Проблема невесомости

И.И.> По моему глубокому убеждению, без развитого производственного комплекса, размещенного на околоземных и окололунных орбитах, человек не сможет жить и работать в космосе.
По моему - тоже.

И.И.> Во вчерашнем сообщении я привел пример более-менее реалистичной геокосмической транспортной системы, которая способна решить задачу индустриализации околоземного пространства.
Задачу индустриализации околоземного пространства нужно начинать решать с вопроса, какие производства нужны в космосе, откуда они будут получать энергию и сырье.
Начинать решение задачи с мечтаний о хрустальном мосте через море - плохой подход.

И.И.>> По моему глубокому убеждению, без развитого производственного комплекса, размещенного на околоземных и окололунных орбитах, человек не сможет жить и работать в космосе.
Полл> По моему - тоже.
И.И.>> Во вчерашнем сообщении я привел пример более-менее реалистичной геокосмической транспортной системы, которая способна решить задачу индустриализации околоземного пространства.
Полл> Задачу индустриализации околоземного пространства нужно начинать решать с вопроса, какие производства нужны в космосе, откуда они будут получать энергию и сырье.
Полл> Начинать решение задачи с мечтаний о хрустальном мосте через море - плохой подход.

Полностью поддерживаю.
Любой хрустальный мост интересует только в качестве средства реализации конкретных задач.

В первую очередь, за пределы биосферы нужно выводить химические и прочие экологически опасные производства. Так же многообещающим выглядит производство материалов и компонентов. Металлургия. И, разумеется, энергетика.

Энергетика комбинированная. Солнце и атомные реакторы. Фотоэлектрические преобразователи, размещённые за пределами атмосферы, позволяют получать мощности порядка 1кВт с 1 м2 поверхности. Полезные площади мало ограничены габаритами и весом конструкций.

Сырьевые ресурсы. Частично с поверхности Земли. Частично с Луны и астероидов. Подъем грузов с поверхности Луны - задача существенно менее затратная, чем с Земли, ввиду отсутствия атмосферы и меньшей силы тяжести. По мере развития индустрии, соотношение (теоретически) должно изменяться в сторону уменьшения доли Земных ресурсов.

И.И.> В первую очередь, за пределы биосферы нужно выводить химические и прочие экологически опасные производства. Так же многообещающим выглядит производство материалов и компонентов. Металлургия. И, разумеется, энергетика.
В Первую волну индустриализации в космосе будут развернуты производства, для которых космическая среда дает существенные преимущества.
Это создание сплавов из компонентов с сильно отличающейся плотностью в условиях микрогравитации, работы в большом объеме с вакуумом высокой чистоты, особо чистые среды и так далее. Очень специфическая металлургия и керамика, выращивание кристаллов, биология и медицина, микроэлектроника.
Все области требуют относительно небольшого оборудования, но очень специфических условий работы. В итоге возникнут кластеры относительно малых ИСЗ промышленного назначения и обслуживающих их.
Никакие сверхтяжелые носители на этом этапе нужны не будут. Общая масса выводимой ПН на пике этой волны вырастет относительно сегодняшнего дня менее, чем на порядок. Скорее всего даже на десятки процентов.

Вторая волна индустриализации - создание промышленности, обслуживающей ранее возникшую орбитальную промышленность Первой волны: добыча топлива, кислорода и воды, конструкционных материалов, полупроводников. Производство обечаек и других конструкционных элементов, деталей космических аппаратов. Производство солнечных батарей и концентраторов, электроаппаратуры. На этом этапе уже начнут возникать достаточно тяжелые, крупные объекты - но и производится они будут уже с постоянно растущим процентом использования местного сырья. При использовании транспортных систем орбитального базирования и топлива космического производства, суммарная масса носителей, стартующих с Земли, на этом этапе может даже сокращаться по сравнению с пиком Первой волны.

Третья волна - на основе инфраструктуры, созданной во время Второй волны, начнется развертывание в космосе "обычных" производств, вроде той же металодобычи и металлообработки, поскольку это станет ДЕШЕВО. На этом этапе начнут действовать соображения экологии, что ты привел. Но до этого этапа мы с тобой почти гарантированно не доживем.

И.И.> Сырьевые ресурсы. Частично с поверхности Земли. Частично с Луны и астероидов.
С Земли - только на этапе Первой волны. Естественно, какие-то ресурсы будут везтись с Земли еще очень долго, возможно - всегда. Но уже Вторая волна должна обеспечить большую часть потребных ресурсов по массе добычей из космического сырья.
Самым предпочтительным по затратам энергии выглядит транспортировка на орбиты Земли с астероидов. При использовании аэродинамического торможения расход ХС на перелет от астероида к Земле может измеряться несколькими сотнями метров в секунду в особо благоприятных случаях.
Луна может быть как источником какого-то специфического сырья, так и гарантированным источником постоянных поставок, который крупный и не меняет своего положения относительно Земли.

Полл> Это создание сплавов из компонентов с сильно отличающейся плотностью в условиях микрогравитации, работы в большом объеме с вакуумом высокой чистоты, особо чистые среды и так далее.
эти песни мы слышим уже как бы не 40 лет. Прямо как про реактивные пули и прочие жмв

s.t.> эти песни мы слышим уже как бы не 40 лет.
Песни про управляемый термояд звучат уже намного дольше. Да даже сверхзвуковой пассажирский самолет - идея с более чем полувековым стажем и двумя летавшими типами в активе.
Проблема космонавтики сегодня - проще пилить госбабло на всевозможных "Созвездиях", "Федерациях" и лунных базах с сверхтяжелыми носителями, чем работать.
А это система с положительной обратной связью: какой коммерсант будет вкладывать деньги в разработку ИСЗ промышленного назначения, если сроки вывода обычных связных спутников "Роскосмос" спокойно постоянно срывает, да и сами спутники у него то падают, то умирают сразу после вывода?
В ЕКА и НАСА ситуация во многом схожая, если в чем-то у них получше, то в другом углу внезапно можно наткнуться на жирных тараканов.

diakin>> Вращение не катит, это работает только если быть прикрепленным к поверхности.
Полл> Почему? Можно просто на поверхности стоять или лежать, центробежная сила будет так же действовать.
Ну так это и значит - закреплен (на трении), это все равно что в трамвае на повороте пытаться удержаться на ногах.
И хуже того, если в трамвае к полу прижимает сила тяжести, усиливая трение, то в космосе к полу ничего не прижимает. Чуть подпрыгнул и улетел.

diakin> Ну так это и значит - закреплен (на трении), это все равно что в трамвае на повороте пытаться удержаться на ногах.
На кольце в этом нет никаких проблем.

diakin> И хуже того, если в трамвае к полу прижимает сила тяжести, усиливая трение, то в космосе к полу ничего не прижимает. Чуть подпрыгнул и улетел.
Сила Кориолиса, конечно, создает проблему.
Но чтобы "чуть подпрыгнуть" на уровне 1g потребуется существенно напрячься.
Хоть кинематика движений, конечно, будет совсем не "земной".

diakin>> Ну так это и значит - закреплен (на трении), это все равно что в трамвае на повороте пытаться удержаться на ногах.
Полл> На кольце в этом нет никаких проблем.

Ну что значит никаких проблем? Усилие передается через ноги (подошвы), а не прикладывается ко всему телу, как гравитация. Без трения, к полу центробежная сила не прижимает.

diakin>> И хуже того, если в трамвае к полу прижимает сила тяжести, усиливая трение, то в космосе к полу ничего не прижимает. Чуть подпрыгнул и улетел.
Полл> Сила Кориолиса, конечно, создает проблему.
Полл> Но чтобы "чуть подпрыгнуть" на уровне 1g потребуется существенно напрячься.
Полл> Хоть кинематика движений, конечно, будет совсем не "земной".

Подпрыгнуть - это просто бег, когда обе ноги отрываются от пола. Если от пола оторвался, то обратно уже не притянет. Но вообще интересно, как все будет происходить. Например маятник будет ли качаться? )

diakin> Ну что значит никаких проблем? Усилие передается через ноги (подошвы), а не прикладывается ко всему телу, как гравитация. Без трения, к полу центробежная сила не прижимает.
Без вращательного движения.
А стенки КА не дадут телу, набравшему скорость вместе со всем объектом, перестать двигаться вращательно.
И в обычном гравитационном поле сила веса приложена к подошвам, а не ко всему телу.

diakin> diakin>> И хуже того, если в трамвае к полу прижимает сила тяжести, усиливая трение, то в космосе к полу ничего не прижимает. Чуть подпрыгнул и улетел.
Инерция в космосе не действует?
У тебя проблемы с пониманием кинематики.

diakin> Подпрыгнуть - это просто бег, когда обе ноги отрываются от пола. Если от пола оторвался, то обратно уже не притянет. Но вообще интересно, как все будет происходить. Например маятник будет ли качаться? )
Маятник качаться будет.
И при "подпрыгивании" тебя "притянет к полу". Только движение при этом будет не такое, как в нормальном поле тяготения - в частности, тебя "понесет вперед" по направлению вращения центрифуги.

Ну в общем может быть ))

Полл> А стенки КА не дадут телу, набравшему скорость вместе со всем объектом, перестать двигаться вращательно.
При отрыве от пола на тело перестает действовать сила трения, а больше никаких сил там нет. В отсутствие сил тело будет двигаться равномерно и прямолинейно с начальной скоростью (вектором) существовавшей в момент отрыва. Ну да, пролетев какое-то расстояние тело врежется в стенку, где-то впереди и выше за счет кривизны поверхности помещения.
При этом после прыжка космонавт опустится в той же точке поверхности, откуда он прыгал?

Полл> И в обычном гравитационном поле сила веса приложена к подошвам, а не ко всему телу.
Нет, гравитация действует на каждый элемент тела. К подошвам приложена реакция опоры равная силе тяжести..

diakin>> diakin>> И хуже того, если в трамвае к полу прижимает сила тяжести, усиливая трение, то в космосе к полу ничего не прижимает. Чуть подпрыгнул и улетел.
Полл> Инерция в космосе не действует?
Инерции вообще не существует Есть тело массы М, к нему приложены сумма сил F, под действием которой тело движется с ускорением а.

Полл> У тебя проблемы с пониманием кинематики.
В данном случае у меня есть проблемы с пониманием, не скрою )

diakin>> Подпрыгнуть - это просто бег, когда обе ноги отрываются от пола. Если от пола оторвался, то обратно уже не притянет. Но вообще интересно, как все будет происходить. Например маятник будет ли качаться? )
Полл> Маятник качаться будет.
ммм... это надо смотреть..

Полл> И при "подпрыгивании" тебя "притянет к полу". Только движение при этом будет не такое, как в нормальном поле тяготения - в частности, тебя "понесет вперед" по направлению вращения центрифуги.

При этом после прыжка космонавт должен опуститься в той же точке поверхности, откуда он прыгал.

diakin> При отрыве от пола на тело перестает действовать сила трения, а больше никаких сил там нет. В отсутствие сил тело будет двигаться равномерно и прямолинейно с начальной скоростью (вектором) существовавшей в момент отрыва. Ну да, пролетев какое-то расстояние тело врежется в стенку, где-то впереди и выше за счет кривизны поверхности помещения.
Вероятнее всего тело "врежется" в пол, с которого прыгало. Поскольку пол вместе со всей центрифугой вращается, и постарается догнать прыгнувшее тело.

diakin> При этом после прыжка космонавт опустится в той же точке поверхности, откуда он прыгал?
Нет. При прыжке "тело" складывает свой вектор скорости от вращения с вектором скорости от прыжка. В результате его суммарный вектор скорости становится больше вектора скорости пола, с которого тело прыгает.
Поэтому тело обгонит пол - то есть его понесет вперед по направлению вращения центрифуги.
Особенно неприятен этот эффект будет при прыжках поперек направления вращения центрифуги - когда прыгнувшего внезапно начнет нести вбок. Так же эффект будет проявляться при любом метании - от переброски напарнику инструмента до метания гранат при ведении боевых действий. И при полетах на ЛА.

Полл> В Первую волну индустриализации в космосе будут развернуты производства, для которых космическая среда дает существенные преимущества.
Полл> Это создание сплавов из компонентов с сильно отличающейся плотностью в условиях микрогравитации, работы в большом объеме с вакуумом высокой чистоты, особо чистые среды и так далее. Очень специфическая металлургия и керамика, выращивание кристаллов, биология и медицина, микроэлектроника.
Полл> Все области требуют относительно небольшого оборудования, но очень специфических условий работы. В итоге возникнут кластеры относительно малых ИСЗ промышленного назначения и обслуживающих их.
Полл> Никакие сверхтяжелые носители на этом этапе нужны не будут. Общая масса выводимой ПН на пике этой волны вырастет относительно сегодняшнего дня менее, чем на порядок. Скорее всего даже на десятки процентов.

Даже совершенно микроскопический объем грузоперевозок, с десяток тысяч тонн в год едва ли достижим на ракетной тяге. Представьте себе запуск ракеты калибра Сатурн 5 каждые 2-3 дня. Есть ощущение, что пригодная для жизни человека атмосфера закончится сильно раньше наступления второй волны.

И.И.> Даже совершенно микроскопический объем грузоперевозок, с десяток тысяч тонн в год
Превышает нынешний объем вывода ПН на порядок или даже более.
Объемы вывода в первой волне - первые сотни тон в год.
Во второй волне начнется рост выводимой массы, но сами системы вывода начнут изменятся, и общая стартовая масса может в итого и сократится.
Объемы вывода в десятки тысяч тонн в год, а возможно и более - это уже Третья волна. Но что к тому времени будет из технологий - с нашего сейчас не видно и неизвестно.

Полл> Превышает нынешний объем вывода ПН на порядок или даже более.
Полл> Объемы вывода в первой волне - первые сотни тон в год.

Не совсем понимаю, какие производственные вопросы можно закрыть несколькими сотнями тонн?

Полл> Во второй волне начнется рост выводимой массы, но сами системы вывода начнут изменятся, и общая стартовая масса может в итого и сократится.

Меняться каким образом и за счёт чего?

Полл> Объемы вывода в десятки тысяч тонн в год, а возможно и более - это уже Третья волна. Но что к тому времени будет из технологий - с нашего сейчас не видно и неизвестно.

У человечества не будет никаких неизвестных на сегодняшний день технологий, если в ближайшие десятилетия не будет начата реализация масштабной программы космической экспансии. Техногенная цивилизация не может стагнировать сколько-нибудь длительное время. Либо прогресс, либо деградация и распад.

И.И.> Не совсем понимаю, какие производственные вопросы можно закрыть несколькими сотнями тонн?
Производство сплавов для матриц тепловизоров. Потребный объем - первые сотни килограмм в год на все Человечество.
Производство сердечников волоконно-оптических линий связи. Потребный объем - первые тонны в год на все Человечество.
Производство кристаллов микрочипов. Потребный объем - сотни килограмм в год на все Человечество.
Так же с лекарствами, которые имеет смысл выращивать в космосе.
Это все очень ценные и очень легкие, малые по объему товары. И основная проблема с их производством на Земле - или обеспечить необходимую чистоту и отсутствие вибраций, или суметь в гравитации соединить компоненты, которые гравитация очень сильно растаскивает.

И.И.> Меняться каким образом и за счёт чего?
Один из возможных вариантов - атмосферный дайвер. Космический буксир орбитального базирования, заправляемый космическим топливом, который совершает вход в атмосферу, гасит в ней скорость до суборбитальной, выпрыгивает из атмосферы по суборбитальной траектории, встречает на этой суборбитальной траектории носитель с Земли, забирает у него модуль с грузом и разгоняет до орбитальной скорости.
В результате ракета-носитель вроде "Зенита-2", стартующая с Земли, сможет выводить за раз порядка 100 тн ПН - вместо второй ступени у нее будет грузовой модуль.

И.И.> У человечества не будет никаких неизвестных на сегодняшний день технологий, если в ближайшие десятилетия не будет начата реализация масштабной программы космической экспансии. Техногенная цивилизация не может стагнировать сколько-нибудь длительное время. Либо прогресс, либо деградация и распад.
В реальности не бывает одного без другого. Возможно, мы еще недостаточно стагнировали, чтобы начать двигаться вперед.

Затрудняюсь сходу оценить массу и габаритные размеры автономных комплексов, в которых реализуются сложнейшие производственные циклы.
Кроме того, обозначенные объемы представляются сильно заниженными, но суть не в том.
Реактивное движение - чрезвычайно энергозатратный способ транспортировки грузов с поверхности на орбиту. К тому же, весьма экологически опасный.
Для того, чтобы начать двигаться вперёд необходимы серьёзные мотивы. Они есть. Другой вопрос, что подавляющее большинство населения предпочитает не задумываться, а существующая система власти и собственности находится на первобытном уровне развития и заточена на вещи сугубо торгашеские.
Тем не менее, каждый решает сам, желать ему странного, или нет.
Сценарий с космической экспансией вполне может быть реализован при уже существующем уровне развития производственных сил.
В этом варианте, уже в ближайшие десятилетия становится возможным создание орбитальных инженерных сооружений, не имеющих обычных (в привычном смысле) ограничений по габаритам и массе, в том числе - постоянных космических поселений, пилотируемых летательных аппаратов с автономностью десятки лет (возможно и более). Орбитальные телескопы с разрешающей способностью, превосходящей наиболее мощные наземные инструменты, в сотни раз, позволят получить достаточные сведения об окружающем пространстве, и вполне возможно, обнаружить пригодные для колонизации планеты в ближайших системах. А главное - вывод производящей индустрии за пределы планетарной биосферы, позволит сохранить комфортные условия обитания для человека, на всю обозримую историческую перспективу.
Самые фантастические сценарии, вроде межзвездных пилотируемых перелётов, могут перейти в плоскость практического осуществления.
А для начала, всего-то нужно 40 000 км легкой эстакады по экватору. Есть над чем задуматься.

s.t.> В невесомости можно обходиться надувными модулями или консервными банками. А для крутилок нужно строить с хорошей прочностью.
А неизвестно сколько тяжести надо. Никто даже не пытался изучать. Может 0.01g хватит.

И.И.> Ракетная техника не годится категорически. Вместе с тем, вывод индустриальных мощностей за пределы планетарной биосферы, на сегодняшний день, представляется одной из важнейших задач, стоящих перед технологической цивилизацией. Достаточно состоятельная с теоретической и технологической точки зрения инженерная концепция геокосмической транспортной системы сформулирована в конце семидесятых годов XX века.
Изначально неправильный подход. Создание индустриальных мощностей в космосе совсем не требует вывода их с Земли. Их можно построить на месте, всё необходимое там уже есть.
По сути, вся потребность в выводе укладывается в несколько тонн микросхем. И "затравка" для начала строительства максимум в тысячу тонн.
Основной поток массы - сверху вниз, и он ракет не требует.

Полл> Производство сплавов для матриц тепловизоров. Потребный объем - первые сотни килограмм в год на все Человечество.
Полл> Производство сердечников волоконно-оптических линий связи. Потребный объем - первые тонны в год на все Человечество.
Полл> Производство кристаллов микрочипов. Потребный объем - сотни килограмм в год на все Человечество.
Полл> Так же с лекарствами, которые имеет смысл выращивать в космосе.
Полл> Это все очень ценные и очень легкие, малые по объему товары.

ИМХО, это не то. Слишком мало. Вероятно, для окупаемости есть какие-то пороговые значения, ниже которых не окупится.
Вот как низкоорбитальный интеренет - 10 спутников без шансов. И даже 100 фигня. Надо 1000. А ещё лучше 10000 - только тогда прибыль будет миллиарды.
Так и с орбитальным производством - надо ориентироваться на то, которое даст тысячи тонн продукции в год.
А потом в перспективе на базе него строить то которое даст миллионы тонн.

Дем> Изначально неправильный подход. Создание индустриальных мощностей в космосе совсем не требует вывода их с Земли. Их можно построить на месте, всё необходимое там уже есть.
Дем> По сути, вся потребность в выводе укладывается в несколько тонн микросхем. И "затравка" для начала строительства максимум в тысячу тонн.

Производство каких-то специальных компонентов и изделий, в микроскопическом объеме мало интересно само по себе.
Речь идёт о масштабной индустриализации космического пространства, с перспективой полного перехода на внепланетарные ресурсы и энергетику, создании постоянных космических поселений, организации экспедиций в дальний космос, и так далее.
Для решения этой задачи понадобится грузооборот объемом в десятки миллионов тонн.

Дем> Основной поток массы - сверху вниз, и он ракет не требует.

Зато требует очень специфической и тяжелой "тары".

Полл> Поэтому тело обгонит пол - то есть его понесет вперед по направлению вращения центрифуги.
остается посчитать разницу. Допустим, у тебя центрифуга будет иметь радиус 1000м, какова максимальная разность?

И.И.> Кроме того, обозначенные объемы представляются сильно заниженными, но суть не в том.
Данные объемы являются сегодняшними объемами производства данных изделий в всемирном масштабе.

И.И.> В этом варианте, уже в ближайшие десятилетия становится возможным создание орбитальных инженерных сооружений, не имеющих обычных (в привычном смысле) ограничений по габаритам и массе,
Нет для промышленных сооружений в космосе сегодня ограничений по массе. На "Мире" промышленность была сконцентрирована в одном модуле, "Кристалле", и там было несколько установок.

И.И.> Зато требует очень специфической и тяжелой "тары".
Ее тоже можно изготавливать из космического сырья.

Дем> ИМХО, это не то. Слишком мало. Вероятно, для окупаемости есть какие-то пороговые значения, ниже которых не окупится.
Дем, рынок перечисленных изделий - сотни миллиардов долларов в год.
Если это "слишком мало", ви ест слишком много кюшать, как ето по рюсски - "жрать!"

Дем> Вот как низкоорбитальный интеренет - 10 спутников без шансов. И даже 100 фигня. Надо 1000. А ещё лучше 10000 - только тогда прибыль будет миллиарды.
Не будет прибыль миллиарды. И потребное количество спутников пока что прикидывется по методу пол-палец-потолок. Пока что в том же "Иридиуме" - 88 КА. В нашем "Гонце" еще меньше.

Дем> Так и с орбитальным производством - надо ориентироваться на то, которое даст тысячи тонн продукции в год.
В производстве надо ориентироваться на прибыль, а не физический объем продукции.

s.t.> остается посчитать разницу. Допустим, у тебя центрифуга будет иметь радиус 1000м, какова максимальная разность?
А сила тяжести - 1 g? Пусть у нас атлет, который сигает вверх более, чем на метр, что дает время прыжка в секунду.
Линейная скорость поверхности центрифуги V=SQRT(a*R)=100 м/с. На высоте 1 метра от пола линейная скорость при той же угловой скорости должна быть на 0,1% менее.
Соответственно, смещение при прыжке будет 100 м/с * 0,1% * 1 с = 10 см.
В реальности даже меньше, поскольку у нас атлет далеко не все время прыжка на его максимальной высоте будет.
Чем больше радиус центрифуги, тем менее заметно влияние силы Кориолиса.

Полл> Чем больше радиус центрифуги, тем менее заметно влияние силы Кориолиса.
Об этом и речь. Если крутить бак Сатурна, а это самый большой цилиндр, который выводили на орбиту, то разница велика. Но если это что-то большое, то уже можно добиться того, что разница станет незаметна. В повседневной деятельности люди не прыгают как кенгуру, и даже не бегают. При ходьбе амплитуда - первые сантиметры.
Но отсюда же вывод, что технологические возможности пока не позволяют сделать что то приемлемое.