Weltraum-Turm

@JKvision

Da gibt es noch den Orbital RIng von Paul Birch


Wikipedia: Orbital ring

Selbst wenn es rein technisch/statisch möglich ist, so einen Turm zu bauen, der Turm muss auch gewartet werden. Man kann sich mal den Aufwand ansehen, der um den Eiffelturm betrieben wird, insbesondere der Korrosionsschutz.
Das verschlingt Millionen pro Jahr und der ist gerade mal 324 Meter hoch.

So rein gefühlt müsste man jedes Jahr hunderte bis tausende Raketen starten damit sich das ganz irgendwie rechnet. Zwar mag dann der Treibstoffbedarf nicht mehr so groß sein, teuer sind die Starts dann aber immer noch.

Aus wissenschaftlicher Sicht mag ein solches Engagement im All ja interessant sein aber wirklich weiter bringt es die gesamte Menschheit nicht, wenn z.B. ein paar tausend Leute abhängig von der Erde im All oder Mond und Mars leben.

orbital ring ist quasi der weltraumlift ( und den hab ich vor 15 jahren verworfen). der lift wird schon noch kommen, aber ich werd ihn sehr wahrscheinlich nicht mehr erleben. die neuen entwicklungen mit irgendwelchen rotierenden, gasgefüllten röhren interessieren mich nicht.
es geht hier wirklich nur um eine konstruktion auf basis eines turms. ich bin der überzeugung das es heute geht. sicher gab es die überlegungen schon jahrzehnte vorher, aber damals wäre es nicht gegangen. heute sollte es machbar sein.

JKvision schrieb:nein, ich denke nicht dass da ein denkfehler drin ist

Das stimmt. Es sind mehrere.

Das bislang höchste Gebäude der Welt erreicht nicht mal 1% der Höhe Deiner Idee. Hast Du eine Vorstellung, warum das so ist?

Überlegen wir mal:
Je höher ein Gebäude wird, desto mehr Gewicht lastet auf der Struktur. Und daran ändert auch eine große Grundfläche nichts, denn je größer die Grundfläche ist, desto mehr Material und damit auch entsprechend mehr Masse ist verbaut. Die Basis Deines Konstruktes wird irgend wann mal flüssig, wenn der Druck groß genug ist.

Du musst also möglichst leicht bauen. Damit hast Du ein Stabilitätsproblem, das Du lösen musst. Du brauchst ein Material, das das eigene Gewicht und sämtliche sämtliche Kräfte (Wind!) aushält. Es darf nicht unter dem eigenen Gewicht sich verbiegen, muss aber elastisch genug sein, zu schwingen. Welches Material könnte da in Frage kommen? Stein, Beton, Stahl etc. jedenfalls nicht.

Und zusätzlich zu der bloßen Stabilität sollte es auch noch einigermaßen witterungsbeständig (UV, Wasser etc.) sein.

Insgesamt ist so eine Konstruktion, die sich selbst tragen muss, keine gute Lösung. Jedenfalls ist sie eine schlechtere Lösung, als eine Konstruktion, die sich nicht selbst tragen muss (ein Seil, im weitesten Sinne, z.B.). So eine Konstruktion lässt sich viel eher realisieren - nur kommt hier die Kostenfrage ins Spiel. Und die Möglichkeit der einfacheren Sabotage.

Stimmt, mit herkömmlichen Materialien und Bautechnik wird das nichts. Natürlich gibt es in den Werkstoffwissenschaften bahnbrechende Fortschritte (Nanokohlenstoffröhren usw.). Aber bis diese halbwegs effizient hergestellt werden können um Bauwerke dieser Art zu realisieren wird noch sehr, sehr viel Zeit vergehen.

wenn ich mal die grundfläche der cheops-pyramide nehme und diese auf 100 km höhe übertrage gibts eine grundfläche von ca. 155x155km, ist sicher bisschen viel. heute sollte man das auf ca. 25x25km runterbekommen. mit dem statischen wissen, dass sich die menscheit in den letzten 4600 jahren angeeignet hat und mit heutigen materialien sollte es gehen.
ich frag mich eher was passiert wenn ein fester, erdgebundener körper sich quasi im weltall befindet, reisst die bewegung der erde um die sonne (ca. 30km/s) die spitze weg oder greift nur die erdanziehungskraft?

orbital ring ist quasi der weltraumlift ( und den hab ich vor 15 jahren verworfen). der lift wird schon noch kommen, aber ich werd ihn sehr wahrscheinlich nicht mehr erleben. die neuen entwicklungen mit irgendwelchen rotierenden, gasgefüllten röhren interessieren mich nicht.t

Oh das ist eine Art von Weltraumlift.

Hat aber gegenüber dem Modell was die jahre so populär war entscheiden Vorteile. Es ist mit heutigen Material Machbar.

JKvision schrieb:es geht hier wirklich nur um eine konstruktion auf basis eines turms. ich bin der überzeugung das es heute geht. sicher gab es die überlegungen schon jahrzehnte vorher, aber damals wäre es nicht gegangen. heute sollte es machbar sein.

Nein der Turm geht so nicht. Alternativ redet man höchstens von einer "Aktiven" Statik.

Sprich der Bau muss Energetisch aktiv unterstützt werden damit solche Höhen erreichbar wären.

man soll ja auch in den weltraum kommen, also wird es auch lifte in dem turm geben. am besten dann noch eine art magnetbahn die dann fahrzeuge mit hoher geschwindigkeit ins all katapultiert. oder man hängt dann oben noch paar km seil an die zu einer raumstation führt. denke das mit den fluggeräten zuerst, da raumstation einige tsd km entfernt sein muss. sehe keinen grund warum nur eine "handvoll" materialforscher auf der welt an einem superseil rumstudieren und paar milliarden andere sich langweilen, oder vergammeltes fleisch von müllhalden aufsammeln müssen......zurück zum thema: hochbaukonstruktionen kennen wir, können wir.

Ich glaube du siehst das Grundsätzliche Problem nicht.

Es hat nix mit der Grundfläche zu tun sondern das es schlichtweg nicht mit dem Material passt, es bricht unter dem Eigenen Gewicht zusammen Und das is tkeine Frage der Grundfläche.

ich verwerfe auch gerne ideen, aber es sollte wissenschaftlich bewiesen sein, dass es nicht geht.
da müsste man ein modell berechnen und am ende müsste erkennbar sein, dass auf einem qcm unten soundsoviel
gewicht lastet.... hat das schon mal jemand gemacht?

Nee du bist der erste der mit so einer Idee kommt.

Such dir das Material aus und rechne mal selbst. Dann weißt du auch warum man seit den 50ern eher die Weltraumfaufzug als Alternative sieht.

Fedaykin schrieb:Es hat nix mit der Grundfläche zu tun sondern das es schlichtweg nicht mit dem Material passt, es bricht unter dem Eigenen Gewicht zusammen Und das is tkeine Frage der Grundfläche.

Da muß ich Dir widersprechen.

Nehmen wir mal an, wir könnten einen 2km hohen völlig stabilen Turm mit einer Basisfläche X bauen. Dann würde der untere Kilometer dieses Turmes die Auflast des oberen Kilometers tragen müssen. Nimm nun zwei solcher Turmsegmente wie den unteren Kilometer und stell sie darunter, die tragen dann die beiden obersten Kilometer, teilen sich deren beider Auflast, tragen also nur je einmal die selbe Auflast wie der zweitoberste Kilometer. Setz nun vier solcher Segmente drunter, die tragen je ein Viertel der vier Segmente darüber. Dann acht drunter, dann sechzehn usw. In jeder Etage ist die Auflast die gleiche.

Zehn Etagen unter den obersten zwei Kilometern brauchst Du bereits die 1024-fache Basisfläche wie die Basisfläche des zweitobersten Kilometers groß ist; die Kantenlänge (bei quadratischer Grundfläche) wäre 32 mal so lang wie die des zweitobersten Segments. Wenn wir also einen 2km hohen Turm mit einer Basiskantenlänge von sagenwirmal 100m hinbekämen, bekämen wir auch einen 12km hohen Turm mit einer Basiskantenlänge von 3,2km hin. Oder einen 22km hohen Turm mit 102,4km Basiskantenlänge. Bei einen 32km hohen Turm wären wir freilich schon bei einer Basiskantenlänge von 3.276,8km und einer Fläche größer als die USA, die wir dafür überbauen müßten. Und wir könnten ein klein wenig an Eisenmangel leiden. Aber statisch wäre es möglich. Ab einer gewissen Höhe wäre auch die Sicherheit durch Wind usw. nicht mehr gefährdet, da das Teil einfach kilometerbreit ist und nicht mehr Schwankungen ausgesetzt ist.

Hi,

lasst uns doch mal kurz etwas Rechnen:
Bester Beton mit 100MPa Druckfestigkeit,
Sicherheitsfaktor von 2,
Dichte: 2400kg/m³
Anfangslast in 100km Höhe: 1000to => Das Raumschiff ;-)
Anfangsradius damit: 25cm
Keine Anbauten, Einbauten, Knicken oder Windlasten berücksichtigt. Der Betonturm trägt nur sein eigenes Gewicht und wird nach unten immer breiter, damit die Materialbeanspruchung in jeder Höhe gleich bleibt.
Als Ergebnis wächst der Radius nach unten hin exponentiell an.


Das Gesamtgewicht beläuft sich dann auf stolze 7,83e15 to, was ungefähr diesem
Wikipedia: Himalia (Mond)
Jupitermond enspricht.
Der Radius am Boden ist ca. 700km.

Aussehen tut das dann ungefähr so:

Man sieht, dass der Turm unten "schneller breit als hoch" wird. Somit besitzen die unteren Lagen keine gleichmäßige Spannungsverteilung mehr und die Rechnung wird damit falsch...

Gruß
DerRing, der sich immer wieder über diese Übungsaufgaben freut...
;-)

@JKvision

Mich würde immer noch interessieren, was so ein Turm bringen würde, was man nicht mit einem Bruchteil der Baukosten ebenfalls erreichen könnte?

@JKvision

JKvision schrieb:wenn ich mal die grundfläche der cheops-pyramide nehme und diese auf 100 km höhe übertrage gibts eine grundfläche von ca. 155x155km, ist sicher bisschen viel. heute sollte man das auf ca. 25x25km runterbekommen. mit dem statischen wissen, dass sich die menscheit in den letzten 4600 jahren angeeignet hat und mit heutigen materialien sollte es gehen.
ich frag mich eher was passiert wenn ein fester, erdgebundener körper sich quasi im weltall befindet, reisst die bewegung der erde um die sonne (ca. 30km/s) die spitze weg oder greift nur die erdanziehungskraft?

Mal so zwei, drei Sachen dazu:

Du kannst nicht einfach die Cheopspyramide maßstabsgemäß vergrößern und davon ausgehen, dass sie weiterhin funktioniert. Steinblöcke, egal welche Sorte von Gestein, können einfach nicht das Gewicht von weiteren 100km gestapeltem Stein tragen, auch nicht in Pyramidenform. Die letztendliche harte Grenze wird nicht von irgendwelchen statischen Methoden gezogen, sondern von den MAterialeigenschaften.

Mal ganz abgesehen von der Frage, was so ein Megabauwerk eigentlich für Auswirkungen auf die Erdkruste darunter hätte, die ja bei weitem dünner ist als 100km.

Und was deine letzte Frage angeht, mal eine vorsichtige Gegenfrage: Weißt du auch nur irgendetwas über Physik?

@JKvision

JKvision schrieb:ich verwerfe auch gerne ideen, aber es sollte wissenschaftlich bewiesen sein, dass es nicht geht.
da müsste man ein modell berechnen und am ende müsste erkennbar sein, dass auf einem qcm unten soundsoviel
gewicht lastet.... hat das schon mal jemand gemacht?

Ich machs mal schnell:

Nehmen wir eine Pyramidenform an, dann ist das Gewicht h*A*g*rho/3.
(h,A,g,rho = höhe, Grundfläche, Erdbeschleunigung, Dichte.)
Druck auf die Grundfläche ist Gewicht durch Grundfläche.
Druck ist also h*rho/3.

Nehmen wir z.B. Stahl mit seiner Dichte von ca. 8000kg/m³, dann hätten wir bei einer Höhe von 100.000 Metern einen Druck von 80.000N/mm². Stahl hält aber nur so ca. 1000N/mm² aus.

Und das ist legedlich die Belastung durch das Eigengewicht, und für den Fall, dass der Turm keine Hohlräume hat. Dazu kommt erst einmal die Belastung durch den Wind, der bei den heutigen Wolkenkratzern eine weit höhere Belastung darstellt als das Gewicht.

Und wenn wir jetzt mal von deinen 25x25 km Grundfläche ausgehen: Das wären, in Pyramidenform, ca. 20.000.000.000.000 m³ Baumaterial. Schon mal drüber nachgedacht, wo das denn bitte herkommen soll? Jeder einzelne Erdbewohlner müssten ein paar tausend Kubikmeter dieses hypothstischen Supermaterials finanzieren, nur damit die Matieralien überhaupt mal existieren.

@perttivalkonen

naja neben wir mal Diamant als Ausgangsmaterial? Wie hoch kannst du das Teil bauen bevor es aus eigenem Druck zusammenbricht

Wir reden über den LOW Earth Orbit, also 100 Km

das mit der pyramide sollte eher verdeutlichen was vor mehr als 4000 jahren realisiert worden ist...bezügl. material wird es sicher nicht nur mit steinen klappen. burj khalifa steht wohl auf einer speziellen betonmischung und die grundfläche ist im verhältnis zur höhe ziemlich klein. es läuft sicher auf eine mischkonstruktion hinaus um nicht zuviele länder zu überbauen. (statisch gibt es sicher keine grossen geheimnisse mehr zu lüften, bei der materialentwicklung ist sicher noch "luft nach oben".)
und wenns hilft setzt man bei 80km den aktuell gepriesenen liftturm aus kanada drauf. bezügl. höhe sind die 100km ein variabler wert. wenn 70-80km ausreichend sind auch ok. bei der 20km röhre wird von kostenersparniss von 30% gesprochen. wenn 80km höhe die kosten um sagen wir 85% senken und 100km vll 90% dann muss man wegen 5% auch nicht so weit hinaus. im übrigen glaube ich, dass die kosten nicht allzu wichtig sein werden.

JKvision schrieb:wenn 70-80km ausreichend sind auch ok.

Ausreichend für was eigentlich?
Das Wort "ausreichend" macht ja nur Sinn, wenn das Ding einen Zweck hat, und den hast du noch nicht erwähnt.

JKvision schrieb:im übrigen glaube ich, dass die kosten nicht allzu wichtig sein werden.

Ähem, ja klar, das ist immer eine total realistische Planungsbasis. Und die 20.000.000.000.000m³ Baumaterial kommen jetzt noch mal woher?

Mengenrabatt gibts übrigens sicher keinen. Also vielleicht für das Material, aber sicher nicht für die Turmhöhe. Da wird jeder zusätzliche Meter teurer als der vorherige.