¿Sería posible construir un elevador espacial de la tierra, tal vez en África ecuatorial, como una pirámide muy alta, y qué tipo de recursos humanos y materiales requeriría esto?

Answer 1

Primer problema: los ascensores espaciales reales se extenderían hacia el espacio significativamente más allá del diámetro de la Tierra. La altura de una pila / estructura para alcanzar la órbita geosincrónica sería 3 veces la distancia de un lado de la Tierra a otro. Una pila a esa altura tomaría más material del que tiene todo el planeta.

Así que digamos que solo queremos una pila de 100 km de material barato para llegar al borde del “espacio exterior”. (Donde termina la atmósfera). No creo que haya suficiente suciedad en el planeta para lograr esto (el suelo es solo una capa delgada en la superficie de la Tierra), pero supongamos que no estamos limitados por la disponibilidad de material.

El problema inmediato es que la suciedad no tiene una resistencia al cizallamiento lo suficientemente alta. No distribuye las cargas de manera muy efectiva, por lo que el centro de la pila aumentará cada vez más el peso de la carga a medida que la pila aumenta. Eventualmente, la presión deformaría la roca subyacente y la pila se hundiría en el suelo tan rápido como pudiera agregarle. La suciedad húmeda ejerce aproximadamente 1 psi por pie de profundidad, por lo que una acumulación de suciedad en el espacio exterior ejercería más de 300,000 psi. La roca se pulveriza en escombros y fluye a ese tipo de presión. La corteza del planeta (que es menos gruesa de lo que su pila sería alta) no podría soportar el peso del centro de la pila.

Pero el rock podría funcionar. Transfiere cargas mejor. Si construye una pirámide de manera que el peso se extienda sobre una base lo suficientemente ancha (por ejemplo, cada capa tiene 1/2 del material de la que está debajo), puede ser arbitrariamente alta sin aumentar la presión en el centro de la pirámide. A medida que el peso aumenta, el área que lo soporta aumenta, por lo que la presión es finita, sin importar qué tan alto sea la pila. Eso resolvería el problema de hundimiento inmediato.

Por supuesto, la base tendría que ser increíblemente ancha. Si cada capa tiene el doble del área que la anterior, debe tener sqrt (2) = 1.4 veces el ancho o el diámetro. Si cada capa tiene un espesor de 1000 metros (lo que parece optimista), se necesitarán 100 capas para alcanzar los 100 km. Además, suponiendo que queremos una piedra de 1 metro de ancho en la parte superior, la base será de 1 * 1.4 ^ 100 metros de ancho. Eso es más de una décima parte de un año luz, que es un número idiota.

Creo que es seguro decir que al usar todo el continente africano como base, no podríamos construir una pirámide lo suficientemente inclinada como para alcanzar una elevación de 100 km sin la presión en el centro de la pila que hace que se hunda y se hunda.

Mientras hablamos de hundirnos, otro obstáculo importante es que toda la placa continental puede hundirse incluso si mantenemos las presiones razonables. La Tierra es una esfera por una razón: cualquier cosa que sobresalga pesa lo suficiente como para que la placa continental debajo de ella comience a hundirse en el manto. La Tierra simplemente absorberá cualquier montaña o pila que crezca demasiado alta.

La escala involucrada hace una “pila al espacio” una imposibilidad.

Answer 2

La respuesta simple es no. Ryan Carlyle hace un gran trabajo explicando por qué. Sin embargo, es posible que desee buscar en Google “ascensor espacial” para una idea relacionada que teóricamente podría funcionar.

La idea básica es poner algo bastante masivo en órbita alta directamente sobre el ecuador y luego atarlo a un punto de anclaje en el suelo (probablemente en la cima de una montaña) con un cable increíblemente fuerte. Mientras el cable tenga más de ~ 36,000 km de largo, de modo que el peso se ubique más allá de la órbita geoestacionaria, entonces la fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra mantendrá el cable enseñado.

Con los materiales existentes, probablemente podríamos construir un elevador lunar de superficie a espacio para servir a una colonia lunar, pero desafortunadamente todavía no sabemos cómo hacer que un cable sea lo suficientemente fuerte y lo suficientemente ligero para que esto realmente funcione desde la Tierra. Sin embargo, hay sugerencias tentadoras de que un compuesto de nanotubos de carbono o un material de alta tecnología similar podría algún día hacer el trabajo.

Capturar un asteroide de buen tamaño para el contrapeso sería un buen primer paso. La NASA y otros están buscando planes que podrían lograrlo para el 2030. Si para entonces hemos progresado bien en materiales de alta resistencia, tal vez podría pensar en tomar un ascensor en el espacio para el 2040 o así.

¡Pero no aguantes la respiración! 🙂

Answer 3

La respuesta de Ryan Carlyle es bastante acertada. Simplemente añadiría esto al experimento mental: considera por qué los planetas son redondos. En esencia, se trata de minimizar la energía potencial del material debido a la gravitación. Por la misma razón, el agua tiende a aplanarse en un charco de superficie uniforme (o, ya sabes, estanque, lago, océano, etc.), la roca tiende a hacer lo mismo. Si bien es posible hacer montones de tierra en la tierra, o incluso montañas, eso se debe a que la presión de esas cosas en la Tierra no es significativamente diferente de la presión ejercida por el resto de la corteza terrestre. Si, por otro lado, intentaste cambiar significativamente la forma de la tierra creando una gran pila muy grande en un lugar, la gravitación intentaría redondear la Tierra, como lo observa tu pila que se hunde en la corteza y la empuja hacia afuera En cualquier otro lado además de tu pila.

Además, al crear una gran pila muy grande y cambiar la forma de la Tierra en el proceso, en realidad alterarías la dinámica orbital de la Tierra, ¡tal vez incluso cambiando la definición del “espacio” que intentabas alcanzar!

Answer 4

Hay algunas respuestas buenas aquí, aunque muchas parecen tener demasiados detalles y, en consecuencia, omiten algunos puntos importantes y también cometen algunos errores de ingeniería. Así que voy a tratar de dar una respuesta más simple.

No puede estar hecho de materiales que se deformen incluso bajo una cantidad moderada de estrés.

Un elevador espacial debe tener la forma de una “estación de atraque” muy pequeña para las bolas y un “pozo del elevador” de cuerdas muy largo atado al ecuador de la Tierra. Se mantiene hacia arriba porque la longitud de la “cuerda” es ligeramente más larga que la distancia de una órbita geosincrónica solo para la bola, de modo que la fuerza centrípeta, la “normal” resultante de la aceleración hacia el centro, contrarresta la aceleración de la “Cadena centro de masa” al centro.

Esto significa que la cuerda debe ser lo suficientemente fuerte como para no deformarse bajo la tensión del equilibrio estático, donde las dos fuerzas son iguales y opuestas, lo que aumenta geométricamente con un aumento de longitud desde la distancia de equilibrio desde el centro.

Sin embargo, existen dos problemas con el modelo básico, debido a la dinámica de construir el ascensor y de transportar una masa hacia arriba y hacia abajo.

Al construir el elevador, la cuerda debe ser mucho más fuerte que cuando está en equilibrio, porque al principio la bola se comportará como usted esperaría que se comporte una bola, si está atada a algo y se acelera alrededor de ese punto.

Obviamente, la bola se construye primero en órbita geosíncrona, y luego una cuerda se fabrica en secciones para que se junten desde la bola, pero como la cuerda misma tiene masa, la cuerda también se acelerará. En efecto, estaría creando un látigo segmentado múltiple, que incluso con tecnología avanzada se deformaría como resultado de la resistencia del aire a medida que se mueve.

Eche un error en el diseño incluso con la menor diferencia en la longitud o masa de los componentes, y el resultado será un espectacular destello de luz en el cielo cuando su elevador se convierta en un látigo que se desintegra.

Suponiendo que podría abordar este problema, tal vez por un motor de cohete compensador al final de la cadena en construcción, que mantiene la cadena perpendicular a la tangente de la Tierra en el punto de amarre, existe un segundo problema, y ​​ese es el Dinamica del transporte.

Al mover una masa hacia arriba o hacia abajo en el elevador, perturba el equilibrio giroscópico del sistema. Obtendrías oscilaciones en la cuerda. Estos a su vez pueden afectar la distancia de equilibrio de la cuerda, especialmente si la cuerda es elástica.

Tenga en cuenta que como todas las cadenas en el mundo real son elásticas, y que necesitamos elasticidad en cualquier objeto construido que se mueva, para evitar la autodestrucción de los componentes cuando se acelera de manera no uniforme, como lo será inevitablemente, incluso después de que haya alcanzado el equilibrio deseado, todavía terminas con oscilaciones en los ejes transversales y longitudinales de la cuerda.

Curiosamente, todas estas oscilaciones son completamente predecibles y pueden calcularse utilizando la física newtoniana y las matemáticas newtonianas. El problema del modelo básico es completamente cuantificable: es solo que, incluso hoy, tenemos problemas para desarrollar un modelo exacto en el mundo real.

El desafío de diseñar el modelo básico es minimizar estas oscilaciones. Así como el habitual “cómo llegamos allí” en primer lugar el problema.

Pero ese es solo el modelo básico. Esto no aborda los efectos relativistas que serán significativos en un modelo de “cadena” de alrededor de 35000 km de longitud. Recuerde, la gravedad y la masa son entidades relativistas, y en este caso, estamos dando a los extremos del ascensor una diferencia suficiente en el marco de referencia acelerado para hacer una diferencia.

Y también hay problemas menores con la excentricidad de la Tierra, y otras cosas que afectan a las cosas en órbita, como las llamaradas solares. Estos no son un problema para el satélite que ve tu satnav, porque tiene un motor de cohete y combustible para corregir la degeneración en la órbita, y una ventana de posibles órbitas que está permitido tener.

Con un ascensor espacial, el científico de cohetes ahora tiene que atarse, con el desafortunado hábito de amplificar cada corrección de rumbo para aumentar la inestabilidad, no disminuirla.

Habiendo dicho todo eso, me gustaría pensar que mis reservas sobre los ascensores espaciales son las de un científico, quien le dice al ingeniero que algo no es posible.

Donde el ingeniero ve el defecto en mi argumento, y puede ver cómo podría hacerlo funcionar, a pesar de todo lo que dije.

Porque una vez que se construyó, y se mantuvo lo suficientemente estable para su uso, la energía necesaria para transferir una masa a la órbita geosincrónica sería mucho menor que con los lanzadores de cohetes.

Answer 5

Se puede construir una estructura que no use rigidez física, sino que depende del movimiento dinámico para mantener una estructura en una amplia gama de alturas, formando un tipo de elevador espacial. Cuando está representado, recuerda a un malabarista que mantiene muchas pelotas en el aire. Al disparar una corriente continua de bolas ferrosas al aire, y al usar fuerzas magnéticas para revertir la corriente y dirigirla hacia la tierra, la estructura en la parte superior puede usar el cambio en el momento de la corriente para mantenerse en forma constante. Un mecanismo similar en la parte inferior captura el flujo hacia abajo y lo redirige hacia arriba, para mantener un bucle infinito. La carga puede moverse hacia arriba y hacia abajo desde la estructura superior hasta la parte inferior mediante el uso de viajes enganchados en el flujo de materia. Claramente, hay muchos problemas técnicos que deben resolverse para hacer que un sistema de este tipo sea seguro y efectivo, pero tiene muchas ventajas sobre otros tipos de elevadores espaciales, ya que no se requieren materiales exóticos. Echa un vistazo a más sobre este concepto de “fuente espacial” en: Fuente espacial

Answer 6

Mi primer pensamiento fue “más de lo necesario para construir las pirámides” y todos sabemos lo difícil que fue eso. Pero desde entonces inventamos el bulldozer.

La respuesta es no … Pero eres libre de experimentar con el lado de la energía personal de la pregunta subiendo los picos más altos a los que puedes llegar. Dado que su sitio propuesto para la pila de tierra es África ecuatorial, ¿por qué no comenzar con Kilimanjaro? Monte Kilimanjaro. Lleve una pala para que pueda agregar sus pocas pulgadas como lo hicieron en una película hace un tiempo sobre el edificio pico (mucho más pequeño) con palas. El inglés que subió una colina pero bajó una montaña (1995). O considere la posibilidad de adaptar su definición de espacio al estado de ánimo en el que se encontrará cuando llegue a la cima. En serio, el Kilimanjaro es un largo paseo.

Answer 7

Incluso utilizando el elevador espacial de fibra de carbono, se encuentran con grandes problemas. En primer lugar, deberá anclarse en el espacio con un asteroide o alguna otra masa a una altitud geosincrónica (35,786 km). Pero incluso si lograste hacer que la cosa se construya, tienes esta Tira MUY larga de material que está expuesta no solo a los elementos, sino a cualquier operación terrorista que pueda volar un avión y romperla … y eso se volvería feo . Imagine una banda de más de 35,000 km de material azotando la Tierra de manera incontrolada aproximadamente a la velocidad de rotación de la Tierra (1,670 km / h). Espectacular sería una subestimación.

Answer 8

No puedo hacer nada mejor que la respuesta de Ryan Carlyle a la pregunta, como se le preguntó. Estoy de acuerdo en que no se puede hacer como se indica. La siguiente pregunta podría ser, ¿cuál es la forma más económica o económica o más fácil de construir un camino para que puedas caminar al espacio?

Mi primer pensamiento es como preguntar si puedes construir un edificio lo suficientemente alto como para llegar al espacio. Si el objetivo es 100 km para alcanzar el espacio y el edificio más alto de hoy es el Burj Kalifa con 829.8 m, entonces queremos un edificio de más de 100x esa altura. Estoy imaginando algo con forma de torre Eiffel, acero simple, hueco.

Un solo elevador no puede llevarlo muy lejos antes de que el peso del cable sea extremo y la demanda del motor no sea práctica, por lo que se necesitaría una larga serie de elevadores. El aire a la altura del monte. El Everest (8848 m) tiene aproximadamente 1/4 del oxígeno al nivel del mar, por lo que la mayoría del viaje requerirá oxígeno suministrado. La temperatura del aire se convertirá en un problema antes de eso y la presión del aire bajará lo suficiente como para necesitar un traje presurizado o una cabina presurizada. Todo esto tendría que ser tratado mientras su peso ha disminuido tan poco que probablemente no se daría cuenta.

Sin ejecutar ningún número, espero que el peso de un edificio de 100 km pueda extenderse lo suficiente como para que el hundimiento no sea un problema importante. El costo sería alto, suficiente para que la NASA no lo haga para ahorrar combustible.

Answer 9

La montaña más alta tiene solo 5 millas de altura. Para llegar al espacio necesitarías uno de al menos 100 millas de alto. Una montaña de esa altura presionaría hacia abajo sobre la placa continental aboliéndola o agrietándola, por lo que no es una muy buena idea. También se necesitaría una gran cantidad de energía para acumular tanta suciedad. Así que esta idea probablemente no va a volar.

Answer 10

Un ascensor espacial es definitivamente una estructura de tracción. Depende de una línea que cuelga hacia la tierra y un contrapeso lanzado en la dirección opuesta. La resistencia a la tracción necesaria en el centro está por encima de la de los mejores materiales de hoy. La suciedad, aunque tiene cierta resistencia a la compresión, tiene una resistencia a la tracción insignificante y se separaría instantáneamente.

Answer 11

1. ¿Qué se necesitaría para construir un montón de tierra más grande que el Monte Everest?
2. Una pila tan alta causaría que la Tierra se desvíe y salga de su órbita y tenga que ser restaurada por una misión espacial protagonizada por Bruce Willis.
3. Además, la atmósfera de la Tierra se extiende alrededor de 60 millas. Eso es bastante alto. Ni siquiera Superman puede volar tan alto. Bueno, tal vez él pueda, pero sé que Batman no puede. Caray, ¿qué había en mi café esta mañana?

Answer 12

Mucho antes de “caminar” para orbitar, la atmósfera dejaría de tener suficiente oxígeno para mantener la vida, la radiación ultravioleta quemaría su piel, la temperatura lo congelaría hasta morir, moriría de deshidratación y el tiempo que llevaría caminar hasta la órbita requeriría que usted lleve más agua y comida que su propio peso corporal. Aparte de estas pequeñas y molestas molestias, ¡adelante!

Answer 13

Esta idea es un gran objetivo para la crítica, pero educa. ¿Qué hay de Coriolis? Suponiendo que tal estructura podría construirse, si una masa que se mueve hacia arriba está compensada por otra masa que se mueve hacia abajo, como en un elevador normal, el delgado espacio-elevador se doblará de una manera mientras imparte energía a la masa que se mueve hacia arriba, y se dobla la otra. Manera a la vez que absorbe energía de la masa que se mueve hacia abajo. Si esto no hace que el elevador salga de sus amarres, la oscilación en forma de “S” debería ser algo que ver (dudo que haya más de una flexión antes de la destrucción).

Answer 14

Además, a medida que los objetos en el campo gravitatorio de la Tierra se alejan del suelo, viajan más rápido. Algo así como cuando golpeas algo con un palo, el palo en tus manos viaja mucho más lento que la punta que está a 1m de tus manos, principio básico de palanca. Por lo tanto, la parte superior de la pila de tierra estaría viajando a más de 3 km / s, lo que significaría que los gases en la atmósfera expulsarían la suciedad de la pila y tendrías una agradable tormenta de tierra para las personas que se encuentran debajo. 🙂

Answer 15

Ryan dio una gran explicación, pero agregando a lo que dijo la Sra. Amarantha, hay un material especial que, a nivel molecular, tiene una estructura especial, que hace que el material sea increíblemente fuerte. Puede buscarlo para obtener más información al respecto, pero no estoy seguro. No es diamante, pero creo que está hecho de átomos de carbono.

Answer 16

Necesitaría conocer la red de energía natural, tal vez se haya utilizado en pasadas civilizaciones pasadas.