KESKUSTELU

Sellainen juttu avaruushissi suunnitelmissa mietityttää että jos vaijeri rakennetaan sähköä johtavasta hiiliputkesta niin mitä tapahtuu kun vaijeri kohtaa ensimmäisen ukkosrintaman?

Käykö samoin kuin käy hiilikuituiselle ongenvavalle sen kohdatessa korkeajännitelinjan?

Sellainen juttu tässä ketjussa mietityttää että kun kerran aiheesta on jo tuore ketju, miksei tätäkin kysymystä olisi voinut siellä esittää?

Siis sähköä johtavasta hiiliputkesta...joka siis toimii resistanssina ? No, jos resistanssin tehonkesto on tarpeeksi suuri niin putki kuumenee. Jos resistanssin tehonkesto on liian pieni niin tapahtuu juuri se ei-toivottu ilmiö...

Siihen piuhan päihin tulisi hirveä jännite-ero ilman ukkostakin.

Niin, minusta tämä on ongelma joka voi estää tuollaisen hankkeen kokonaan. Kun ei ole keinoa pitää miljoonien vollttien jännite erossa vaijerista. Hiilellä on resistanssia jonka johdosta lähes kaikki ukkospilven energia muuttuu vaijerissa lämmöksi. Joka siten muuttuu höyryksi.

Voisiko tuota jännite-eroa hyödyntää mitenkään? Voimanlähteenä hissille esimerkiksi.

Näistä asioista maallikoiden kanssa keskustellessa törmää aina samaan ilmiöön, fysiikan perusteetkin ovat hakusessa. Muistan TM:ssa kirjoittaessani useita kertoja vastineena tulleita ihmeellisiä "Havukka-ahon ajattelija"-tyypin väitteitä, joista hauskimpia joskus julkaisinkin lukijoiden palstalla (päätoimittaja antoi vapaat kädet, vastaa mihin haluat). Tuo avaruushissi tuotti niitä ennätysmäärän. Huvittavinta oli kun päätoimittaja itse, DI:n koulutuksella, ryhtyi kanssani väittelemään, että säteeltään kaksinkertaisen pallon painokin on kaksinkertainen (atomipommijutussani). En kehdannut sahata oksaa, jolla istuin ja selitin hyvin varovasti ja esimerkein, että se onkin peräti kahdeksankertainen (2x2x2 eli 2^3). Kerron sen täällä kuitenkin nyt, koska tämäkin herrasmies, kun seuraajansa oli antanut kenkää, ryhtyi Brutukseksi ja puukotti selkään .

Mutta mehän olimme samaa mieltä. Olen palstalla nähdäkseni ainoa, joka (kuten tässäkin ongelmassa) ymmärtää sinua.

Lähetänkö sen pistoolin?

No niin,testasin, että luetteko te todella ajatuksella tekstini.

Otetaanpas yksi mekaniikan ja yksi taivasmekaniikan testikysymystä sitten (sen namin saa käydä ostamassa lähikaupasta ja lähettää laskun minulle poste restanteen - tästä tuli mieleeni
kun velipojan kanssa menimme New Jerseyssä hotellin ravintolaan, myöhä iltapäivä ja mainoksen mukaan Happy Hour.
Kaksi tarjoilijaa rupatteli ovella iloisesti keskenään ja häiriintyivät asiakkaista, kysyin missä on happy hour? Go in and be happy !, tokaisi toinen ja iloinen juoruilu jatkui. Eihän siellä mitään ollut ...).

1. Testi no 1 (helppo):

Minulla on kädessäni sokeripihdit (ei sellaisia enää ole, oli vain sota-aikana, kun sokeripalatkin piti puolittaa, mutta ei anneta sen häiritä) , joiden käden alla oleva varsi on 10 cm
ja nivelen jälkeinen terien pituus 1 cm. Oletetaan siis, että minun käteni puristaa juuri 10 cm:n päässä nivelestä ja sokeripala on tasan sentin päässä siitä. Puristan pihtejä kilon voimalla. Kuinka suuren voiman tuntee sokeripalaparka?

2. Testi no 2 (vaikea):

Avaruushissi nousee pääteasemalleen 36 000 km:n korkeudessa ja aikaa kuluu viikko 24/7 ajolla. Kuinka suurella voimalla vaijeria pitää työntää sivusta, ettei se jää jälkeen, siis "nojaa"? Hissin ala-asema on siis päiväntasaajalla.

Ja eiku ratkomaan, palkkiona erityisen tervapitoisten savukkeiden rasia, jonka saa itse ostaa.

Joudun lopettamaan tältä illalta, jatketaan aamulla ! Esitän silloin erään analogian, joka esiintyi eräässä TM:n jutussani.
Vihjeen saatte, jos viitsitte vilkaista ajatuksella tuolla aika monta sivua sitten esittämääni kahta "tietokilpailukysymystä".
Silloinkin tuli paljon palautetta toimitukseen. Jouduin turvautumaan haastattelemani avaruushissiä NASA:n rahoilla suunnittelevan Tri Edwarsin asiantuntemukseen, haastattelin
tätä juttua varten Santa Fen avaruushissikonferenssissa, jossa itse Arthur C. Clarke oli mukana videopuhelulla. Edwards vahvisti minun olevan oikeassa, mutta uskoivatko lukijani, ehkei !

Jos vaikka kysyisit joltain omissa silmissäsi asiantuntijalta tästäkin asiasta, kun ei arviolta muutama kymmenen foorumilaista riitä? Vaikka sellaiselta, joka olisi ollut aikakoneyhteydessä Arkhimedekseen tai vaikka suuresti arvostamaasi Aristotelekseen.

En jaksa jokaiseen idioottimaiseen kysymykseen vastata kymmentä kertaa. Tohtori näyttää siirtyvän aina vinoiluun, kun
ei keksi asiavastausta tai sitten alkaa integroida ympäri kappaletta .

Mutta tässä ne pari lupaamaani kysymystä tohtorin tietämyksen testaamiseen. Varoitan, niissä on vektoreita eikä paineella pääse eteenpäin. Vaihdoin sen ensimmäisen triviaalin taha-tason kysymyksen toiseen, en toki halua aliarvioida älyäsi niin paljon. Siispä kysymyksiin, niissä ei ole varsinaista sudenkuoppaa, mutta oikea vastaus ehkä hiukan "sovellettu".

1. Tämä on niin wanha, että olet saattanut kuulla ja silloin ei
todista mitään, sen esitti eräs tunnettu proffa fysiikan peruskurssin opiskelijoille aina alussa:

Hevosten vetämillä kärryillä ajetaan kuralammikon poikki. Mihin suuntaan lentää kura?

2. Meillä on päiväntasaajalta lähtevä avaruushissi, jonka pääteasema on GEO-radalla 36 000 km:n korkeudessa. Hissivaunu nousee tuon matkan viikossa ajaen 24/7. Kulmamomentin säilymisen johdosta vaijeri alkaisi nojata, jos ei siihen tuotaisi sivusuuntaista voimaa. Kuinka suuri (noin) on tarvittava voima? (Tämä liittyy TM:n avaruushissijuttuuni, siitä tuli tavattomasti palautetta, jossa väitettiin, että mm.
yllä mainitusta syystä koko hissi on mahdoton. Konsultoin suunnittelutoimiston (HighLift Co.-Chigago-NASA:n rahoituksella) tri Frank Edwards´ia ollakseni varma väitteistäni ja hän vahvisti).

Ja eikun laskemaan !

(Ai niin, tuulia yms. ei huomioida, pelkkä taivaanmekaniikka riittää ja luonnollisestikin GEO-radalta jatkuu hiilikuitu-nano-vaijeri vielä 100 000 km ulos avaruuteen ja sen yläpäässä on vastapainona pieni asteroidi, muutenhan tuo ei toimisi).

Jos joku on lukenut ao.jutun aikoinaan TM:sta ja siihen liittyät lukijakommentit ja vastaukset "postilaatikosta", pls älköön kertoko ennenkuin tohtori vastaa, o.k.? Jos myös tri on lukenut, homma menee perseelleen.

Eikös se sivusuuntainen voima 2*m*omega*v_rel kannattaisi kohdistaa siihen avaruushissiin eikä vaijeriin?

Ei nyt halota hiuksia, yksi ja sama asia.

Niin metsä vastaa kun sinne huutaa, sanoo vanha viidakon sananlasku.



Vähän joka suuntaan paitsi tulosuuntaan.

Paitsi jos hevosten kaviot lipsuvat.

Pyörien syrjäyttämä vesi siirtyy eteen ja sivuille, pyöriin tarttuva vesi ja kura irtoaa pyörän pinnasta tangentiaaliselle radalle.




No, ilman hissivaunun massaa tuota on mahdoton laskea, mutta vaadittava kiihtyvyys toki saadaan selville:

Kulmanopeus on vakio 2pi/24h.

Säteen muutos on 36000x10^3 metriä.

Radan pituus kasvaa 226194671 m.

Tarvittava ratanopeuden kasvu on 226194671 m / 24*60*60 s = 2617,99388 m/s
(siis suurempi kuin alkuperäinen ratanopeus maan pinnalla, joka on likimain 465.421134 m/s)

Tässä vaiheessa tarkistin taulukosta geosynkroradan ratanopeuden ja kas kummaa se mainittiin arvoksi 3.07 km/s joten tähän mennessä laskelmat täsmäävät; tarvittava ratanopeuden muutos on siis tuo likimain 2618 m/s.

Jos nousunopeus on tasainen, 7*24*60*60 sekuntia, saadaan nousuajaksi 604800 sekuntia.

Jos nopeuden muutos jaetaan ajalla, saadaan vaadittavaksi tangentiaalikiihtyvyydeksi arvo 0,0303008551 m/s^2.

EDIT: Tässä kohtaa oli laskuvirhe; käytin aikaa 24*60*60 eli vuorokauden nousunopeutta. Jos aikaa käytetään seitsemän päivää, kiihtyvyys on vain 0,00432869358 m / s^2.

Jos vaunu painaa kymmenen tonnia, tarvittava sivusuuntainen voima on

F = ma = 10x10^3 kg * 0,0303008551 m/s^2 = 303,008551 N.

Näin äkkiseltään tuo ei tuntuisi mitenkään mahdottoman suurelta voimalta. Tietenkin kun kuormaa lisätään, tarvittava sivusuuntainen voima kasvaa lineaarisesti (mutta nousuaikaa on aina mahdollista pidentää, toki mahdottoman pitkät nousut tulevat vallan epäkäytännöllisiksi).

Liekö jopa mahdollista kompensoida esimerkiksi ionimoottoreilla jotka käyttäisivät hissin kautta saatavaa sähkövirtaa? Ongelmahan kiertoradalle pääsyssä raa'alla voimalla on se että pienitehoiset mutta pitkäkestoiset ionimoottorit eivät oikein toimi...

Noh, mutta se siitä. Tämä se vasta onkin aiheen sivusta.

Saanko vastalahjaksi kaksi vastausta teiltä hyvä Hannu Tanskanen?