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Astronomia - Espacio Profundo
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sergit

El ascensor espacial

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sergit

Hola compañeros.

Os dejo mi último artículo, dedicado al "ascensor espacial".

Uno de los mayores problemas de viajar al espacio es el enorme gasto de combustible que requieren los cohetes que lanzan cargas a la órbita terrestre. Es un problema que un gran ingeniero soviético, Yuri Nikolaév Artsutánov quiso soslayar con su proyecto de un "ascensor espacial, en un artículo publicado en 1960.

ascensorespacial.jpg

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El concepto del ascensor espacial es simple y al mismo tiempo elegante, como todas las grandes ideas. Un satélite en órbita geoestacionaria, a 36000 km de nuestro planeta, da una vuelta alrededor de la Tierra en 24 horas, exactamente el mismo tiempo que nuestro planeta tarda en rotar sobre si mismo, por lo que permanece constantemente sobre la vertical de un determinado punto de nuestro planeta. Se podría bajar un cable desde ese satélite hasta la superficie de la Tierra y ese cable sería un medio para alcanzar el espacio sin necesidad de cohetes, los cuales tienen un gran dispendio energético. Ya tenemos la tecnología para construir esta gran obra de ingeniería, los nanotubos de carbono, un material veinte veces más resistente que el mejor acero y además económico.

Es un proyecto a muy largo plazo y supondrá un gran dispendio económico, pero teniendo en cuenta el coste que requiere enviar cargas al espacio es una inversión que quedará amortizada en unos años. En este sentido es una obra de ingeniería comparable al túnel del Canal de la Mancha, llamado también Eurotúnel, inaugurado hace veinte años y en cuya construcción se empleó capital privado.

En el caso del ascensor espacial también habría muchas empresas privadas interesadas pues la mayoría de los satélites artificiales que orbítan nuestro planeta son satélites de comunicaciones privados, por no hablar de los diferentes países que tienen programas espaciales en activo. Además es el mejor modo de enviar cargas al espacio y nos podría permitir el viajar más allá de nuestro planeta con un gasto asequible, enviar misiones tripuladas a los demás planetas del Sistema Solar y incluso instalar bases permanentes en la Luna y nuestros compañeros planetarios.,

"La Tierra es la cuna de la humanidad pero no podemos quedarnos siempre en la cuna", una gran frase de uno de los mayores pioneros de la astronáutica, Kontanstin Tsiolkovsvky. Por cierto, este gran pionero fue el primero en lanzar la idea de un ascensor espacial, aunque naturalmente por aquél entonces solo era un sueño.

Uno de los mejores escritores de novelas de ciencia ficción fue Arthur C. Clarke, lo conocemos sobre todo por la gran película de Stanley Kubrick "2001, una odisea en el espacio". Sin embargo no es su única obra maestra de la literatura de ciencia ficción, uno de sus mejores relatos es "Las fuentes del paraíso", en esa magnifica novela nos relata la construcción de un ascensor espacial. Lo que más me gusta de los relatos de Clarke es que lo que cuenta es posible en un futuro próximo. De hecho en esta ocasión ha sido demasiado conservador pues en su novela da como posible fecha de construcción del ascensor espacial la de mediados del siglo XXII, pero la tecnología de los nanotubos de carbono permitirá construirlo un siglo antes. Ya existen proyectos realistas para acometer esta monumental obra de ingeniería en unas pocas décadas, como muy tarde a mediados de este siglo.

Dejo el enlace al artículo de mi blog dedicado a este apasionante tema. En el, además de varias ilustraciones, hay varios enlaces, artículos, vídeos y la magnifica novela de Arthur C. Clarke "Las fuentes del paraíso", en ella se describe la construcción de un ascensor espacial.

http://sergitorrentsgonzalez.blogspot.c ... acial.html

Espero que sea de vuestro agrado.

Saludos.

Sergi.

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Hal9000

Con todo respeto, y sin animo de romper nuestra fantasia e imaginacion, que en definitiva es la que nos impulsara a las estrellas, en este caso nunca le encontre sentido a esta idea.

Si bien podemos imaginar que el "ascensor", quede en equilibrio, con su cable colgando por la gravedad de la tierra, imagino que cualquier peso adicional para subir un objeto, haria que se cayera.

Ni hablar de los efectos atmosfericos, viento, agua, hielo, etc, que pueden arrastrar o "tirar" de la parte inferior o condensar y aumentar repentinamente el peso.

Habria que calcular el peso de 36000 Km de cable... seguramente no podria estar a 36000 km como un satelite, sino mucho mas lejos (y por ende a mayor velocidad) para compensar la gravedad de tanto peso que colgaria. Esto lo imagino asi, ya que si se cortara la conexion con la sonda, estando el sistema en equilibrio, la sonda saldria de orbita y el cable caeria (ya que la orbita circular es la suma de 2 vectores, inercia contra gravedad o peso).

No veo la forma de poder agregarle peso al cable para subir nada, ni siquiera tirar del cable sin nada, excepto que aumentara la velocidad de la sonda para compensar el peso adicional, y mantener el equilibrio, pero gastariamos la misma energia que necesitamos para subir el objeto de otra manera, sin hablar del costo de llevar el combustible a orbita previamente, tanto para aumentar la velocidad de la estacion como para subir el cable ( quizas el cable podria ser con motor electrico, pero cualquier cambio de orbita o velocidad de la estacion, al dia de hoy requiere combustible)

Ni siquiera se calcular el cambio de velocidad angular que trae aparejado que el cable "baje", para la masa que cambia de altura, ni sus efectos en el sistema.

Tampoco entiendo como el cable "bajaria" ya que la gravedad esta compensada por la inercia del objeto en orbita, por tanto si "soltamos" cable, quedaria a la misma altura rotando junto con la estacion, no caeria a ninguna parte.

SI imaginamos que el cable se hiciera "rigido" a medida que lo extendemos hacia la tierra, el solo hecho de acercarlo, por proximidad a la tierra, iria aumentando su peso gradualmente, ( y por ende de todo el sistema), logrando que todo se caiga.

Seguramente me equivoco en muchas suposiciones, no soy experto en física ni mucho menos, y aunque se que no hay que descartar ideas locas, desde la primera vez que lei sobre esta idea, me surgen mas dudas que afirmaciones.

Saludos !

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sfellero

Bueno, ahora estoy en el trabajo y no tengo mucho tiempo para buscar exactamente... Yo había visto básicamente 2 tipos de "ascensores espaciales":

1. Uno muy parecido a este, pero el cable seguía un poco más de los 36000km y tenía un contrapeso, por ejemplo un pequeño asteroide. Se usaban elevadores enganchados al cable, el peso de la carga que se eleva es despreciable en realidad. Está el tema de las pérdidas de energía por la atmósfera y me imagino que temas de torque gravitatorio ocasionados por el Sol y la Luna también influirían bastante. Pero el delta-v/año que necesitás para mantener la posición es bajo. El problema es la tremenda resistencia que debería tener este sistema.

2. La otra alternativa era una barra que orbitaba la tierra y uno de los extremos tenía una especie de "gancho" que "catapultaba" a la carga y la llevaba hasta una órbita baja. Esta tendría un costo menor de construcción, pero mayor de mantenimiento de la posición orbital.

Recordemos que lo más costoso en delta-v es llegar a una órbita baja, a partir de ahí las cosas se hacen "más fáciles". Un ejemplo rápido aproximado. Para ir a Marte y volver necesitariamos: 20,2km/s de delta-v (planificando frenados atmosféricos). Usando el ascensor espacial: 10.9km/s (casi la mitad). Usé datos aproximados de acá:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Delta-Vs_for_inner_Solar_System.svg/350px-Delta-Vs_for_inner_Solar_System.svg.png

Por algo este tema no pierde vigencia, el ahorro sería bestial.

Abrazos

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sergit

Hola Diego, hola Sebastián, me parecen muy interesantes vuestras aportaciones, me gusta mucho que debatamos esta idea.

Vayamos por partes, como diría Jack el destripador.

Es cierto que todavía es un proyecto a muy largo plazo y hay muchos problemas por solucionar, yo tampoco soy un especialista en ingeniería ni en física, sin embargo creo que no habrían científicos y ingenieros que se plantearan esta idea a menos que fuera factible, especialmente aquellos que trabajan para la industria privada.

El problema de la resistencia del material utilizado para la construcción de este sistema de ascensores parecía algo insalvable hasta hace unos años. No existía ningún material lo suficientemente resistente a tensiones a menos que la sección fuera de un gran diámetro, lo que implicaría pesos del orden de cientos de miles de toneladas, algo completamente irrealizable. Sin embargo la tecnología de los nanotubos de carbono, un material con una resistencia a la tensión 20 veces mayor que la del acero, permite que el peso total del sistema sea del orden de unas 10000 toneladas, lo cual no es nada descabellado teniendo en cuenta que el cohete Saturno V pesaba, con carga completa de combustible, cerca de 3000 toneladas.

En cuanto a la energía que haría falta con este sistema para subir cargas al espacio ese es el menor de los problemas. Hay varias alternativas, pero la energía probablemente sería energía eléctrica, como la de un ascensor de cualquier edificio de la Tierra. Las fuentes de esa energía serían básicamente dos, por un lado se podrían instalar grandes paneles fotovoltaicos a lo largo de todo el sistema, por otro lado el propio ascensor suministraría energía al descender, pues lo único que tendría que hacer es "aplicar los frenos", eso naturalmente se convertiría en calor que podría ser fácilmente transformado en energía eléctrica, de modo que el dispendio energético sería muy pequeño comparado con lo que cuesta hoy en día enviar cargas al espacio por medio de cohetes.

El principal problema que tendría este ascensor espacial es del de la "chatarra espacial", por ello se propone que la sección transversal sea lo más delgada posible para minimizar el riesgo de rotura de los cables.

Os recomiendo muy especialmente el primer enlace del artículo de mi blog, un muy completo y detallado artículo sobre el "ascensor espacial", obra de Daniel Marín, un astrofísico y divulgador científico español.

https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q= ... sua8bKtVSA

En cualquier caso es un tema apasionante, del que estoy seguro que oiremos hablar mucho durante las próximas dos o tres décadas, un buen ejemplo de hasta donde puede llegar la inventiva y la imaginación del ser humano, una inventiva y una imaginación que ha permitido que los hombres hayan pisado la Luna, que nuestras sondas espaciales hayan explorado otros planetas y que hace solo unas horas se una sonda se haya posado por primera vez en la superficie de un cometa.

Saludos.

Sergi.

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Miguel L

Hola, a este proyecto le encuentro soluciones y problemas, vamos por partes (como dice Jack).

1) Con una longitud algo mayor a los 36000 Km (5000 a 8000 Km) las “cargas” serian fácilmente “asumidas” por la variación del “momento de inercia”, para lo cual el “cable” necesitaría cierta flexibilidad y elasticidad, lo que mantendría su operatividad.

2) Seria a su vez un formidable cable de “pararrayo”, pues se convertiría en el cable de descarga del planeta hacia el espacio, (de las cargas que la Tierra recibe del viento solar, principalmente), y a su vez sería un “dinamo” por las cargas en movimiento generadas.

3) Las cargas eléctricas a disipar serán de gran magnitud, por lo que se deberá disponer conductores apropiados para no comprometer la estructura de nanotubos, (ver sprites).

4) Una parte de estas corrientes pueden emplearse como energía eléctrica para la operatividad del “ascensor”.

Por supuesto no son todos los problemas a resolver, pero son a tener en cuenta.

Saludos.

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sergit

Buen aporte Miguel, la verdad es que este tema es fascinante, la primera vez que tuve conocimiento de esta posibilidad fue tras leer la magnifica novela de Arthur C. Clarke "Las fuentes del paraíso", debe hacer cerca de treinta años y desde entonces es algo que me ha llamado la atención, esperemos que todos los problemas puedan solucionarse y algún día podamos verlo hecho realidad.

Saludos.

Sergi.

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