Aspectos prácticos del acoplamiento con una gran estación espacial giratoria

Todos hemos visto innumerables ejemplos de hábitats giratorios en la ficción. Sin embargo, hay ciertos aspectos prácticos con estas estaciones espaciales que no puedo entender, a saber, cómo acoplarías con una en primer lugar.

Hice una búsqueda rápida y encontré esta pregunta , que responde parcialmente a la mía, aunque hay algunos detalles adicionales que me preocupan.

estación von braun

Primero, asumimos que estas estructuras son grandes y están diseñadas para albergar una gran población de personas durante largos períodos de tiempo, si no de forma permanente. Hay dos escenarios en los que puedo pensar que varían con la construcción de la estación espacial.

Toda la estación es monolítica y está girando: cualquier nave que intente atracar debe de alguna manera igualar las velocidades con una parte específica de esta estación. Cuanto más te alejes del centro, más difícil será. Incluso en el centro, la nave de acoplamiento todavía tendría que "interestelarla" y hacer coincidir las rotaciones. Para estaciones con un radio más grande, se necesita una tasa de rotación más baja para mantener ~1 G y, por lo tanto, se necesita una tasa de rotación más baja para que la nave espacial se acople.

Además, el puerto de atraque debe estar alineado con el centro de gravedad tanto de la estación como de la nave. Esto restringe la cantidad posible de puertos de acoplamiento en la estación a dos, uno a cada lado, y también restringe un poco el diseño de la nave (si su nave es rotacionalmente simétrica, como suelen ser las naves, tendrá motores en un lado , lo que significa que su puerto de atraque necesariamente tendrá que estar en la proa de su embarcación).

La estación se compone de una sección giratoria y una no giratoria: con una sección no giratoria considerable, no tiene límite en la cantidad o el diseño de la embarcación con la que puede atracar. Sin embargo, la interfaz entre las partes giratorias y estacionarias presenta un problema. Primero, no importa qué tan bien lo engrases, siempre habrá fricción que igualará gradualmente la velocidad de rotación entre las dos mitades. No sé si esto se puede corregir con la puesta en marcha ocasional del sistema RCS o si es un problema insuperable.

Además, deberá haber un camino interior presurizado entre las dos mitades de la estación para permitir el tránsito de personas y carga entre ellas. Sospecho que la ingeniería involucrada en tener un sello giratorio presurizado en un lado sería formidable, por decir lo menos.

En la práctica, ¿cómo podrían abordarse estos problemas relacionados con el acoplamiento (rotaciones coincidentes, diseño de estación giratoria monolítica, fricción entre partes de una estación de 2 partes)?

Puedo ver cómo se supera la fricción entre una sección no giratoria y la sección giratoria con un pequeño motor que agrega constantemente el par necesario para superar cualquier fricción en la junta. Además, si podemos crear sellos en ejes giratorios de alta velocidad, estoy seguro de que podríamos hacer un sello giratorio en un diámetro grande.
En la película 2001, el primer escenario se muestra maravillosamente.
Se podría hacer que la parte del centro no girara.

Respuestas (1)

Si la estación de gravedad artificial es monolítica, también podría ser sin centro. Podría tener una "pista" en el interior del anillo. Los puertos de acoplamiento no necesitan sellos giratorios complicados. La velocidad de rotación correspondiente se realiza "aterrizando" la nave espacial en la estación y, básicamente, frenando en su superficie interior hasta detenerse por completo, y luego rodando hasta el puerto de atraque más cercano. Los humanos son buenos para aterrizar cosas en otras cosas.

Vistos desde un marco de referencia diferente, los frenos son propulsores.

Toda la estación tiene que compensar la fuerza de frenado del barco aumentando su velocidad de rotación hasta la velocidad de rotación anterior.

Todo esto asumiendo que la proporción: masa de la estación / masa de la nave es enorme y no perturbará tanto el baricentro de todo, incluso si múltiples aterrizajes sincrónicos también podrían resolver el problema.

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Respuesta interesante y buena animación. No había considerado la posibilidad de una nave con propulsores en un extremo y ruedas en el otro, impulsando radialmente y al contacto con la superficie, impulsando nuevamente para proporcionar presión hacia abajo para permitir que las ruedas frenen en la 'asfalta'.
De hecho, el impulso hacia abajo en el contacto es obligatorio para iniciar la eficiencia de los frenos hasta que la fuerza centrífuga se haga cargo. O dispositivo de atracción electromagnético ya sea en la estación o en el barco.