¿Podría ser práctico y útil un ascensor espacial parcial?

¿Sería práctico desde el punto de vista tecnológico y económico construir y operar un ascensor espacial que solo proporcionara transporte entre rutas orbitales más bajas y más altas?

Dicho mecanismo solo evitaría algunos de los problemas con un elevador de órbita de superficie fijo e introduciría otros problemas, como la necesidad de atracar con una plataforma que se mueve a una velocidad diferente a la velocidad orbital local.

Algo relacionado

¿Qué barreras tecnológicas debemos superar para construir un ascensor espacial?

¿Métodos de propulsión que no sean cohetes para salir de la atmósfera terrestre? ( La respuesta de SF menciona un "ascensor espacial parcial" que une una plataforma accesible a chorro con LEO).

Otro modelo propuesto es usar una cuerda giratoria en órbita, para engancharse a una carga útil en una órbita más baja y girarla hasta una órbita más alta, transfiriendo también el impulso en la liberación.

Respuestas (3)

En resumen, no. La razón es que la parte más difícil de llegar al espacio es llegar a la órbita terrestre baja. Como dice el refrán, una vez que hayas hecho eso, estás a medio camino de cualquier parte.

Sería difícil hacer que el ascensor permaneciera en lugares no anclados. Además, interferiría con la velocidad requerida para llegar a cada uno de estos lugares y, al final, no sería muy práctico.

Dado esto, lo más práctico que se podría hacer en este sentido sería construir una plataforma muy grande en la cima de una montaña, y elevar el objeto a la cima de la plataforma para lanzarlo. Eso da muy poco beneficio teórico, aunque reduce la resistencia al viento y demás.

Sin embargo, existe un sistema que podría ayudar una vez que haya obtenido la órbita, utilizando ataduras magnéticas. No me molestaré en explicar toda la física, pero lo señalaré a Space Tethers , que lo analiza más, y también proporcionaré un gráfico de su sitio web que lo demuestra más.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Muy interesante: no sabía sobre ese enfoque de "usar la Tierra como estator, amarrar como rotor". Por supuesto, TANSTAAFL, uno necesitaría producir electricidad para la corriente de conexión de alguna manera, pero eso es mucho más ordenado que los chorros de iones o similares.
Intentaron producir energía usando la tierra como estator una vez en una misión del transbordador espacial, pero el cable se rompió. ciencia1.nasa.gov/missions/tss
@SF. Vela solar para elevar la órbita >> atadura magnética/conductora en 'modo generador' para producir electricidad, almacenada a bordo (volantes sin fricción o supercondensadores) >> alimentación de corriente de regreso a la atadura en 'modo motor' para maniobrar contra el campo geomagnético. 'Fácil como Pi', ¿verdad?
@ hunter2: Teóricamente. En la práctica, la vela solar es muy, muy débil: para elevar algo tan masivo, necesitaría muchos km ^ 2. Además, no funcionaría a la sombra de la Tierra, y empujaría en lugar de tirar cuando estuviera del lado del Sol; solo funcionaría durante las mañanas y las tardes. Simplemente alimentar el cable a través de células solares solo para que se mueva sería más eficiente.
@SF. Sí, supongo. Hasta cierto punto, al menos, es concebible que en algún momento tenga sentido construir/desplegar una vela enorme en lugar de una gran variedad de paneles (especialmente si está haciendo los paneles en la Tierra con métodos más o menos actuales) . En el otro sentido, tal vez sería útil para micro-satélites, pero luego podría arreglárselas con algún tipo de batería/célula de combustible (y acoplarse a una nave nodriza para recuperación o reabastecimiento) (o PV, pero el punto era que por un pequeño sat, no necesitarías una vela demasiado loca, enorme).
Si su destino es LEO, entonces una atadura orbital no ayuda mucho. Si su destino es GTO, LTO o MTO, una atadura orbital puede ofrecerle una ENORME ventaja. Dado que la fracción de masa de las etapas superiores es del 50 % o menos, el refuerzo de una segunda etapa sin combustible para cohetes duplica de manera efectiva la carga útil de su refuerzo de tierra a LEO. Hay muchos conceptos de ataduras; cada uno debe evaluarse de forma independiente, lo que hace que su pregunta sea demasiado amplia y que cualquier respuesta simple sea inherentemente defectuosa. Si cualquiera de los conceptos de amarre propuestos pudiera implementarse, el costo de lanzamiento más allá de LEO se reduciría considerablemente.
El enlace ahora está muerto. :(
Scott Manley proporciona información sobre el lanzamiento desde una montaña. youtube.com/watch?v=RsbDRDFVObE

Práctico y útil, sí. ¿Económicamente viable o tecnológicamente posible? No estoy seguro.

Seguramente no requeriría tantos materiales tan increíblemente duraderos como el "ascensor completo". Los aviones propulsados ​​por motores a reacción son mucho más baratos y fáciles de construir y operar que los vehículos propulsados ​​por cohetes. Una vez en LEO, cualquier vehículo puede activar la propulsión de bajo empuje y baja energía como una vela solar y salir del pozo de gravedad de la Tierra a una fracción del costo de la propulsión a chorro correspondiente. Esencialmente, eso proporcionaría los beneficios del ascensor espacial en la parte del viaje donde sus beneficios son más importantes: entre la atmósfera (donde funcionan los motores a reacción) y el LEO (donde funcionan los motores orbitales). Actualmente, esa brecha se salta con propulsores de cohetes que son simplemente extremadamente costosos.

Tanto para los beneficios. Ahora para los problemas. Dejando a un lado los problemas de llevar varios cientos de kilómetros de una cuerda espacial a la órbita (hemos estado allí con el ascensor espacial clásico), tenemos un arrastre de aire real, y no hay un ancla que lo jale y proporcione energía, además cada vehículo que suba jalaría abajo. Esa cosa no se mantendría como un ascensor espacial clásico, requeriría su propia propulsión para mantenerse a flote. (OTOH, el combustible para dicha propulsión podría ser entregado por los mismos aviones, y podría ser cualquiera de los "motores orbitales", sin necesidad de los problemáticos cohetes). Habría todo el problema de acoplar la carga útil en la estratosfera a velocidades supersónicas. No estoy seguro acerca de la meteorología de la estratosfera, pero creo que podría ser problemático (aunque no peor que contra el ascensor espacial clásico). Y, obviamente, el costo de uso sería considerablemente más alto que el del elevador clásico que podría usar motores eléctricos eficientes para llevar la carga útil desde el suelo mucho más allá de la órbita geoestacionaria; mientras que los jets son mucho más baratos que los cohetes, los motores eléctricos dejan a los jets muy atrás en términos de energía. eficiencia = costo de operación.

Un problema más: la propulsión activa no puede fallar por períodos prolongados de tiempo. En el caso de un ascensor clásico, se quedaría allí completamente inerte sin problemas. En caso del parcial, caería. Si se necesitan reparaciones prolongadas, podría ser propulsado a una órbita más alta, tan alto como sea necesario, y reparado allí con el tiempo, pero las fallas inesperadas simplemente lo destruirían.

Algunas cosas a considerar: 1) si cada libra requerida por el skyhook (ver mi respuesta) compensa varias libras requeridas por otros vehículos, necesita menos material neto. 2) No hay necesidad de colocar el skyhook donde experimentaría arrastre o necesitaría refuerzo. 3) La energía que transfiere el skyhook se puede reponer mediante propulsión eléctrica solar, que es muy eficiente (alta ISP) y requiere muy poca masa de reacción.
@Erik re: #2, la ISS necesita refuerzo, así que creo que es justo suponer que una atadura orbital/en órbita (LEO) también lo haría
La ISS está en una órbita muy baja, por lo que el transbordador pudo llegar a ella. Puede estar en un LEO más alto y no necesitar un refuerzo tan a menudo.
@Erik: cuanto más baja es la órbita, más útil es la cuerda. Había otra pregunta en algún lugar que enumeraba los costos de energía de varias partes del viaje, Earth-LEO era tan costoso como LEO-Moon. Cuanto más bajo lo pongas, más útil es.
Eso es cierto. Una atadura más alta exige más rendimiento del vehículo de lanzamiento.

Esta es una idea muy práctica y útil. A menudo se le llama skyhook y el artículo de Wikipedia tiene mucha información útil y enlaces al respecto.

Probablemente, el rasgo más útil de un skyhook es su potencial para almacenar el impulso orbital a lo largo del tiempo a través de la propulsión eléctrica y transferirlo rápidamente a una nave espacial "enganchada", lo que reduce la necesidad de propulsor y su masa asociada.

Llegar a LEO es la parte más difícil de llegar al espacio y eso se aplica al combustible que necesita para ir más allá de LEO. Así que algo que podría reducir esto es muy valioso.

El mayor desafío aquí probablemente sea conectar un vehículo en una trayectoria suborbital hasta el final del skyhook. La cita no sería difícil, pero sospecho que solo tendrías una oportunidad.