¿A qué altura debería estar un ascensor espacial en Marte?

Según el diseño exacto de su ascensor espacial, apuntará a una estación en la órbita geoestacionaria (técnicamente areoestacionaria) o por encima de ella, que se encuentra a 20 428 km sobre la superficie de Marte. Debe haber al menos suficiente cable y posiblemente contrapeso por encima de la órbita areoestacionaria para garantizar que el cable permanezca estable, pero en teoría, si está dispuesto a colocar un contrapeso lo suficientemente pesado, puede limitarlo en la órbita geoestacionaria.

Sin embargo, esa es una pesadilla de ingeniería, y es casi seguro que necesitará extender el contrapeso aún más, ya que un contrapeso más pesado significa más estrés y más dificultad para sacar el material en primer lugar. Si coloca una estación de construcción en órbita geoestacionaria y luego comienza a alimentar el cable por ambos lados para asegurarse de que la estación permanezca en su lugar mientras construye (como lo propone Jerome Pearson), entonces necesita más cable en el exterior, pero nuevamente, si agregue un contrapeso más pesado, entonces necesitará menos cable.

Si asumimos que es 1:1, terminará con una altura de ~40000 km.

Phobos orbita dentro del barrido de esta estructura a 9000 km, Deimos a 23000 km. Lamentablemente, no hay mucho que puedas hacer con respecto a la latitud del ascensor: requiere la rotación del planeta para funcionar (de hecho, puedes demostrar que los autos ascendentes realmente están robando el impulso orbital del planeta y los descendentes lo están devolviendo) . Sin embargo, eso no es un asesino: puede diseñar el elevador de tal manera que no golpee directamente ninguna luna (son muy pequeños en comparación con el área del espacio en el que es factible construir), pero tendrá que tener en cuenta su gravedad. efectos, que es mucho más complejo y consumirá constantemente energía del sistema para las correcciones. Si está dispuesto a gastar suficiente energía, podría hacer que todo el ascensor oscile de un lado a otro,

Esto puede ser de su interés . Técnicamente, es una discusión sobre el uso de materiales contemporáneos para construir un ascensor marciano, pero una de las respuestas propone un sistema diferente que usa ascensores espaciales en Deimos y Phobos para lograr la velocidad de escape, pero solo lleva un cohete hasta la luna más interna.

Un ascensor espacial funciona conectando un satélite en órbita geoestacionaria (bueno, en Marte es areoestacionaria^^) con una estación terrestre. El satélite debe ser geo(areo)estacionario para que siempre esté sobre el mismo punto del planeta; de lo contrario, tiraría del cable de conexión y lo envolvería alrededor del planeta con el tiempo, o requeriría que el suelo lo mantuviera en posición contra su orbital. tendencias (que destruirían rápidamente el cable, sacarían de órbita el satélite o arrancarían la estación terrestre... no es bueno^^)

Entonces, para su altura adecuada, necesitamos saber qué tan alta es una órbita areoestacionaria; afortunadamente, wikipedia puede ayudarnos allí: son 20,428 km.

Además, con respecto a su segunda pregunta: el único lugar para colocar razonablemente un ascensor espacial es ENCENDIDO (ni siquiera "cerca") del ecuador. Porque solo sobre el ecuador puedes tener una órbita geo(areo)estacionaria. No estoy seguro de qué tan lejos está esa montaña, tal vez podría ser factible, pero definitivamente no puedes poner el ascensor en algún lugar aleatorio del planeta para evitar los fobos.

No estoy seguro de si hay un lugar en el ecuador que los phobos no crucen, si lo hay, ese sería el mejor lugar para poner su ascensor :)

De lo contrario... Bueno, Fobos tendrá que estar fuera del camino. ¿Quizás en su futuro fue golpeado por algo más y ya se eliminó? ¿O tal vez, dado que desea un contrapeso en el extremo superior del cable de todos modos, sus ingenieros empujaron a los fobos a una órbita areoestacionaria y lo están usando para eso? (Toda una hazaña, pero no especificaste cuán alta tecnología estamos hablando aquí^^)

Podrías renunciar al tallo de habichuelas e intentar con un gancho celestial que colgaba de Phobos. Podría haber algún tipo de sistema de lanzamiento para lanzar naves desde la superficie para encontrarse con el skyhook cuando pasa, y luego subir el skyhook a Phobos y más allá (o la carga útil transferida a los ascensores para subir el skyhook). Por lo tanto, las naves usarán mucho menos combustible para entrar en la órbita de Marte que de otra manera.

En lugar de un ascensor espacial anclado a la superficie de Marte, ¿qué tal una modificación del sistema de recuperación de aire de la superficie de Fulton? https://en.wikipedia.org/wiki/Fulton_surface-to-air_recovery_system

Cuelga un cable de Phobos y agarra el extremo a medida que pasa. No es un verdadero ascensor espacial en el sentido de que la carga tiene que llegar al borde de la atmósfera marciana antes de poder subirse.

Ascensor espacial

Solo para aclarar las otras respuestas, el requisito es que el contrapeso debe pasar el nivel de la órbita aeroestacionaria. Eso hace que intente tirar del resto del cable hacia arriba y lejos de Marte. Hay básicamente dos enfoques, aunque ciertamente es posible una combinación.

1. Coloque el contrapeso justo fuera del nivel aeroestacionario. Esto implica un gran contrapeso similar a una estación. El contrapeso estaría ubicado cerca del nivel aeroestacionario de 20 428 km (20 414 km sobre Pavonis Mons).

2. Tienda el cable aproximadamente el doble de lo necesario. Esto convierte la mitad del cable en contrapeso. Entonces el cable tendría más de 40.000 km. Sin embargo, la gente dejaría el cable en el nivel areoestacionario. El resto del cable es solo contrapeso.

De cualquier manera, el contrapeso tiene que estar fuera del nivel aeroestacionario. Pero no es necesario que esté muy lejos. Se puede tirar en un solo bulto o se puede extender. Las matemáticas funcionan de cualquier manera.

Probablemente sería más fácil mover Fobos que mover el ascensor. Mover Fobos es un problema de ingeniería. No estamos realmente seguros de la teoría detrás de mover la base de un ascensor espacial.

No estoy seguro de que Pavonis Mons te ayude lo suficiente como para que valga la pena. Realmente, si puede gestionar un cable de 20 415 km, debería poder gestionar 20 430 km.

Catapulta espacial

También debe saber que un ascensor espacial no brinda muchos beneficios en un mundo sin atmósfera. Es posible que estés mejor con una catapulta espacial . Por supuesto, también puede estar planeando darle una atmósfera a Marte, lo que haría que una catapulta espacial no sea factible. El problema básico es que agregar la resistencia atmosférica (que aumenta con la velocidad) a la gravedad hace que las velocidades requeridas en tierra sean insostenibles. Pero sin una atmósfera, simplemente tienes que aumentar la distancia para que la aceleración funcione.

Otro problema con una atmósfera es que diluye la cantidad de luz solar que llega al suelo, por lo que tiene menos energía. No es tan importante con un ascensor, que puede obtener su energía del espacio. Puede ser un problema con una catapulta, que está completamente en el suelo.

Una catapulta espacial recibe una ayuda significativa al aumentar la distancia sobre el suelo desde la que se lanza. Entonces podría terminarlo en Pavonis Mons. Probablemente no en la parte superior, sino por encima del nivel normal del suelo.

Construya el ascensor extendiendo los cables desde Deimos y Fobos durante el período de construcción, agregando excentricidad a su órbita durante el proceso de construcción... No tiene que tener el punto de anclaje final directamente sobre el ecuador si hay un anclaje secundario. punto igual y opuesto al primario en el otro lado del ecuador unido a Fobos también (que presumiblemente ha sido elevado a la órbita areoestacionaria mientras baja la atadura inicial).

Varias soluciones posibles. Primero, como dijeron otros, necesita el cable para ir desde el planeta hasta la órbita aeroestacionaria, ~ 20.000 km, y un contrapeso más allá. Este contrapeso puede ser simplemente un cable (no exactamente de la misma masa que el cable principal, porque lo que quieres es cancelar la fuerza, y la gravedad neta no es constante, sino del mismo orden de magnitud) o puede ser un asteroide. Deimos está cerca de la órbita aeroestacionaria (~23.000 km), pero es demasiado pesado para un contrapeso. Tal vez puedas bombardearlo para tener una gran parte para usar como peso;)

En cuanto a Fobos: orbita Marte a unos 9000 km, unos 3 radios de Marte. Una posible solución es sincronizar los carros arriba y abajo del cable para deformarlo (como las cuerdas de una guitarra), de modo que cuando fobos vaya a chocar, el cable esté lejos de él. Esto necesita una coreografía cuidadosamente controlada, pero posiblemente sea factible. Esto es lo que hizo AC Clarke en Las fuentes del paraíso. Otra solución es no utilizar un cable ecuatorial, sino uno en forma de Y. Es más difícil de construir, pero he visto propuestas para esto. Uno de los lados de la Y está anclado al norte (quizás latitud 45-60º) y el otro, al sur. Entonces Phobos puede pasar a través de la Y. No estoy completamente seguro de que esto funcione, porque la Y no sería recta, sino más bien como un ≻- (curvo). Los dos cables inferiores tienen que unirse más allá de Fobos, pero muy por debajo de la órbita aeroestacionaria. Y por último...

Y si usas cable como contrapeso, tienes otra ventaja: como todo el cable se mueve a la velocidad angular de la órbita aeroestacionaria, cuando estás por debajo de esa órbita estás a velocidad suborbital, y si te sueltas del cable te caes. a Marte. Pero si está por encima de esa órbita, es más rápido que aeroestacionario: si está lo suficientemente lejos, tiene velocidad para abandonar el sistema marciano o incluso el sistema solar sin usar combustible (piense en ello como una honda).

Este puede ser un punto menor, pero parece demasiado importante para dejarlo en un comentario:

Si se ancla lejos del ecuador, el cable se aproximará al plano ecuatorial como una asíntota.

Hay tres fuerzas a considerar (en el marco giratorio):

• fuerza centrífuga, lejos del eje de rotación;
• gravedad, hacia el centro del planeta;
• tensión, hacia el ancla.

Si el ancla no está en el ecuador, estos dos últimos tienen cada uno una componente paralela al eje de rotación, opuestos entre sí.

Esto hace que el cable sea más largo y costoso, pero es una forma de evitar Phobos.

Tal cable no es recto: se hunde. Hay una latitud máxima para el ancla, en la que el cable se encuentra plano sobre el suelo; No sé cómo calcular esto.

(¿Qué tan masivos pueden ser el cable y el contrapeso sin causar un bamboleo medible en la rotación del planeta?)