Si tuviera una cuerda hipotética de longitud infinita en un carrete, que estaba anclado a un punto en la tierra, y luego toma la cuerda y la ancla a la ISS, ¿qué sucedería?

La cuerda se rompería mucho antes de que pudiera llegar a la EEI.

Hay una fórmula sobre cuánto tiempo puede durar una cuerda antes de que se rompa por su propio peso. Aquí se explica cómo derivarlo:

De la geometría simple, obtenemos:

1. peso = densidad * área de sección transversal * longitud

Al observar la presión en la cuerda o el cable, obtenemos:

2. tensión = peso / área de la sección transversal

Al sustituir 1 por 2, obtenemos:

3. tensión = densidad * longitud

4. longitud máxima = tensión de rotura / densidad

Ahora, conectando algunos materiales estándar en la ecuación 4, podemos calcular la sección más larga de cuerda que podríamos colgar:

  • DuPont ™ Kevlar® 149 Fibra, diam. 12 µm: 148.6 millas
  • Fibra de carbono Hexcel® AS4 (6000 filamentos): 143.9 millas
  • Fibra de vidrio E: 94.6 millas
  • Cuerda de nylon: 16.0 millas
  • Cinética MIM 440C Acero inoxidable: 13.6 millas
  • Titanio Grado 4: 8.9 millas

La ISS orbita a una altura promedio de aproximadamente 254 millas. No tenemos un material que pueda sobrevivir a esa longitud. Es posible que los nanotubos de carbono funcionen para una soga de 2,394 millas de largo, si pudiéramos fabricar una soga de nanotubos. Ese es un gran “si” ya que con otros materiales ha resultado difícil replicar la resistencia a pequeña escala en una estructura de cientos de millas de largo.

Lo que hace que esta pregunta sea tan interesante es que, si pudieras atar una cuerda a un satélite en órbita geoestacionaria a 22,000 millas (o incluso más allá de la órbita GEO), podrías transportar cosas al espacio sin un cohete, solo haciendo que suban a la cuerda . Esto se llama un elevador espacial, y podría reemplazar los cohetes como una forma de viajar por encima de la atmósfera de la Tierra. Desafortunadamente, incluso nuestros materiales más avanzados, como los nanotubos, solo tienen el 10% de la relación resistencia / peso necesaria para un elevador espacial.

En física, permites que la imaginación no se vea obstaculizada, pero la pregunta hipotética debe estar completa, de lo contrario se convirtió en un problema de ingeniería, y los ingenieros estarían muy contentos de señalar que la falla es que: en realidad es posible construir una cuerda infinitamente larga (el cable de fibra óptica para la comunicación trans-Pacífico es un ejemplo de cómo el hombre puede hacer con cables largos), pero hay que suponer que el cable no tiene peso.

Ahora, tal vez le gustaría saber qué podemos hacer si conectamos la Tierra y la EEI. Bueno, lo más probable es que la ISS se estrelle contra la tierra porque cualquier arrastre reducirá su órbita. Una mejor pregunta hipotética es: ¿qué pasa si uno conecta un cable conductor, sin peso y sin arrastre a un satélite sincrónico a tierra? Ahora sería más interesante postular que el hombre puede cosechar electricidad con él a medida que el conductor corta los campos magnéticos diferenciales de la tierra, así como el viento solar.

Suponiendo que la cuerda no se queme o se rompa, ya que se arrastra a través de la atmósfera a gran velocidad y tiene un peso insignificante, la Tierra se envolvería lentamente en una cuerda mientras la ISS tira de la cuerda alrededor del planeta.

Si la cuerda tiene masa, la ISS sería sacada del cielo por el peso de la cuerda y el arrastre en muy poco tiempo, incinerando la ISS y una porción de la cuerda.

Si la ISS orbitaba mucho más lejos (aproximadamente 90 veces más lejos), un poco más allá de la órbita geoestacionaria (para tirar de la cuerda enseñada y proporcionar algo de contrapeso, aunque la masa de la ISS es demasiado baja, es posible que desee algo más pesado al final como un pequeño asteroide) y la cuerda era lo suficientemente fuerte y liviana, se podía hacer un elevador espacial.

Resulta que los romanos cavaron el pozo excavado a mano más profundo de la historia en Siria buscando agua. Tenía más de 950 pies de profundidad. Sin embargo, el problema era que la cuerda era tan pesada que incluso muchos equipos de bueyes ni siquiera podían levantar un cubo de agua. La cuerda era tan pesada que se partió por su propio peso. Tuvieron que elevar el agua en etapas con esclavos en plataformas en varios niveles con cuerdas más cortas.

Creo que su cuerda infinita haría lo mismo, se desmoronaría en una actitud muy baja. No habría una oración para llevarlo a la estación espacial de una pieza.

En primer lugar, la ISS tendría que transferirse a una órbita geosíncrona para que esto funcione sin rodear la tierra con una cuerda infinita. Eso sería desastroso. Además, con una órbita circular geosíncrona, no necesita una cuerda infinita.

Ahora hablemos de esa cuerda. Bueno, sería muy pesado. Mi cuerda de escalar mide 200 pies de largo y pesa alrededor de diez libras y está clasificada para soportar una carga estática de aproximadamente 5,000 libras. La ISS orbita a una altitud de 254 millas o 1,341,120 pies. Si usáramos el mismo tipo de cuerda que yo uso, pesaría 67,000 libras. No es tan malo en realidad, solo excede su carga máxima de trabajo en un factor de 13.5. Incluso antes de tener en cuenta la fuerza centrífuga masiva de 67,000 libras de cuerda que gira alrededor de la tierra a velocidades de hasta 17,150 mph (la velocidad orbital de la nave ISS), la cuerda no podría soportar su propio peso.

Sin embargo, el peso de una cuerda lo suficientemente larga como para alcanzar la órbita geosincrónica es un poco más, alrededor de 6 millones de libras, o 30,000 toneladas, lo que significa que la EEI tendría que engullir en un pequeño asteroide o cometa, lo que debería estar haciendo de todos modos porque ¿por qué? ¿Todavía no estamos en la minería espacial?

Hay otro problema que deberíamos tener en cuenta, que es la velocidad orbital. ¡Una nave en órbita geosíncrona tiene una velocidad de 1.91 millas por segundo! No puedo entender ni calcular qué tipo de fuerzas de arrastre y calentamiento atmosférico ocurrirían a lo largo de la cuerda debajo de la línea de Karman, considerada el borde del espacio, pero puede ser un problema. El arrastre atmosférico y la probable sublimación de la cuerda que produce un empuje en la dirección opuesta a la rotación de la cuerda pueden producir problemas para una nave en órbita, a menos que la contramasa sea lo suficientemente pesada, es decir, lo último de lo que debemos preocuparnos.

Supongo que si tuviera una cuerda suficientemente fuerte, aerodinámica (muy delgada), resistente al calor, que fuera lo suficientemente liviana y de bajo coeficiente de arrastre de manera que no solo arrancara el punto de fijación de la cuerda directamente de la ISS, podría trabajo, siempre que la ISS usara sus propulsores o cohetes o lo que sea para contrarrestar cualquier pérdida adicional en la velocidad o altitud orbital causada por el peso y la resistencia de la cuerda.

Ahora, con suerte, alguien inteligente hará los cálculos sobre la velocidad de la cuerda a la altitud, el calentamiento atmosférico y el problema de la fuerza centrífuga, si es que hay alguno.

No puede hacer esto con una cuerda ordinaria, pero puede hacerlo con una cuerda de nanocarbono – nanotubos de carbono – increíblemente delgada y ligera, pero increíblemente fuerte. También tendrías que sincronizar la órbita de la ISS para estar siempre exactamente por encima del mismo punto en la tierra, de modo que la cuerda siempre esté perpendicular al suelo y vaya hacia arriba. Eso es teóricamente posible y se llama elevador espacial. Entonces puedes usar la “cuerda” para subir y bajar cosas desde la tierra hasta la ISS sin la necesidad de un cohete. Ver. Elevador espacial: ver Wikipedia La gente todavía está tratando de construir un elevador espacial

La ISS está en órbita a 408 km sobre la tierra. Suponiendo que pueda superar los problemas necesarios si consigue una cuerda tan larga allí arriba, y tiene una tensión de rotura casi infinita, entonces tiene que lidiar con el hecho de que la velocidad de la ISS, en relación con la superficie de la tierra, es de 17,950 mph.

Inmediatamente describiría un cuarto de círculo que desciende hacia la tierra a esa velocidad. Se estrellaría y ardería en aproximadamente un minuto, fatalmente para todos a bordo.

408 km de cuerda también golpearían la tierra bajo una tensión muy alta, causando graves daños a cualquier cosa en el camino.

La pregunta tiene al menos un interés teórico con los satélites geoestacionarios (como el GPS), y los escritores de ciencia ficción han conjurado a lo largo de los años la posibilidad de una “escalera espacial” o elevador, posiblemente utilizando un mástil rígido, pero todavía la tecnología necesaria. simplemente no existe

Tendremos que suponer que en realidad quieres decir una soga muy, muy, muy larga porque si la soga fuera literalmente infinitamente larga, llenaría todo el universo y no habría nada más que soga entre la tierra y la EEI.

Sin embargo, aparte de esa pequeña objeción exigente, es una idea interesante. Si usó mucha cuerda para envolver la estación y / o usó más para crear bolas de cuerda separadas (conectadas por una cuerda), las bolas de la cuerda podrían (si lo hizo bien) convertirse en satélites. Las posibilidades allí son poco prácticas pero interesantes. Tal vez tu idea algún día te lleve a una invención. (Aunque no lo creo)

Ah, la vieja pregunta del “ascensor espacial”. En realidad, se ha estudiado seriamente y se ha descartado rápidamente, ya que ningún material conocido o incluso teorizado tiene la relación fuerza / peso necesaria.

Por supuesto, si realmente era de * longitud infinita *, le pones un gancho e intentas atrapar a la tortuga gigante en la que se sienta el universo. ¿¿¿De Verdad???

Nada sucedería si la cosmovisión del establecimiento científico es correcta y el espacio no está cargado.

En realidad, las líneas magnéticas están en todas partes en el espacio y solo la corriente forma líneas magnéticas, por lo que el universo se carga tal como lo requiere la gravedad de atracción. No existe la atracción de muertos sin carga en el cosmos. Esto significa que si puede producir una cuerda viable de esta longitud en una estación de posición que no cambie entre sí, actuará como un pararrayos y quemará la estación y hará un gran agujero en la Tierra. Es posible que desee estar a más de mil millas de distancia por razones de seguridad.

Una posible exploración de problemas relacionados se encuentra en el libro de Arthur C. Clarke, The Fountains of Paradise , que trata sobre la construcción de un ascensor espacial. ¿Qué es eso, dices? Mira aquí para un buen comienzo – Elevador espacial – Wikipedia

Dado que estás sugiriendo que el carrete está EN LA Tierra y no al lado, o sobre el sombreado, supongo que es más pequeño que la Tierra, tal vez incluso del tamaño de un carrete normal. Sin embargo, como esto lo haría de un tamaño medible y hay una cantidad infinita de cuerda enrollada, esta cuerda sería infinitamente densa y, por lo tanto, colapsaría sobre sí misma y causaría que el sistema solar circundante se destruyera en llamas horribles.

Eventualmente, consumiría nuestra galaxia, y lenta pero seguramente el universo se comprimiría en una singularidad, esperando lo que pase por una gran explosión en estos días.

Tendrías un ascensor espacial. Que es un proyecto teórico sorprendente para viajes espaciales baratos. Y es un Civ 4 Wonder.

Aunque para ser justos, no funcionaría en la EEI porque viaja alrededor de la Tierra cada dos horas más o menos. Entonces, con eso, obtendrías una gran maraña bastante rápido.

Pero consíguete un buen satélite geosíncrono robusto y wham-O. ¡La ciencia ficción cobra vida!

ASCENSOR ESPACIAL

Elevador espacial – Wikipedia

Mira esto en Wikipedia: El concepto de un elevador espacial.

Elevador espacial – Wikipedia

La cuerda se rompería incluso si tuviera una longitud infinita porque la Estación Espacial Internacional se mueve a una velocidad de 17, 150 millas por hora o 4.75 millas por segundo .

Idea muy viable pero no para ISS debido a su órbita.

Lea sobre el elevador espacial

Elevador espacial – Wikipedia

Entre mis títulos universitarios hay uno en Filosofía, por lo que su respuesta es simple:

No pasaría nada en absoluto, porque nos diste “una cuerda hipotética “.

No te preocupes por los cálculos de fuerza. Sin duda, se convertiría en vapor por descarga eléctrica antes de llegar a 10 millas.

El peso de la cuerda empujaría rápidamente la EEI a la atmósfera donde sería incinerada.