home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / space / 16292 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-24  |  6.3 KB
  1. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!cs.utexas.edu!sun-barr!ames!saimiri.primate.wisc.edu!usenet.coe.montana.edu!ogicse!das-news.harvard.edu!cantaloupe.srv.cs.cmu.edu!crabapple.srv.cs.cmu.edu!pgf@srl01.cacs.usl.edu
  2. From: pgf@srl01.cacs.usl.edu ("Phil G. Fraering")
  3. Newsgroups: sci.space
  4. Subject: golden oldie: launch idea
  5. Message-ID: <By6wtt.I6u.1@cs.cmu.edu>
  6. Date: 23 Nov 92 22:17:37 GMT
  7. Article-I.D.: cs.By6wtt.I6u.1
  8. Sender: news+@cs.cmu.edu
  9. Distribution: sci
  10. Organization: [via International Space University]
  11. Lines: 108
  12. Approved: bboard-news_gateway
  13. X-Added: Forwarded by Space Digest
  14. Original-Sender: isu@VACATION.VENARI.CS.CMU.EDU
  15.  
  16. Here's yet another: - pgf :
  17.  
  18. The orbiting linear accelerator article (I thought both the article
  19. and the idea were extremely good) was
  20.  
  21. Roger D. Arnold and Donald Kingsbury,  The Spaceport,
  22. Part 1: Analog v99 #11  November 1979  pp 48:67  and
  23. Part 2: Analog v99 #12  December 1979  pp 61:77
  24.  
  25. They propose an accelerator length of 600 km subjecting payloads to
  26. 5g, with an active stiffening system on the structure.  Neither the
  27. mass nor the complexity is obviously lower than a cable performing
  28. the same task:  Imagine a cable in low earth orbit that spins in
  29. the plane of the orbit so that the spin just cancels the orbital
  30. velocity at the points where the cable tips come closest to the ground.
  31. The cable is like two spokes of a giant wheel that is rolling on the
  32. earth's surface at orbital speed.  A flying machine can now jump
  33. up and grab the cable end at its lowest and slowest point (for a few
  34. seconds the tip is actually stationary with respect to the ground,
  35. just like the portion of the rim of a rolling wheel in contact with the
  36. ground is momentarily stopped).  The cable can actually enter the
  37. atmosphere (and with terminal guidance and high precision, it could
  38. even kiss the ground), so the job of docking with it is simpler than for
  39. the linear accelerator spaceport.  The payload then hangs on to the end,
  40. and lets the cable flip it around to be flung off at high velocity
  41. later.  At the top of the swing the cable tip is moving at twice
  42. the (orbital) velocity of the cable's center of mass, and if the
  43. payload lets go then, it is sent off with a factor of more that sqrt(2)
  44. beyond escape velocity.  The cable loses some orbital momentum in the
  45. process, wich it can regain from incoming payloads, or high specific
  46. impulse engines at its middle, just like the orbiting linac.
  47.  
  48. Such a non-anchored skyhook can be build low and spinning fast,
  49. or long and orbiting high and turning slow.  If you build one
  50. to orbit at synchronous height, it has most of the properties of
  51. the synchronous beanstalk.  It turns out that there is a lower
  52. orbit which is optimum in the sense that it minimizes the taper
  53. required by the cable.  The length of such an optimum cable is
  54. one third the diameter of the earth (this is a general principle;
  55. cute, huh?).  So we have the cable about 4000 km long, with its
  56. center orbiting 2000 km above the surface.  With a material
  57. that can make a beanstalk with a taper of 100, we can make an
  58. optimum rolling cable like this with a taper of only 10, using
  59. 100 times less material for the same payload capacity.  The
  60. rolling cable can hoist 1/50 of its own mass on each touchdown.
  61. Such touchdowns happen every 20 minutes, in succession at six
  62. equally spaced points around the orbit.  The cable is very long
  63. relative to the depth of the atmosphere, and because of the scale
  64. and the cycloidal shape of the tip trajectory, the cable ends
  65. appear to descend from the sky vertically on each touchdown, with
  66. a continuous upward acceleration of 1.4 g.  They stab downwards into the
  67. atmosphere at a tame 2 km/sec, slow to a dead stop for an instant at
  68. their lowest point, and accelerate gently upwards to leave in the same
  69. way. The tip stays in the atmosphere five minutes each touchdown.
  70.  
  71. The material of the cable (if graphite) has a tensile strength of
  72. at least 3 million pounds per square inch, so one or two square inches
  73. at the cable ends is certainly sufficient for most tasks. The average
  74. cross section would then be about five square inches.  This gives
  75. the whole rolling skyhook somewhat the scale and geometry of a
  76. typical transatlantic telephone cable, except that the graphite
  77. is five times less massive than the copper and steel of the phone cable.
  78.  
  79. It seems at least possibly cheaper to me than the accelerator, but cost
  80. analyses would have to decide.  The big advantage of the accelerator
  81. is that it can be engineered entirely with known materials and techniques,
  82. while the cable awaits the next increment in high strength materials.
  83.  
  84. Re: collisions with aircraft, I agree that most of the time a taut 
  85. 3 million psi, inch diameter, cable would be to a slow moving aluminum
  86. plane much like a cheese cutter is to a piece of cheese.  Almost all
  87. of the cable is above the atmosphere, however, and a collision at orbital
  88. velocity would be another matter.  The hit probability is no greater
  89. than for a big satellite. The rolling cable is 4000 km long and about
  90. 5 cm in diameter.  This gives it the same "frontal" surface area as
  91. a 500 meter diameter sphere.  A collision would not be much of a disaster
  92. on the ground, because the small cable diameter insures that the
  93. cables burns up on reentry (though the sheet of flame across the sky as
  94. several thousand kms burn simultaneously should be interesting).  Still
  95. the cost to the owner (or insurance) and to the payload on the cable
  96. at the time certainly make this event undesirable.  Some kind of
  97. Norad (or coast guard) traffic control or monitoring would seem
  98. worthwhile.  Given a few hours or days warning a skyhook can dodge
  99. a few kilometers, but it will probably be the least maneuverable
  100. object in earth orbit.  It will probably have to be given right of way
  101. most of the time, just as law of the sea gives oil tankers right of way.
  102.  
  103. Here are a few more skyhook references:
  104.  
  105. Arthur C. Clarke, The Fountains of Paradise,
  106.     Harcourt, Brace and Jovanovich, 1978.
  107.  
  108. Charles Sheffield, The Web Between the Worlds, Ace SF, 1979.
  109.  
  110. Charles Sheffield, How to Build a Beanstalk,
  111.     Destinies Vol 1 #4, Aug-Sep 79, pp 41:68,  Ace books.
  112.  
  113. Charles Sheffield, Skystalk, Destinies Vol 1 #4, Aug-Sep 79, pp 7:39
  114.  
  115. Charles Sheffield, Summertide, Destinies Vol 3 #2, Aug 81, pp 16:84
  116.  
  117.  
  118. And yet another person doesn't sign his name!
  119.  
  120. -- 
  121. Phil Fraering
  122. "...drag them, kicking and screaming, into the Century of the Fruitbat."
  123. <<- Terry Pratchett, _Reaper Man_
  124.