Usando las siguientes dimensiones (y asumiendo cualquier característica material necesaria para mantener la integridad estructural), ¿podría un hábitat artificial estilo Standford Torus lograr el giro necesario para producir su "gravedad" centrífuga y mantener una posición estable en relación con una estructura de contención fija usando completamente electromagnetismo ? ?
Masa: 10 millones de toneladas
Diámetro: 1.790 metros
Diámetro tubo habitable: 130 metros
Rotación: 1 por minuto
La estructura de contención es muchas veces más masiva; esencialmente tan masivo como sea necesario.
El tubo habitable es la superficie a lo largo de la cual se instalarían los electroimanes. Suponiendo una construcción de cubo y radio, calcule que solo la mitad exterior del tubo está disponible para este propósito.
Sí, con grandes salvedades.
Si observa el video que Lio proporcionó (en los comentarios), verá el principio básico de encender y apagar electroimanes para provocar un tirón temporal hacia otro imán.
Sin embargo, la única razón por la que el motor funciona como esperábamos es porque la carcasa exterior está montada en algo mucho más masivo que él mismo; de lo contrario, el par de la atracción magnética movería tanto el imán exterior como el interior; de hecho, si las masas de la carcasa exterior y el rotor interior fueran exactamente iguales, es posible que no gire en absoluto; podría simplemente saltar de un lado a otro entre dos posiciones. Pero debido a que la carcasa exterior es más rígida (resistente a ser movida o rotada) y el rotor puede girar libremente, el rotor recibe suficiente impulso para empujarlo a la siguiente posición estable, y luego el impulso asegura que siga funcionando después de eso.
En el espacio, la parte exterior "fija" no tiene ancla; por lo tanto, tanto la parte fija como la parte giratoria realmente van a girar. Sin ningún otro marco de referencia (como el sol, un planeta, las estrellas, etc.), una persona sentada en uno solo verá girar al otro. Por ejemplo, en la rueda giratoria, un observador sentiría la aceleración centrífuga (gravedad), pero vería el anillo exterior girando sobre ellos. Mientras están en el anillo exterior, también sentirían algo de aceleración centrífuga, pero se sentirían estáticos y verían el anillo interior girando debajo de ellos.
Para un observador externo (uno cuya posición en el espacio no cambia y no es una función de las dos partes en cuestión), tanto la parte interna como la externa giran en direcciones opuestas, con velocidades relativas a sus masas respectivas (es decir, si la parte interna la rueda tiene la mitad de la masa del anillo exterior, la rueda gira el doble de rápido que el anillo exterior).
Si hay un campo de referencia en el que las partes pueden confiar que no gira a su alrededor , como un sol visible, un planeta o un campo de estrellas, entonces ambas partes pueden deducir que están girando.
Se puede observar una forma de este fenómeno de fuerzas iguales y opuestas en un ventilador de mesa ligero: cuando está sobre la mesa se convierte en parte de su ancla; y vibra cuando gira el ventilador; debido a la fuerza aplicada a la carcasa que se transfiere a una fuerza que mueve ligeramente la superficie de la mesa.
Así que la advertencia es; si lo haces como un motor de inducción, ambas partes girarán.
No he diseñado motores o rotores y no conozco la última tecnología, pero no conozco ningún diseño que permita que el anillo exterior permanezca estacionario sin algún tipo de potencia de frenado. Mi conjetura salvaje es que cualquier fuerza puramente magnética debe actuar sobre la rueda giratoria y reducir su velocidad; debido a la ley "igual y opuesta", básicamente se trata de la conservación de la energía, o una ley de no-almuerzo gratis.
Entonces sí al giro, y estabilización, relativo a un componente fijo, pero el componente fijo no estará exactamente fijo a un observador externo, también estará rotando, en sentido contrario. Desde el punto de vista de la construcción, las fuerzas centrífugas en el anillo exterior causarán tensiones que deben ser tratadas en su diseño.
Las naves espaciales tienen ruedas de reacción que se usan para corregir el giro hasta que se acumula demasiado, momento en el que usan cohetes para aplicar un par.
Puede calcular el momento de inercia rotacional usando una forma de aro como una aproximación. Ahora puedes averiguar cuánto momento angular tendrá tu hab a gran velocidad. Ahora, ¿dónde pondrás la cantidad igual y opuesta necesaria para conservar el momento angular? Puede tirarlo expulsando masa, por ejemplo, un cohete. Pero si usa motores eléctricos solo, debe almacenarlo en algún lugar.
Esto podría ser dos aros girando en direcciones opuestas. Podría ser un contrapeso en un brazo largo. Podría ser una pequeña rueda de reacción muy, muy rápida .
En principio, eso es posible.
¿Puedes usar el electromagnetismo para volcar el momento angular en un objeto exterior como un planeta o una estrella? No en el contexto implícito. Necesitarías campos enormemente fuertes en tu vecindad.
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