Mass driver på Månen

En rymdhiss sträcker sig något förbi en geostationär bana. En geostationär bana är en Keplerbana.
Nej man har ingen horisontell kraft, man har en radiell. Inte Coriolis utan centrifugal. Det var det som var min poäng.
Det är precis som att kasta någonting men i fallet med en rymdhiss så har man kastat lite för högt.
En omloppsbana accelererar inte och en massa i geostationär bana har inte högre hastighet än punkten på ytan som den är över, trots olika avstånd längst radien. De är i bägge i delad vila. Det är inte intuitivt alls och det beror på att det är fiktiva och konserverade krafter. Frågan som gör det svårt är vilken observatör som observerar en rotation, där svaret är ingen inom systemet som delar tröghetscentrum, vilket är vad Newtons andra appliceras på. Det är sånt här som blir problem med SR.

Exakt så. Det är hissväggens horisontella kraft som kommer ge den fart som krävs för den banan.

Här ska man också komma ihåg att Corioliskraften är proportionell mot objektets hastighet, så visst, man kan tänka sig väldigt höga hissar som lyfter sina laster med hastigheter där Corioliskraften inte spelar någon roll. Men då talar vi ju inte alls om fritt fall, och är väldigt långt från Topic.

Tack för länken! Tål att studeras närmare.

TS hittar nog också en del där om vad han funderar på.

Återkommer i mån av tid.

Äsch, nu hade jag lite otur när jag tänkte. Naturligtvis har du rätt om Corioliskraften även om man skulle lyfta långsamt. Blir svagare kraft, men man har ju då också motsvarande mycket längre tid.

När jag läser tråden lite noggrannare så har ni ju redan varit inne på det jag skrev fast mindre krångligt formulerat.

Enligt [1] i den minst energetiska banan (givet rimlig resetid, 22 dagar) till L5 anländar man med en hastighet på 60 m/s (i det barycentriska koordinatsystemet). Det kan väl vara en startpunkt iaf, sen vet jag inte hur låg hastighet man behöver för att librera runt L5.

[1] Broucke, R., Traveling Between the Lagrange Points and the Moon, Journal of Guidance and Control, Vol. 2, 1979

Det ger ju iaf en hint. Om man måste ändra hastigheten med runt 60m/s, Det är ju rätt så överkomliga hastighetsändringar. Man skulle kanske tom kunna ha mekanisk infångning om det är så låga hastigheter. Om det stämmer så skulle det faktiskt kunna vara realiserbart att bygga baser vid L5. 22 dagars resa är ju också måttligt jämfört med 9 månader till Mars.

Om det nu krävs måttliga mängder bränsle för att göra en bankorrektion dV=60 m/s kan man börja dra upp tillvägagångssätt. Det enklaste är nog att man förser varje last i massdrivern med en liten mängd bränsle till en jonmotor. Om resan tar 20 dagar så behöver jonmotorn inte ha så hög kraft. Man kan tända jonmotorn ganska tidigt under färden och göra en konstant bankorrektion. När massan kommit fram till LF så plockas motorn och dyrbar elektronik bort så den kan återanvändas. Den skickas tillbaka till månen. Det hade varit effektivare att ha en helt inert kropp men då måste man kunna prickskjuta från månen med sån precision att det är orimligt. Kanske man kan få ner massan av det återvinningsbara till några procent av inerta massan att det inte påverkar ekonomin. Ett alternativ är at man gör jonmotorn så att den kan smältas ner efter användning och användas som byggnadsmaterial. Elektroniken bör man dock ta hand om. Det gäller att behöva skicka tillbaka så lite material som möjligt.

Syre, Vatten väte kommer att behövas i stora mängder också. Man skulle kunna bygga tankar på månen som skjuts iväg i acceleratorn. Tankarna kan användas direkt i konstruktionen alternativt de smälts ner som byggnadsmaterial. Jag tror man bör förädla materialet så mycket som möjligt på månytan.

En impuls accelererar massa från månens omloppsbana runt solen till L5 runt månen och jorden när dessa banor skär igenom varandra.

"Månens omloppsbsbana runt solen"?

Solen har öht inte med TS problem att göra. Vi talar här om L4 och L5 i jord-måne-systemet, placerade i månens bana 60° framför resp 60° bakom månen, där de är stabila pga en balans mellan gravitationen från jorden och månen, samt centrifugalkraften (i ett system som roterar i fas med månen).

Solen-jorden har också L4 och L5, men det är andra punkter än L4 och L5 i jord-måne-systemet.

TS problem handlar om det minsta som skulle krävas för att skjuta upp material från månen, i fritt fall, till L4/L5 i jord-måne-systemet. Detta är då banor där både månens och jordens gravitation är viktiga (alltså är det inte keplerbanor). Man KAN räkna i ett ickeroterande system, utan centrifugalkraft eller corioliskraft, men till priset av att allt rör sig i detta system, vilket komplicerar beräkningarna något helt otroligt. Istället är det mer praktiskt att räkna i ett roterande system, där jorden och månen står still, men där vi istället får en centrifugalkraft och en Corioliskraft. Detta har inte så mycket att göra med vilken sorts koordinatsystem som används, om man ens använder ett sådant (man kan nog även räkna "koordinatfritt", men där man givetvis ändå har med div avstånd och/eller vinklar för att beskriva de relativa positionerna), utan mest att göra med att man betraktar jord och måne som stillastående (i en roterande referensram).

Tack vare insatserna från joow är TS problem väsentligen löst, när det kommer till själva banan. Som TS själv påpekar är detta dock bara början. Om materialet anländer till L4/L5 med ca 60 m/s = 216 km/h måste det ju fångas in på något sätt. Låg fart i rymden, men ändå en del fart i en krock. Med egen raket? Vad krävs för detta?

Det där går lite över min expertis, men det låter bra tycker jag. Let's go!

Tvivlar kanske lite på att det är en bra idé att börja korrigera redan från början. Då är det ju inte längre en bana i fritt fall, och man måste räkna om allt från början, möjligen med ganska stora effekter på bana och restid och hur mycket impuls som krävs totalt för att lasten ska stanna? Resans medelhastighet är bara typ 3 ggr mer än de 60 m/s man vill bromsa bort.

Ja, månens omloppsbana runt solen. Solens gravitation verkar dubbelt så mycket på månen som jordens gravitation gör på månen. Barycenter för systemet ligger i solen.
Månens bana runt solen går likt vågor inom och bortom jorden och är konvex i dess maxima, med olika hastigheter inom och yttre jordens bana.
Det är ju knappast jag som kommit på det där.
L5 kan bromsa 200 m/s. Pappret ni pratar om säger att den måste bromsa 60 m/s för att komma under 200 m/s.

Ja använd du vilket koordinatsystem du vill och gör lite som du känner för med det så blir det nog bra!

Men månens bana runt Vintergatan då?

Solen har ingen inverkan på TS problem eftersom systemet jorden-månen befinner sig i fritt fall runt solen.

Fysik är verkligen inte din grej. Varför inte hålla dig till något du är bra på, som Mensas knep & knåp?

Det viktiga är ju vilka referenser man använder till koordinatsystemet. Det blir mycket lättare om man bara använder ett koordinatsystem per händelse. Oftast så måste man ju flytta eller helt byta referenspunkter vid varje steg.
Använder man mitten på jorden som origo och väljer någon godtycklig punkt på ytan för att få en riktning mot bakgrunden så man kan få en vinkelhastighet så spelar ju varken origo i jordens mittpunkt eller punkten på ytan någon roll om man ska analysera en ballistisk massa som fått en impuls ut längst radien. Det är ju någonting helt annat.
Man måste ju fråga sig både vilka referenspunkter som har vilket förhållande till vad och gärna varför, samt exakt vad referenspunkterna vet om sig själva och andra, och gärna hur.
En massa som får en impuls från jordens yta, ut längst radien har ju ingenting med varken jordens masscentrum eller rotationshastigheten. Massan som skickas iväg har ju ett förhållande till det tröghetscentrum den delar med jorden som då är utanför jordens masscentrum. För massans del så skulle jorden lika gärna kunnat vara ett supermassivt svart hål på längre avstånd som roterar jättesnabbt åt andra hållet.
Corioliseffekten på massan från jorden kommer ju från att man observerar massan från ett annat referenssystem än massan är bunden till.
Fel referenspunkter att analysera vad som händer med massan är ju från en godtyckligt vald punkt som inte har någonting alls med massan att göra, vilken dessutom är dynamisk då den punkten roterar kring en annan punkt som för massan endast är känd genom en riktning, vilken den masslösa punkten inte ens påverkar. Från massans perspektiv så vet den inte ens om någon rotation från den riktningen. Massan interagerar med en dimensionslös punkt. Massan vet bara om sin vinkelhastighet kring tröghetscentrum. Resterande egenskaper är bevarade men obestämda då de beror på det den interagerar med. Om någonting händer med jorden som förändrar jordens vinkelhastighet kring jordens och massans delade tröghetscentrum så förändrar sig massan samtidigt, ögonblickligen oberoende av avstånd och utan någon kraftverkan, utan genom fiktiva krafter, momentum, bevarande och tröghet. Det är ingenting massan märker.
Rätt referenspunkter för massan är desamma som de ovannämnda vilka valdes för jorden och månen. Eller från det delade tröghetscentrat till massan.
För vi avgör ju inte månens omloppshastighet kring jorden med jordens rotation. Vi vet ju också att jordens och månens gravitationscentrum inte är jordens gravitationscentrum, så när avståndet till månen ökar så tänker vi ju på bevarande av rotationsmoment och inte Corioliskraft.
Skulle vi hålla i ett framför oss och snurra så repet pekar rakt ut och vi låter en tung ring glida över repet och ut från oss som bromsar repet lite innan det återgår till att peka rakt ut, så skulle vi inte heller tänka på mystiska krafter utan att det var en tung ring.

Gjorde en snabb kalkyl som jag inte är helt säker stämmer.

Om man har en massa på 1000Kg på månen och accelererad den med en effekt på 1GW så kommer den upp i omloppshastighet på ca 5 sekunder, massdrivern behöver vara ca 30km lång. Blir friktionsförlusterna bara 1% så blir det ändå ca 10MW värme i klumpen under 5 sekunder.
Ja har räknat på en friflykthastighet på 3200m/s

Har man i stället en massa på 10 Kg så behövs en effekt på 10MW. Det låter mer hanterbart än 1GW. Men kanske är möjligt med riktigt stora kondensatorbankar som får laddas upp av ett solkraftverk.

Med en elektrisk impuls på 1GW så kommer det blir stora belastningar på klumpen som ska skjutas upp. Och en rejäl acceleration men betydligt skonsammare än en kanon ändå eftersom längden blir 30 km.

Begränsningen blir nog hur stor effekt man kan ladda massdrivern med. 10MW är definitivt hanterbart med dagens teknologi.

Jag tror man måste försöka sikta på att skjuta upp så stora massor som möjligt. Det kommer bli svårt att fånga in så små kroppar som 10Kg.