Questo sito si serve dei cookie per fornire servizi. Utilizzando questo sito acconsenti all'utilizzo dei cookie - Maggiori Informazioni - Acconsento


Atik
Coelum Astronomia
L'ultimo numero uscito
Leggi Coelum
Ora è gratis!
AstroShop
Lo Shop di Astronomia
Photo-Coelum
Inserisci le tue foto
DVD Hawaiian Starlight
Segui in diretta lo sbarco di Philae sulla Cometa
Skypoint

Vai indietro   Coelestis - Il Forum Italiano di Astronomia > Scienze Astronomiche > Astronautica
Registrazione Regolamento FAQ Lista utenti Calendario Cerca Messaggi odierni Segna come letti

Rispondi
 
Strumenti della discussione Modalità  di visualizzazione
Vecchio 30-11-04, 13:43   #1
andreaX
Utente Junior
 
Data di registrazione: Nov 2004
Messaggi: 50
Predefinito stazione spaziale con gravità artificiale

L' iss è una stazione spaziale a gravità zero. L'iss è stata realizzata con l'intento di creare un grande laboratorio di ricerca in condizione di totale assenza di gravità. Non che questo sia disdicevole tuttavia non sarebbe stato meglio puntare a realizzare un vero e proprio avamposto con gravità artificiale (AG) per la futura colonizzazione dello spazio?.
Voglio dire che una stazione spaziale con AG consentirebbe un soggiorno permanente ed autosuffciente dei suoi abitanti, si potrebbero coltivare piante, sperimentare gli effetti dell'organismo umano ad una gravità uguale ad esempio a quella marziana ecc. , invece no, niente di tutto questo.
La giustificazione che più frequentemente ho letto è che creare una struttura ruotante su se stessa sarebbe stato troppo dispendioso in quanto sarebbe necessaria una struttura con un raggio dell'ordine delle centinaia di metri.
Questo per evitare che la forza centrifuga che gli occupanti percepirebbero all' altezza della testa sia troppo diversa da quella che sentirebbero ai loro piedi. Si è vero, ma non è necessario che la struttura in questione sia un cilindro pieno. Io ho ipotizzato una struttura cosi fatta:
avrebbe un raggio di 100 metri, qundi una circonferenza di 630 metri circa, supponiamo sia composta da 32 moduli agganciabili, ciascuno di essi sarebbe rettilineo e lungo 20 metri ed alto 5, qundi il tutto perfettamente compatibile con la stiva dello shuttle. Vista da fuori la struttura apparirebbe come un poligono regolare formato da 32 segmenti, mentre all'interno formerebbe un anello perfettamente circolare inscritto nel poligono regolare esterno (non so se sono stato chiaro). In pratica ogni singolo elemento visto da fuori è perfettamente rettilineo mentre al suo interno conterrebbe un arco di un anello.
Una volta assemblati tutti gli elementi la struttura verrebbe poi messa in rotazione per creare la AG . La rotazione potrebbe poi essere interrotta durante le fasi di aggancio e sgancio degli shuttle, voi cosa ne pensate?.
andreaX non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 00:11   #2
rigel80
Utente Junior
 
Data di registrazione: Apr 2004
Messaggi: 426
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

Quote:
andreaX
L' iss è una stazione spaziale a gravità zero. L'iss è stata realizzata con l'intento di creare un grande laboratorio di ricerca in condizione di totale assenza di gravità. Non che questo sia disdicevole tuttavia non sarebbe stato meglio puntare a realizzare un vero e proprio avamposto con gravità artificiale (AG) per la futura colonizzazione dello spazio?.
Voglio dire che una stazione spaziale con AG consentirebbe un soggiorno permanente ed autosuffciente dei suoi abitanti, *si potrebbero coltivare piante, sperimentare gli effetti dell'organismo umano ad una gravità uguale ad esempio a quella marziana ecc. , invece no, niente di tutto questo.
La giustificazione che più frequentemente ho letto è che creare una struttura ruotante su se stessa sarebbe stato troppo dispendioso in quanto sarebbe necessaria una struttura con un raggio dell'ordine delle centinaia di metri. *
Questo per evitare che la forza centrifuga che gli occupanti percepirebbero all' altezza della testa sia troppo diversa da quella che sentirebbero ai loro piedi. Si è *vero, ma non è necessario che la struttura in questione sia un cilindro pieno. Io ho ipotizzato una struttura cosi fatta:
avrebbe un raggio di 100 metri, qundi una circonferenza di 630 metri circa, supponiamo sia composta da 32 moduli agganciabili, ciascuno di essi sarebbe rettilineo e lungo 20 metri ed alto 5, qundi il tutto perfettamente compatibile con la stiva dello shuttle. *Vista da fuori la struttura apparirebbe come un poligono regolare formato da 32 segmenti, mentre all'interno formerebbe un anello perfettamente circolare *inscritto nel poligono regolare esterno (non so se sono stato chiaro). In pratica ogni *singolo elemento visto da fuori è perfettamente rettilineo mentre al suo interno conterrebbe un arco di un anello.
Una *volta assemblati tutti gli elementi la struttura verrebbe poi messa in rotazione *per creare la AG . La rotazione potrebbe poi essere interrotta durante le fasi di aggancio e sgancio degli shuttle, voi cosa ne pensate?.

praticamente hai avuto la mia idea....

a questo tread trovi il link alla mia tesina in cui parlavo tra le varie cose anche di un toroide rotante diviso in settori

http://www.trekportal.it/cgi-bin/coe...m=1097 167232

io lo ho immaginato con un raggio di 10 metri e questi bastano e avanzano x contenere gli effetti mareali (l'effetto che hai descritto tu)

infatti l'altezza di un'uomo sarebbe pari al 18% del raggio della struttura e quindi la differenza tra testa e piedi in termini di "forza di gravità" non sarebbe tanto grande

il problema principale non è la forza mareale ma l'inevitabile asimmetria del sistema

mi spiego, se abbiamo un toroide (una ovvero ciambella) omogeneo che gira attorno al proprio asse non c'è nessun problema

ma il toroide non può essere omogeneo se ci sono degli astronauti che ci caminano dentro, ci saranno dei punti + massivi e altri punti meno massivi

non essendoci + simmetria assiale ci saranno delle oscillazioni

tali oscillazioni dell'asse saranno tanto + forti tanto maggiore è il rapporto tra massa dell'astronauta e massa dell toroide

insomma questo problema è inrisolvibile, la sola soluzione è limitare l'intensità delle oscillazioni:

1) costruendo un toroide molto massivo in modo che l'asimmetria generata dalla massa dell'astronauta sia minima

2) creando un sistema attivo di mantenimento di assetto con piccoli razzi che ogni secondo tengono ferma la struttura applicando piccoli getti



quindi i problemi sono 2, il problema mareale facilemnte risolvibile con l'idea che hai esposto tu (mi sa che l'hanno avuta molti altri oltre a me e a te *;D ), e il problema dell'asimmetria, molto + difficile da risolvere


ora se vi va vi espongo un'altro metodo per ottenere gravità artificiale quando si è in orbita di un pianeta (non vale se si è in viaggio interplanetario) a prima vista sembra molto + complesso di quello a cilindro rotante, ma risolve entrambi i problemi (mareale e asimmetria)

rigel80 non in linea   Rispondi citando
Links Sponsorizzati
Astrel Instruments
Vecchio 01-12-04, 00:11   #3
rigel80
Utente Junior
 
Data di registrazione: Apr 2004
Messaggi: 426
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

stazioni spaziali a contrappeso:

molti di voi avranno sentito parlare dell'idea di ascensore orbitale, un sistema che in definitiva è composto da una corda fissa a terra in una zona dell'equatore, e lunga + di 36000km, tale corda ruota attorno alla Terra con la stessa velocità della Terra

il punto che si trova a 36000km si trova in orbita geostazionaria ed è in caduta libera (forza centrifuga = forza peso)

i punti della corda superiori a 36000km si muovono + velocemente di quello che dovrebbero fare per la loro orbita (+ ci si allontana dalla Terra e + le velocità angolari delle orbite diminuiscono, ma la corda ruota sempre alla velocità angolare della Terra) e quindi in loro vince la forza centrifuga

per contro i punti della corda inferiori a 36000km si muovono + lentamente di quello che dovrebbero far per essere in orbita (a quell'altezza la velocità angolare che dovrebbero avere per rimanere in orbita è superiore a quella che hanno visto che si muovono con la velocità terrestre) e quindi in loro vince la forza peso

se la corda è abbastanza lunga o se si applica un contrappeso all'estremità + alta possiamo tenerla in equilibrio e abbiamo il nostro ascensore per le stelle


questo progetto è altamente complesso, + facilmente realizzabile pare essere quello che vi spiegherò ora:

esaminiamo la corda solo nei primi 36000km, una persona che si trovi a camminare su una stazione posizionata sulla corda tra 0 e 36000km sarà sottoposta ad un'accelerazione di gravità (che però in realtà è prodotto della differenza tra Fp e Fc) verso il basso

per esempio in una stazione che si trovasse ad altezza 300km (l'altezza attualmente + trafficata dagli astronauti) dal suolo un uomo subirebbe un'accelerazione verso il basso pari a 8.70m/s^2 (ap = 8.73 ac = 0.03) una gravità più che accettabile sarebbe un modo per rendere "abitabili" le orbite basse

difatti se ci fate caso si potrebbero realizzare stazioni con gravità artificiale sfruttando proprio questo sistema

al limite potrebbero anche non essere attaccate a Terra basterebbe che fossero dotate di contrappeso

mi spiego:

adesso non parlo + dell'ascensore orbitale:

immaginate una stazione che volete posizionare a una altezza desiderata, ad esempio 200km

e volete che tale stazione sia dotata di un'accelerazione di gravità verso il basso (dove il basso è il centro del pianeta)
pari a x dove x non può ne raggiungere ne superare g (accelerazione di gravità al suolo)

ovviamente se la stazione orbitasse alla velocità circolare dell'orbita sarebbe in caduta libera e si avrebbe assenza di peso

quindi bisogna farla ruotare + lentamente, quanto? lo decidiamo noi, con il solo appunto: + vogliamo che sia grande la gravità artificiale (che come ho detto non potrà mai raggiungere la gravità terrestre) + lentamente dobbiamo fargli compiere l'orbita

ma se compie l'orbita + lentamente della sua velocità circolare precipita sul pianeta con moto a spirale

per evitare questo si usa la stessa tecnica usata per l'ascensore orbitale: applichiamo un contrappeso

immaginate una stazione formata da un modulo abitativo (la stazione stessa) collegato a una corda molto lunga che a sua volta è collegata a un contrappeso massivo

il contrappeso occupa un'orbita molto + alta ma si muove velocemente della velocità circolare della sua orbita questo provoca una forza centrifuga che controbilancia la forza peso


in pratica nella stazione vince la forza peso, nel contrappeso vince la forza centrifuga e il tutto risulta bilanciato

bisogna però dire che se vogliamo far girare la stazione con la velocità angolare terrestre (per contenere la forza centrifuga che in tal caso sarebbe un centesimo di quella gravitazionale) il contrappeso dovrà essere posto almeno al di la dell'orbita geostazionaria

a questo punto abbiamo una corda lunga quasi quanto l'acscensore orbitale quindi potremmo domandarci "xchè non aggiungiamo anche gli altri 300km di corda e colleghiamo la struttura a terra?
giustissimo ma si può immaginare tali stazioni orbitino a inclinazioni diverse e quindi non siano geostazionari per altri motivi

inoltre possiamo realizzare strutture del genere con lunghezze della corda molto minori di 36000km

basta rinunciare alla geostazionarietà della stazione

ecco alcuni esempi:

facendo un rapido calcolo se volessimo avere una stazione che orbiti a 300km di altezza e possieda per i suoi occupanti un'accelerazione di gravità pari a 5.18m/s^2 (circa metà di quella terrestre, in questo caso la stazione orbita compiendo 10 giri al giorno) il contrappeso dovrebbe essere messo a + di 2200km di distanza (immagino almeno 3000-4000)


se però vogliamo una stazione posta a 300km di altezza che possieda per gli occupanti una gravità pari a quella lunare (1.6m/s^2, in questo caso la stazione orbita compiendo 15.2 giri al giorno) il contrappeso dovrebbe essere messo a + di
178 km di distanza, realisticamente diciamo 300km

non mi pare tanto irrealizzabile questa cosa con le tecnologia attuali, non servirebbero neanche i nanotubi


da notare che queste installazioni potrebbero essere anche utilizzate come piattaforme per passare dalle orbite basse (300km) alle orbite alte 4000km con un dispendio di energia di gran lunga inferiore (in pratica sarebbero degli ascensori orbitali su scala ridotta e non ancorati al suolo)
rigel80 non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 00:27   #4
rigel80
Utente Junior
 
Data di registrazione: Apr 2004
Messaggi: 426
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

altra considerazione curiosa: se piazzassimo una stazione spaziale anche sul contrappeso avremmo anche li gravità artificiale, in quanto vince la forza centrifuga sulla forza peso, solo che questa gravità artificiale sarebbe rivolta verso l'alto, con il risultato che in questa stazione cammineremmo avendo la Terra sulle nostre teste, curioso vero?
rigel80 non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 07:49   #5
andreaX
Utente Junior
 
Data di registrazione: Nov 2004
Messaggi: 50
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

Anzitutto grazie per avere risposto al mio topic, hai detto delle cose interessantissime.
Sapevo anche io che l'ascensore orbitale realizzava una gravità artificiale lungo la corda che sale dalla terra verso la stazione spaziale posta in orbita geostazionaria.
Invece mi era del tutto nuova l'dea della stazione spaziale in orbita bassa le cui velocità orbitale viene rallentata da un contrappeso posto in un orbita più alta.
Quando ho esposto la mia idea della stazione spaziale ad anello non avevo certo la pretesa di essere stato il primo a pensarci, più che altro volevo sollevare una polemica nei confronti di certe scelte decisamente discutibili da parte della nasa.
Io avevo semplicemente letto, non ricordo dove, che per evitare gli effetti mareali la stazione spaziale dovesse avere un raggio almeno di 100 metri o giù di li, si sono tanti , ma come ho spiegato anche realizzare una stazione spaziale così grande richiederebbe un numero di moduli comunque inferiiore a quelli previsti per completare la iss.
Con una struttura così grande le oscillazioni di cui parli sciuramente sarebbero trascurabili.
andreaX non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 08:31   #6
andreaX
Utente Junior
 
Data di registrazione: Nov 2004
Messaggi: 50
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

Ti va di valutare i pro ed i contro delle soluzioni possibili?

32 moduli dal peso di 20 tonnellate ciascuno (lo shuttle ne può portare fino a 30t) fanno un peso totale di 640 tonnellate.
Considerando un essere umano dal peso di 60 Kg le proporzioni sono dell'ordine 1 a 10000, quindi le oscillazioni prodotte dalgli esseri umani all' interno della struttura da me proposta sono sicuramente trascurabili , è come calcolare la decellerazione che subisce un automobile per avere urtato un moscerino...
tuttavia un problema c'è: quando si va ad assemblare la stazione spaziale nel momento in cui si va ad agganciare l''ultimo elemento ci si trova in una situazione critica in quanto l'ultimo elemento che chiude l'anello deve combaciare perfettamente sia con l'elemento alla sua destra sia con quello alla sua sinistra. Per risolvere il problema ho pensato ad un elemento formato da due parti rigide collegate al centro da una parte elastica (una specie di fisarmonica), in modo che il tutto possa agganciarsi ed adattarsi agli inevitabili disallineamenti che l'assemblaggio di una struttura così grande non può non avere.
Nel prossimo post discuterò della soluzione da te proposta.
andreaX non in linea   Rispondi citando
Links Sponsorizzati
Telescopi Artesky
Vecchio 01-12-04, 10:20   #7
Mizarino
Utente Super
 
L'avatar di Mizarino
 
Data di registrazione: May 2004
Messaggi: 10,190
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

Quote:
Invece mi era del tutto nuova l'dea della stazione spaziale in orbita bassa le cui velocità orbitale viene rallentata da un contrappeso posto in un orbita più alta.
... più che altro volevo sollevare una polemica nei confronti di certe scelte decisamente discutibili da parte della nasa.
Certo, l'idea è bella ed elegante, e non è detto che in futuro non venga messa in pratica. Ma al momento mi sembra che la scelta della Nasa sia più che giusta: visto che scientificamente è molto più vantaggioso poter fare esperimenti prolungati in assenza di gravità che creare una gravità artificiale (quella naturale ce l'abbiamo già ), mi pare che la scelta di gran lunga più sicura ed economica sia d'obbligo!
Mizarino non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 10:52   #8
andreaX
Utente Junior
 
Data di registrazione: Nov 2004
Messaggi: 50
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

Indubbiamente ci sono i pro ed i contro, il discorso è molto complesso ed io non ho assolutamente la pretesa di fornire soluzioni definitive, anche perchè a criticare a posteriori le scelte fatte dagli altri (mi riferisco alla NASA) sono capaci tutti. Quello che però non mi va giù è che il discorso gravità artificiale sia stato (dal punto di vista pratico) fino ad ora totalmente trascurato. Per sapere se l'organismo umano possa adattarsi ad una gravità marziana oppure ad una gravità lunare bisogna fare degli esperimenti. Se non ricordo male nel 2006 verrà lanciato il "gravity biosat" che creerà una gravità artificiale con dei topolini a bordo, i quali , date le loro dimensioni, necessitano di una struttura ruotante piuttosto piccola. Ma perchè tanto ritardo? , questi esperimenti andavano fatti almeno 20 anni fa. Se si vorranno impiantare delle basi lunari ed in seguito sbarcare su marte dobbiamo prima sapere come reagiscono gli organismi viventi alle diverse condizioni di gravità. La gravità zero ci consente di fare tanti importantissimi esperimenti, non ci piove, ma danneggia gravemente l'organismo umano e costringe gli astronauti ad essere totalmente dipendenti dai rifornimenti USA/URSS. Non era meglio realizzare una ISS più piccola e puntare invece su una struttura permanente dove la gravità artificiale consentirebbe di ricreare un ecosistema autosufficiente?.
Io seguo sempre in principio della gradualità: un passo alla volta si raggiungono tutti i risultati. Prima una stazione spaziale autosufficiente, poi una base lunare, poi la conquista di marte, poi una base marziana... prima di passare alla tappa successiva si consolida quella precedente e così via... . La iss è un importante laboratorio di ricerca, ma non è una piattaforma durevole da utilizzare nella colonizzazione dello spazio, ho quindi i miei dubbi sul fatto che sia la soluzione più sicura ed economica.
Comunque dopo riprendo l'analisi sulle varie alternative ad una stazione spaziale con gravità artificiale, come quella propostami da rigel80.
andreaX non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 12:03   #9
andreaX
Utente Junior
 
Data di registrazione: Nov 2004
Messaggi: 50
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

Analizziamo la soluzione proposta da rigel80.
La stazione spaziale si trova su un orbita bassa, una corda lunga alcune miglialia di chilometri la lega ad un altra stazione spaziale posta in orbita alta. Ciascuna delle 2 stazioni fa da contrappeso a quell'altra, se entrambe hanno la stessa massa il baricentro di questo sistema si trova nella posizione intermedia. La prima stazione tende ad avere un orbita con velocità più bassa di quella che avrebbe se non fosse vincolata, quindi meno forza centrifuga e quindi si ha un po di gravita diretta verso la terra. Viceversa la seconda stazione tende ad avere una velocità più alta di quella che avrebbe se non fosse vincolata, quindi più forza centrifuga e quindi si ha un po di gravita diretta in direzione contraria alla terra.
Sicuramente il tutto è molto più fattibile di un fantascientifico ascensore spaziale, inoltre non essendoci rotazioni gli shuttle non avrebbero problemi ad agganciarsi.
Non sono sicuro ma ho questo timore: siccome la prima stazione spaziale "tira" mentre la seconda "frena", si innesca una rotazione. In altre parole le due stazioni si spostano, ed alla fine entrambe le stazioni si ritrovano nell'orbita intermedia, e quindi si annulla l'effetto che crea la gravità artificiale. Stesso discorso se anche una delle due stazioni avesse una massa molto più grande dell'altra. Insomma ho paura che il sistema si trovi in condizione di equilibrio instabile.
Ci vorrebbe una simulazione al computer...
andreaX non in linea   Rispondi citando
Vecchio 01-12-04, 12:13   #10
rigel80
Utente Junior
 
Data di registrazione: Apr 2004
Messaggi: 426
Predefinito Re: stazione spaziale con gravità artificiale

prima di tutto faccio un'appunto: la stiva degli Shuttle non ha 20 metri di lunghezza ma se mi ricordo bene solo 7

quindi il numero di lanci richiesto sarebbe 3 volte maggiore

la mia idea (accennata nella tesina) era di creare delle fetta di ciambella telescopiche (un'pò come la tua idea delle giunzioni a fisarmonica ma portata alle estreme conseguenze) che come certi cannocchiali da marina siano in grado di allungarsi e raggiungere la forma arrotondata normale


in questo modo si che si può pensare di mettere una fetta lunga 20 metri in una stiva lunga 7 metri

riguardo alla gravità artificiale sono daccordo con te, una stazione dotata di una zona a gravità artificiale avrebbe una sua utilità

in quale parte del mondo possiamo testare l'effetto di gravità inferiori a 1g?

tutte le centrifughe di cui disponiamo permettono di simulare gravità superiori a 1g e non potrebbe essere altrimenti

io immagino che un prototipo da 10m di raggio non sia poi così impensabile anche x le tecnologie e gli interessi attuali

rigel80 non in linea   Rispondi citando
Rispondi


Links Sponsorizzati
Geoptik

Strumenti della discussione
Modalità  di visualizzazione

Regole di scrittura
Tu non puoi inserire i messaggi
Tu non puoi rispondere ai messaggi
Tu non puoi inviare gli allegati
Tu non puoi modificare i tuoi messaggi

codice vB è Attivo
smilies è Attivo
[IMG] il codice è Attivo
Il codice HTML è Disattivato


Tutti gli orari sono GMT. Attualmente sono le 09:43.


Powered by vBulletin versione 3.6.7
Copyright ©: 2000 - 2018, Jelsoft Enterprises Ltd.
Traduzione italiana a cura di: vBulletinItalia.it