Domanda di fisica su ascensore spaziale

Siamo a bordo di un ascensore spaziale.
1)Nella fase di salita devo comunque raggiungere la velocità di fuga per proseguire?
2)Rientrando sulla Terra, sono soggetto al riscaldamento dell’attrito atmosferico o basterebbe seguire il cavo traente e sarei senza sforzo di nuovo a casa?

Mica vai verso l’alto per meccanica orbitale, se è un ascensore avrà un motore che tira su la cabina…

Se sei Geostazionario, significa che l’atmosfera intorno a te ruota con il pianeta Terra alla tua stessa velocità. Quindi l’unico attrito è quello dovuto alla velocità di discesa dell’ascensore… per quanto sia veloce, non penso che sarebbe una velocità paragonabile a quella dei rientri atmosferici

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Dal punto di vista dell’energia, con un rientro tradizionale tutta l’energia orbitale deve dissiparsi come calore nell’attrito con l’atmosfera. In caso di “ascensore” questa invece potrebbe essere assorbita da un motore (che in realta si comporta come generatore in caso di recupero di energia o freno elettromagnetico). Questo a prescindere da dettagliuzzi strutturali e traiettorie… quell’energia da qualche parte deve andare.

Concordo con Buzz, ovviamente. Per veloce che vada l’ascensore, saranno al massimo alcune centinaia di km/h (e già così voglio vedere dove prende l’energia). Nella discesa deve continuamente frenare, ed è la stessa cosa al contrario: in qualche modo deve dissipare l’energia potenziale, ma l’attrito dell’aria è poca cosa.
Ammesso per ipotesi di salire e scendere a 500 km/h di v media, sarebbe comunque un viaggio di 72 ore. Ipotizzando una massa della cabina di 10 t (giusto per dare un numero), servirebbe un motore da 1,4 MW; e in discesa occorre dissipare la stessa energia. Insomma, praticamente è un treno elettrico.

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A costo di essere smentito in un qualche futuro, personalmente ritengo l’ascensore spaziale un’affascinante idea con praticamente nessuna possibilità di essere realizzato (almeno in un tempo ragionevole).

Le difficoltà tecniche per realizzare una struttura (non pensiamo solo al “cavo” in quanto tale, ragioniamo in termini di sistema) solo per scavallare il lancio da terra sono se non insormontabili quanto meno svariati ordini di grandezza, scientifici, tecnici ed economici al disopra di qualsiasi potenziale beneficio.

Se l’idea è quella di avere un sistema di accesso orbitale a basso costo (di esercizio? Perché quello iniziale è immenso) c’è da dire che se una sistema tipo Starship/SuperHeavy (e similari) entra in servizio si avrà “de facto” una rapida riduzione dei costi di lancio senza ricorrere a “piramidi” di questo tipo.

Naturalmente il tutto imho.

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La mia domanda peró prescindeva dalla fattibilità del progetto: era solo una speculazione per capire la fisica del movimento.

Non vorrei essere il solito formale, ma rispetto a cosa? La tua domanda è molto mal posta.
Se il tuo riferimento è l’ascensore stesso, puoi salire quanto lentamente vuoi, anche 1km/h, ti puoi anche fermare, fare una pausa e guardarti il panorama. Stesso discorso per la discesa.
Se il tuo riferimento è il centro della Terra, allora parti con la velocità che hanno tutti gli abitanti nei pressi dell’equatore, 1600 km/h e man mano che sali la tua velocità aumenta, perché fai sempre un giro in 24 ore, ma il giro che fai aumenta di lunghezza man mano che aumenta la quota.
L’ascensore deve essere più alto della quota geostazionaria per poter funzionare. Quando arrivi a quella quota la tua velocità rispetto il centro della Terra è la stessa della velocità orbitale in orbita geostazionaria. Più sali di quota più aumenta la tua velocità (che invece per i satelliti slegati è l’inverso).

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Scusami, cerco di esprimere quello che intendevo con, al posto dell’ascensore, un’immaginaria scala.
Potrei arrivare in orbita salendo semplicemente la scala, giusto?

Lettura consigliata…
Fantascienza alla Arthiur Clarke, cioe’ molto molto credibile scientificamente.
Il caveat e’ che nel libro il tutto si poggia sulla scoperta di un nuovo resistentissimo materiale basato sul carbonio…

Se la tua scala arrivasse alla quota dell’orbita geostazionaria terrestre, dove saresti in “equilibrio” (la tua forza centrifuga sarebbe equivalente a quella di gravità) e quindi non ricadresti, allora poco importa se tu salisi a uno scalino al giorno o a un milione di scalini al secondo (posto che tu riesca a frenare in quest’ultimo caso).

Per scale più corte o più lunghe, potresti sempre salire alla velocità che preferisci, dato che avendo gli scalini cui poggiarti o aggrapparti, in teoria, non ricadresti o voleresti via.

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La cosa importante da capire è che il baricentro del sistema deve essere in GEO, il che significa che la struttura si deve estendere ben al di sopra dei 36mila km.

La cosa bella è che se il tutto si muove alla velocità angolare della Terra (ovvero è tutto geostazionario), ogni parte del sistema sotto alla quota GEO si muove troppo piano e quindi tende a cadere verso il basso, mentre quelle al di sopra si muove troppo veloce e quindi tende a sfuggire dall’orbita. Questo significa che tutta la struttura è sottoposta a un puro carico di trazione (no compressione, no taglio) e quindi si potrebbe fare tutto con un cavo (posto che sia abbastanza resistente da sopportare il peso del tutto).

Questo solo se non ci sono forze di Coriolis coinvolte, il che significa che il tutto deve essere sull’equatore, e se la posizione in GEO è stabile (tenendo conto del fatto che la Terra non è una sfera perfetta). E quindi i posti per farlo nel mondo non sono tanti, ma in effetti sono solo due o tre.

Il tutto è spiegato benissimo in Fountains of Paradise di Clarke, uno dei libri di SF migliori che abbia mai letto.

C’è anche Limit di Frank Schätzing che gira intorno ad un ascensore spaziale, ma non è neanche lontanamente paragonabile a Clarke.

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Riprendendo l’esempio della scala. La fisica di quello che accade è questa: parto che il mio piede deve vincere la gravità di 1g, mano mano che salgo faccio sempre meno sforzo ( tralasciando ovviamente il fattore stanchezza per semplicità di ragionamento).Ho detto bene?

O quattro! :smiley:
Due sono punti di equilibrio stabile, 75° E e 252° E, e due sono punti di equilibrio instabile, 162°E e 348°E. (preso da miei appunti personali, non ricordo la fonte)

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Non precisamente, fino alla quota GEO fai uno sforzo a salire, sempre minore, in GEO sei completamente in equilibrio, poi “cadi” verso l’alto.

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Sì ma devi guardare cosa c’è a Terra in quelle posizioni.
162E è vicinissimo a Papua Nuova Guinea, che se ricordo bene è proprio dove Clarke mette il suo ascensore.
348E (che poi è 12W) è nel mezzo dell’Atlantico, non c’è terraferma vicina.
108W è nel mezzo del Pacifico e 162Ee è nel mezzo dell’Indiano (vicino alle Maldive)

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Letti entrambi: le “Fontane del Paradiso” è un piccolo capolavoro come tutti i lavori di Sir Arthur Charles Clarke, mentre “Limit” di Schatzing è un mattone indigesto, infarcito di luoghi comuni e di figure stereotipate e monodimensionali. Un pastiche di fantascienza hard e cyberpunk (fuori tempo massimo per il genere) che sembra la brutta copia di una brutta fiction…

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Provo a riformulare la domanda

Forse no, vi state concentrando sulle forze verticali dell’ascensore fatto e finito… e fermo; ma cosa&chi sale

Quindi mentre sali acceleri da “troppo piano” a “troppo veloce” (e viceversa scendendo), accelerazione che deve essere sostenuta dalla torre
Il povero cavo non farebbe lo stesso sforzo che fa un missile a mandar su un omino mano lo sforzo di far salire il resto del razzo?

Cioè l’ascensore deve sempre fare un sforzo, e dissiparne l’energia, paragonabile a quella del razzo o la costanza della velocità angolare ti risparmia dal sentirti spinto secondo questa vieppiù man mano che sali?

Anche Bajkonur e la Guyana Francese son un tantino in mezzo al nulla
Ma se riesci a fare un coso lungo migliaia di chilometri in equilibrio attorno ad un punto dell’orbita geostazionaria risolvi anche il resto

Sì, se la cabina dovesse subire la stessa accelerazione di un razzo. Ma la differenza sta proprio lì: se hai una struttura a sostenerti, non hai bisogno di raggiungere la velocità di fuga in 10 minuti.

La velocità da raggiungere dipende solo da quanto tempo ci vuoi mettere a fare 36mila km, ma potrebbe benissimo andare tutto alla velocità di in un treno… A 1000 km/h ci metteresti 36 ore

Baikonur è in tutto e per tutto una città… Un conto è in mezzo al nulla sulla terraferma, un altro conto è in mezzo all’oceano…

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OT

Definisci vicino:
162e e 0N …
è 4500km (di mare) a sudest dal Giappone
è 4000km (di mare) a nord da Sidney
è 1000km (di mare) a estnordest da Papua Nuova Guinea
è 1000km (di mare) a nord delle Samoa

Le infrastrutture di Papua temo siano risibili

Dovendo servire comunque un ancoraggio offshore ed un collegamento marittimo i paesi NATO (cioè quelli probabilmente coi soldi ed il know-how*) preferirebbero certo l’Atlantico
(Cosa sono pochi km di profondità per chi costruisce un aggeggio alto migliaia di km?)

*: se lo fanno i cinesi hai ragione tu

Un ascensore così lo fai solo se vuoi mandar su tanta roba, come dire? A containerate