Un skyhook es una correa de intercambio de impulso propuesta que tiene como objetivo reducir el costo de colocar cargas útiles en la órbita terrestre baja . Una estación en órbita pesada está conectada a un cable que se extiende hacia la atmósfera superior. Las cargas útiles, que son mucho más ligeras que la estación, se enganchan al extremo del cable a medida que pasa y luego se ponen en órbita mediante la rotación del cable alrededor del centro de masa. Luego, la estación puede reiniciarse a su altitud original mediante propulsión electromagnética , propulsión de cohetes o desorbitando otro objeto con la misma energía cinética que se transfiere a la carga útil.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Skyhooks.gif/220px-Skyhooks.gif)
Un skyhook se diferencia de un ascensor espacial de órbita geoestacionaria en que un skyhook sería mucho más corto y no entraría en contacto con la superficie de la Tierra. Un gancho aéreo requeriría un vehículo de lanzamiento suborbital para alcanzar su extremo inferior, mientras que un ascensor espacial no lo haría.
Historia
Se han propuesto diferentes conceptos y versiones de skyhook en órbita sincrónica no giratoria, comenzando con Isaacs en 1966, [1] [2] Artsutanov en 1967, [3] [4] Pearson [5] y Colombo en 1975, [6] Kalaghan en 1978, [7] y Braginski en 1985. [8] Las versiones con mejor potencial involucran una atadura mucho más corta en órbita terrestre baja , que gira en su plano orbital y cuyos extremos rozan la atmósfera superior de la Tierra, con el movimiento de rotación cancelando la movimiento orbital a nivel del suelo. Estas versiones "rotativas" de skyhook fueron propuestas por Moravec en 1976, [9] [10] y Sarmont en 1994. [11] [12]
Esto resultó en un sistema de anclaje basado en transbordadores: la misión TSS-1R, lanzada el 22 de febrero de 1996 en STS-75, que se centró en caracterizar el comportamiento básico del anclaje espacial y la física del plasma espacial . [13] El satélite italiano se desplegó a una distancia de 19,7 km (12,2 millas) del Transbordador Espacial. [13]
Un ingeniero especuló en 1994 que el gancho del cielo podría tener un costo competitivo con lo que se cree de manera realista que se puede lograr usando un ascensor espacial. [11]
En 2000 y 2001, Boeing Phantom Works , con una subvención del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA , realizó un estudio detallado de la viabilidad de ingeniería y comercial de varios diseños de skyhook. Estudiaron en detalle una variante específica de este concepto, llamado "Sistema de Lanzamiento Orbital Hypersonic Airplane Space Tether" o HASTOL. Este diseño requería un estatorreactor hipersónico o un avión scramjet para interceptar un gancho giratorio mientras volaba a Mach 10. [14]
Si bien aún no se ha construido ningún gancho para el cielo, ha habido una serie [ cuantificación ] de experimentos de vuelo que exploran varios aspectos del concepto de anclaje espacial en general. [15]
Tipos de skyhooks
Skyhook giratorio
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Al girar la correa alrededor del centro de masa en órbita en una dirección opuesta al movimiento orbital, se puede reducir la velocidad del gancho con respecto al suelo. Esto reduce la resistencia requerida de la correa y facilita el acoplamiento.
Se puede hacer que la rotación de la correa coincida exactamente con la velocidad orbital (alrededor de 7-8 km / s). En esta configuración, el gancho trazaría un camino similar a un cardioide . Desde el punto de vista del suelo, el gancho parecería descender casi verticalmente, detenerse y luego ascender nuevamente. Esta configuración minimiza la resistencia aerodinámica y, por lo tanto, permite que el gancho descienda profundamente en la atmósfera. [16] [17] Sin embargo, según el estudio de HASTOL, un gancho de este tipo en la órbita terrestre requeriría un contrapeso muy grande, del orden de 1000-2000 veces la masa de la carga útil, y la correa tendría que ser se tambaleó mecánicamente después de recolectar cada carga útil para mantener la sincronización entre la rotación de la correa y su órbita. [14]
La fase I del estudio Hypersonic Airplane Space Tether Orbital Launch ( HASTOL ) de Boeing , publicado en 2000, propuso una correa de 600 km de largo, en una órbita ecuatorial a 610-700 km de altitud, rotando con una velocidad máxima de 3,5 km / s. Esto le daría a la punta una velocidad respecto al suelo de 3.6 km / s (Mach 10), que sería igualada por un avión hipersónico que lleva el módulo de carga útil, con transferencia a una altitud de 100 km. La correa estaría hecha de materiales existentes disponibles comercialmente: principalmente Spectra 2000 (una especie de polietileno de peso molecular ultra alto ), excepto los 20 km exteriores que estarían hechos de Zylon PBO resistente al calor . Con una masa de carga útil nominal de 14 toneladas, la correa Spectra / Zylon pesaría 1300 toneladas, o 90 veces la masa de la carga útil. Los autores declararon:
El mensaje principal que queremos dejarle al lector es: "No necesitamos materiales mágicos como 'Buckminster-Fuller-carbon-nanotubes' para hacer la instalación de anclaje espacial para un sistema HASTOL. Los materiales existentes servirán". [14]
La segunda fase del estudio HASTOL, publicado en 2001, propuso aumentar la velocidad de intercepción a Mach 15-17, y aumentar la altitud de intercepción a 150 km, lo que reduciría la masa de sujeción necesaria en un factor de tres. La velocidad más alta se lograría mediante el uso de una etapa de cohete reutilizable en lugar de un avión que solo respira aire. El estudio concluyó que, aunque no existen "obstáculos técnicos fundamentales", se necesitaría una mejora sustancial en la tecnología. En particular, existía la preocupación de que una cuerda Spectra 2000 desnuda se erosionara rápidamente por el oxígeno atómico; este componente recibió un nivel de preparación tecnológica de 2. [18]
Skyhooks en la luna
Con el regreso anticipado a la luna y los planes de Blue Origin y otros para usar los recursos lunares como un trampolín hacia Marte, un gancho celestial en órbita lunar podría ser un mecanismo eficiente para sacar recursos de la superficie de la luna.
La menor gravedad de la luna, la falta de atmósfera y la falta de poblaciones humanas significan que un gancho celestial en órbita lunar debería ser mucho más factible de construir.
Los recursos lunares podrían usarse para construir estaciones espaciales más grandes y vehículos espaciales. Se ha encontrado agua (hielo) en las regiones polares de la luna y podría usarse para crear combustible de hidrógeno y oxígeno para sustentar la vida. La masa de la luna también podría usarse como contrapeso y para ayudar a la construcción de un gancho celestial terrestre (u otra infraestructura de acceso orbital) en parte a partir de los costos "de arriba hacia abajo" que potencialmente reducen los costos.
Ver también
- Conductor de masas
- Anillo orbital
- Railgun
- Ascensor espacial
- Misiones Space Tether
Referencias
- ^ Isaacs, JD; Vine, AC; Bradner, H; Bachus, GE (1966). "Alargamiento del satélite en un verdadero" gancho de cielo " ". Ciencia . 151 (3711): 682–3. Código bibliográfico : 1966Sci ... 151..682I . doi : 10.1126 / science.151.3711.682 . PMID 17813792 . S2CID 32226322 .
- ^ Ver también: carta en Science 152: 800, 6 de mayo de 1966.
- ^ Artsutanov, Y. V Kosmos na Elektrovoze (En el espacio por el funicular). Komsomolskaya Pravda (Young Communist Pravda), 31 de julio de 1960. Contenido descrito en Lvov, Science 158: 946, 17 de noviembre de 1967.
- ^ Arsutanov, Y. V Kosmos Bez Raket (En el espacio sin cohetes). Znanije-Sile (El conocimiento es poder) 1969 (7): 25, julio de 1969.
- ^ Pearson, J (1975). "La torre orbital: un lanzador de naves espaciales utilizando la energía de rotación de la tierra". Acta Astronautica . 2 (9–10): 785–799. Código bibliográfico : 1975AcAau ... 2..785P . CiteSeerX 10.1.1.530.3120 . doi : 10.1016 / 0094-5765 (75) 90021-1 .
- ^ Colombo, G., Gaposchkin, EM, Grossi, MD y Weiffenbach, GC, "El 'Skyhook': una herramienta de transporte para la investigación de baja altitud orbital", Meccanica , vol. 10, N ° 1, marzo de 1975.
- ^ Kalaghan, P., Arnold, DA, Colombo, G., Grossi, M., Kirschner, LR y Orringer, O., "Estudio de la dinámica de un sistema de satélite conectado (Skyhook)", Contrato de la NASA NAS8-32199 , Informe final de la SAO, marzo de 1978.
- ^ VB Braginski y KS Thorne, "Detector de ondas gravitacionales Skyhook", Universidad Estatal de Moscú, Moscú, URSS y Caltech, 1985.
- ^ Moravec, Hans (1976). "Propuesta de Skyhook" .
- ^ Moravec, HP (1977). "Un Skyhook orbital no sincrónico". Revista de Ciencias Astronáuticas . 25 : 307–322. Código Bibliográfico : 1977JAnSc..25..307M .Presentado en la 23ª reunión de AIAA, The Industrialization of Space, San Francisco, CA ,. 18-20 de octubre de 1977.
- ^ a b Sarmont, Eagle (1994). "Cómo una atadura en órbita terrestre hace posible un sistema de transporte espacial Tierra-Luna asequible". Serie de documentos técnicos SAE . 942120 . doi : 10.4271 / 942120 .
- ^ Moravec, Hans (1981). "Propuesta de Skyhook" .
- ^ a b Cosmo, M .; Lorenzini, E. (diciembre de 1997). Tethers in Space Handbook (PDF) (Tercera ed.). Observatorio Astrofísico Smithsoniano.
- ^ a b c Bogar, Thomas J .; Bangham, Michal E .; Adelante, Robert L .; Lewis, Mark J. (7 de enero de 2000). Sistema de lanzamiento orbital de anclaje espacial de avión hipersónico, Beca de investigación No. 07600-018, Informe final de la fase I (PDF) . Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA . Consultado el 7 de julio de 2019 .
- ^ Chen, Yi; Huang, Rui; Ren, Xianlin; Él, Liping; Él, Ye (2013). "Historia del concepto de Tether y misiones de Tether: una revisión" . ISRN Astronomía y Astrofísica . 2013 (502973): 502973. Código Bibliográfico : 2013ISRAA2013E ... 2C . doi : 10.1155 / 2013/502973 .
- ^ Isaacs, JD; Vine, AC; Bradner, H .; Bachus, GE (1966). "Alargamiento del satélite en un verdadero 'gancho de cielo ' ". Ciencia . 151 (3711): 682–683. Código Bibliográfico : 1966Sci ... 151..682I . doi : 10.1126 / science.151.3711.682 . PMID 17813792 . S2CID 32226322 .
- ^ Chen, Yi; Huang, Rui; Ren, Xianlin; Él, Liping; Él, Ye (2013). "Historia del concepto de Tether y misiones de Tether: una revisión" . ISRN Astronomía y Astrofísica . 2013 : 1–7. Código bibliográfico : 2013ISRAA2013E ... 2C . doi : 10.1155 / 2013/502973 . 502973.
- ^ "Estudio de arquitectura de lanzamiento orbital de anclaje espacial de avión hipersónico (HASTOL). Fase II: Informe final" (PDF) . Consultado el 18 de octubre de 2015 .
enlaces externos
- "Skyhook, un viaje a la órbita y más allá!" . Abriendo la Alta Frontera . 2016-09-27.
- Discordia de apertura de la comunidad Skyhook-Orbit Megastructure Discord. 2021-01-23