¿La correa orbital se rompe como una banda elástica?

Digamos que unos pocos siglos en el futuro, capturamos un asteroide en órbita y construimos una estación espacial con su material. La estación es un anillo que rodea el ecuador en la órbita terrestre baja, está conectado por múltiples cables y se mueve con el planeta a velocidad orbital.

Las primeras partes de la estación se construyeron varios siglos antes que las últimas y se renuevan constantemente para actualizar la tecnología más antigua con nuevos avances. Las ataduras están hechas de un material resistente como el grafeno o los nanohilos, y son lo suficientemente grandes como para permitir el paso de un ascensor espacial.

Digamos que hay una catástrofe en una de las secciones más antiguas, una de las viejas ataduras se desprende de la estación con gran fuerza. ¿Qué pasaría con el cable cuando cayera a la Tierra? ¿Es posible que se rompa en la tierra como una banda elástica? ¿Necesitaría estar hecho de un material diferente para hacer esto, o es una imposibilidad física? ¿Cuán extenso sería el daño en la tierra y cuán lejos podrían sentirse los efectos? ¿Y qué efecto tendría la catástrofe en la propia estación?

Alternativamente, ¿habría una gran diferencia si la correa se rompiera en el medio? Tengo entendido que la mitad superior flotaría junto con la fuerza de Coriolis, pero ¿podría la mitad inferior romperse contra el suelo o simplemente se caería?

He leído los pensamientos de Blaise Gassend sobre los ascensores espaciales, pero sus ejemplos parecen ser para una conexión que se extiende hasta GEO, mucho más allá de esta estación en particular. ¿Sería la mecánica de sus roturas de correa simuladas relativamente la misma para una correa mucho más corta?

En la órbita terrestre baja, la estación tiene que moverse considerablemente más rápido que la superficie debajo. Si está atado, debe estar atado a algo por encima .
Si está conectado con suficientes ataduras, ¿no se podría reducir la velocidad de la estación a la velocidad orbital?
Una estación como esta debe estar en órbita geosincrónica. De esa manera, sus amarres al suelo son prácticos. Si está más cerca de la Tierra que la órbita geosincrónica, solo hay dos posibilidades. (a) Completa una órbita en menos tiempo del que gira la Tierra, por lo que sus ataduras al suelo se rompen o (b) no se mueve lo suficientemente rápido para permanecer en órbita y cae del cielo a la Tierra.
Esto significa que la estación no está realmente en órbita. Las ataduras de las antípodas en realidad soportan el peso de la estación. La estación en sí debe ser extremadamente rígida para evitar el colapso.
Tuve la impresión del video de Isaac Arthur sobre Infraestructura Orbital de que se podría construir un anillo más bajo que GEO y podría moverse con el planeta a velocidad orbital. ¿Hay algún truco para que funcione como se describe anteriormente? youtube.com/watch?v=HkU85zKxK-s
La velocidad orbital está directamente relacionada con el radio de la órbita. La velocidad orbital en una órbita terrestre baja es considerablemente más alta que la rotación de la Tierra debajo de ella. Por ejemplo, la Estación Espacial Internacional da la vuelta completa al mundo en una hora y media. Un anillo anclado a la Tierra a una altitud baja no girará lo suficientemente rápido para estar en órbita. A menos que el anillo esté hecho de alguna manera para ser increíblemente fuerte, se romperá y las piezas se caerán.
Posiblemente podría tener un "riel" a lo largo de todo el ecuador que albergara las bases de las ataduras de tierra, lo que permitiría que las ataduras se deslizaran para que la estación pudiera girar más rápido que la Tierra para mantener la velocidad orbital. Por supuesto, crearía fricción que, a su vez, reduciría gradualmente la velocidad del anillo, a menos que tenga formas de aumentar su velocidad. Simplemente, las ataduras probablemente funcionarían mejor para un anillo que es lo suficientemente alto como para que su inercia sea mayor que la atracción gravitacional sobre él, y las ataduras lo jalan. Con respecto al rompimiento de bandas elásticas, incluso las rocas pueden ser algo "elásticas" (ver terremotos).
@ carsonogen089 No noté nada en el video sobre "anillo orbital". ¿Puedes señalar un momento en particular?
@Alexander Olvidé que tenía un video completamente separado solo sobre anillos orbitales. Aquí está el enlace correcto: youtube.com/watch?v=LMbI6sk-62E
@ carsonogen089 Ok, lo vi. Muy interesante, nunca pensé en un anillo así. Creo que el truco para que funcione es hacer que un cable de levitación magnética de más de 40 000 km se mueva a una velocidad de 8 km/s durante largos períodos de tiempo sin fallar. Si este cable se rompe, todo el anillo está condenado.
@Alexander El cable es una simplificación del concepto. Los efectos de las mareas hacen que el cable sea poco práctico. Querrías usar una corriente de proyectiles o partículas. De hecho, desea al menos cuatro transmisiones para poder cancelar la procesión. Probablemente incluso más que eso por redundancia. Consulte esto para obtener más detalles sobre los anillos orbitales.
@TheDyingOfLight gracias por el enlace, esto también es interesante, aunque tiene sus propios desafíos. Para el anillo de Isaac Arthur, no creo que las fuerzas de las mareas sean un obstáculo si el anillo no es rígido.

Respuestas (2)

El cable cercano a la Tierra caería a la Tierra posiblemente creando mucho daño. Las secciones más altas del cable viajarían tan rápido cuando chocaran con la atmósfera que se quemarían. Asumiendo que solo la estación superior en órbita geoestacionaria está realmente en órbita y el resto está en un estado de tensión, una vez liberadas, las secciones más alejadas de la estación (objeto de contrapeso) serían lanzadas a una órbita más alta y las que están debajo eventualmente caen a la Tierra y en su mayoría se queman.

Creo que el cable inferior también se quemaría, se mueve incluso más rápido que el superior. Si esto es carbono, definitivamente se quemaría al volver a entrar.
Bueno, el cable es estacionario con respecto a la Tierra todo el camino hacia arriba, por lo que las primeras millas se caerán al suelo como un truco fallido de cuerda india, pero las partes más altas comenzarán a enrollarse y aletear a medida que descienden y en a cierta altura el calentamiento hace que se queme.

La cuerda suelta se quemaría en la atmósfera. El resto de la estación, que todavía tiene el 99,9999% de la masa original después de romperse, tendría un pequeño cambio en su órbita. Tal vez se necesitaría alguna estabilización rotacional, problema estándar de cualquier cosa que se encuentre en órbita.

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