrieb, gibt es zum Thema Space Lift regelmäßige Tagungen mit interdisziplinären Experten. Ich bin sehr sicher, dass auch zu diesem Thema dort etwas steht.

  20. #20 Alderamin
    28. April 2015

    @Chris Sabian

    Was Du beschreibst, ist die Kraft, die aufgebracht weren muss, um die nach oben beförderte Masse auf Oribtalgeschwindigkeit zu bringen. Diese ist natürlich tangential zur Erdoberfläche und damit senkrecht zur Richtung des Seils.

    Das Seil des Lifts wird straff gehalten, weil am oberen Ende ein Gegengewicht befestigt ist, das nach außen zieht. Wenn der Climber tangential am Seil zieht, wird das Gegengewicht nach unten gezogen. Auf einem kleineren Radius ist die Tangentialgeschwindigkeit bei gleicher Winkelgeschwindigkeit kleiner, also ist das Gewicht ein wenig zu schnell für die Winkelgeschwindigkeit auf dem verkleinerten Radius und wird das Seil nach vorne stramm ziehen. Damit entsteht die Zugkraft, die den Climber tangential beschleunigt.

    Wenn der Climber sich dem oberen Ende nähert, bringt ihn und das Gegengewicht die Seilkraft zur Erde wieder auf die korrekte Orbitalgeschwindigkeit für das Seilende, da das Gegengewicht durch die Beschleunigung des Climbers etwas an Geschwindigkeit verlieren müsste.

    So sollte das funktionieren.

  21. #21 Bettina Wurche
    28. April 2015

    Danke, Alderamin!