paleoforum.ru

Каким должен быть рельеф Земли, чтобы максимальное число фотонов оставалось у нас, а не отражалось в космос? Осуществима ли идея помещения огромных панелей солнечных батарей в космосе с передачей энергии на Землю или на густо населенные космические станции будущего?

От рельефа, практически, не зависит. Идея. в принципе, осуществима (https://rg.ru/2015/04/01/energia.html). Кажется, японцы над её практической реализацией работают.

Цитата: Cirill от сентября 05, 2021, 09:44:41чтобы максимальное число фотонов оставалось у нас, а не отражалось в космос?

Вы чито?, сгореть хотите, как Венера.
  Грубо - световой фотон, уничтожаясь на приемнике, совершает работу с выделением теплового фотона. Чем меньше энергии перейдет в работу, тем быстрее мы сгорим. Проблема выведения тепловых фотонов, как отходов производства, в космос - встает перед человечеством, как краеугольная. Если в фанерозойские времена с поглощением и выделением тепла худо-бедно справлялись недра, то ныне мы из недр вырабатываем уйму тепловых отходов.

Зачем ума искать и ездить так далёко ?
Сахара и Негев - такие большие и удобные.
Если застроить солнечными батареями неиспользуемую землю- можно получить достаточно электричества, чтобы отключить много мазутных и газовых электростанций.
Правда - остается вопрос ЛЭП.

Солнечная электростанция дает высокий КПД, потому что солнечная энергия - низко-энтропийная.
Это значит, что в принципе может быть превращена в электричество полностью.

Ээээ.
А какое отношение имеет эта тема к "вопросам эволюции" ?

Цитата: Злата от сентября 24, 2021, 20:35:30Зачем ума искать и ездить так далёко ?

Для стабильности и дешевизны транспортировки. Солнечные электростанции на Земле дают большие вариации мощности в зависимости от погоды. К тому же тянуть провода, скажем, от Сахары до Японии - очень накладно и, практически, не рентабельно.
 

Цитата: Злата от сентября 24, 2021, 20:35:30Солнечная электростанция дает высокий КПД, потому что солнечная энергия - низко-энтропийная.

Нет: КПД солнечных эоектростанций - много ниже, чем топливных (ок. 20% без привлечения концентраторов и паровых двигателей; с последними - около 40%; тогда как кпд тепловой электростанции - под 90%). Поэтому, так же имеет смысл вынести солнечную электростанцию на орбиту, чтобы получить побольше энергии на квадратный метр солнечной батареи.
  В общем, расчёты показывают, что оправдано.

Цитата: Cirill от сентября 05, 2021, 09:44:41
Каким должен быть рельеф Земли, чтобы максимальное число фотонов оставалось у нас, а не отражалось в космос? Осуществима ли идея помещения огромных панелей солнечных батарей в космосе с передачей энергии на Землю или на густо населенные космические станции будущего?

Да. Проектам уже лет 40 не меньше.  Вопрос, зачем?  У солнечной энергии низкий EROEI, то есть, хоть на Земле хоть в космосе, на ней не особо разбежишься.   

Отсутствие атмосферы повышает EROEI. Т.к. там света на единице площади больше (с другой стороны, понижает из-за дороговизны космостроительства).
Плюс стабильность. В Европе непогода случилась (ветра мало), что сильно усилило энергетический кризис. Солнечная энергетика на Земле, в этом плане - тоже не стабильна.

"Ученые Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии (США) разработали солнечные батареи с максимальным на сегодняшний момент КПД. Он составляет 39,2 процента при естественной освещенности солнцем, и при концентрированном солнечном свете - более 47 процентов.
...

Фото: pixabay.com Фото: pixabay.com Фото: pixabay.com
Ученые Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии (США) разработали солнечные батареи с максимальным на сегодняшний момент КПД. Он составляет 39,2 процента при естественной освещенности солнцем, и при концентрированном солнечном свете - более 47 процентов. Оба показателя побили мировой рекорд для солнечных батарей. Сообщение об этом появилось в издании Nature Energy.

Такого эффекта разработчикам удалось достигнуть за счет инновационной конструкции пластин. Фотоэлемент представляет собой слоеный пирог из шести слоев, каждый их которых изготовлен из отдельного материала. Это фосфид алюминия-галлия-индия, арсенид алюминия-галлия, арсенид галлия и три разновидности арсенидов галлия-индия. Подобное разнообразие материалов позволяет использовать для выработки электричества фотоны с самой разной энергией.

Фото: Аркадий Колыбалов/ РГ
В доме в Москве солнечные батареи снизили расход электричества в 150 раз
Помимо этого, между слоями размещены прослойки вспомогательных веществ. В итоге всего в "слоеном пироге" 140 уровней. Любопытно, что сама батарея при этом втрое тоньше человеческого волоса.

Подобные фотоэлементы имеют высокую стоимость из-за сложности их производства. Однако авторы разработки имеют ответ и на этот вопрос. Стоимость, считают они, можно существенно снизить, если уменьшить площадь фотоэлемента. Сделать это можно, фокусируя свет с помощью вогнутых зеркал.

Подобная разработка имеет перспективное значение как для энергетики в целом, так и для космической промышленности. Сейчас в космических аппаратах используются кремниевые фотоэлементы, КПД которых составляет всего около 20 процентов. Поэтому на спутниках для выработки энергии применяются фотопанели большой площади. Новые компактные и эффективные батареи - будущее космической отрасли." (https://rg.ru/2020/04/18/solnechnye-batarei-kpd.html, https://www.nature.com/articles/s41560-020-0598-5)

У солнечных космических электростанций EROEI ещё меньше чем у наземных (у которых он тоже не блещет). Фотопреобразователи со временем деградируют в космосе (микрометеориты, проникающая радиация...). Их туда надо ещё доставить, а КПД существующих и перспективных ракет-носителей крайне невелик. 

  Зато в космосе средний приток энергии на единицу площади - в разы больше среднеземного. Что работает на снижение себестоимости солнечной энгергии в разы, если не учитывать удорожание из-за доставки в космос. Доставить - не так уж и дорого: сам слой, который вырабатывает электричество - тоньше человеческого волоса. Достаточно нанести на тончающую подложку и как-то развернуть в космосе (в космосе ведь нет необходимости в прочной итяжёлой опоре, как на Земле).
Вот поэтому, проекты космических электростанций и рассматривают всерьёз. Где-то читал, что баланс плюсов и минусов даёт больше плюсов.  Есть, конечно, свои тонкости/сложности из-за которых, очевидно, проект и не реализован...
  А сейчас уже появились солнечные батареи с эффективностью 24,1%, которые не боятся радиации (об этом говорится в статье по предыдущей ссылке).
  Плюс в космосе можно разместить очень лёгкие отражатели с огроменными площадями (из тончайшей алюминиевой фольги, нанесённой на тонюсенькую, более прочную, гибкую подложку), которые будут концентрировать свет на фотоэлементы. Что сильно удешевит (гораздо меньше надо будет дорогих фотоэлементов).

Цитата: Метвед от декабря 08, 2021, 14:08:02
У солнечных космических электростанций EROEI ещё меньше чем у наземных (у которых он тоже не блещет). Фотопреобразователи со временем деградируют в космосе (микрометеориты, проникающая радиация...). Их туда надо ещё доставить, а КПД существующих и перспективных ракет-носителей крайне невелик.

УГУ. :)
Войны, вранье и воровство на бытовом уровне столько ресурсов переводят в отходы, что попытки повысить КПД фотопреобразователей да и многое другое из подобной тематики напоминает кулинарные изыски,  в приготовлении пищи из соседей.
Сама подмена понятия КПД аббревиатурой EROEI четко сие иллюстрирует. :-[  Да уже и нынче человечество оперирует таким количеством энергии и технологий, что подобными оптимизациями можно заниматься вполне спокойно.
Однако же,  родственникам  бабуинов врать, воровать и драться нравится больше, чем думать и делать   :).

Монокристаллические фотопреобразователи не получится сделать тоньше чем можно нарезать на пластины монокристаллическую подложку. Плюс основа (сами по себе они очень хрупкие, нужно на что-то клеить). Далее, нужны металлические проводники для сбора электрической мощности и подведения её к СВЧ-преобразователям (которые тоже и весят и стоят и имеют термокатод с отнюдь не бесконечным сроком службы а порядка несколько тысяч часов, потом потеря эмиссии). То есть, СКЭС надо обслуживать в космосе, чтобы она работала долго. Далее, на Земле нужна приёмная антенная решётка площадью примерно 100 кв. км...в общем, если всё корректно подсчитать, то овчинка скорее всего не стоит выделки,  вся выработанная этой самой СКЭС энергия уйдёт на неё же. Ведь выводить грузы на орбиту за счёт электроэнергии полученной от СКЭС совсем не просто, хотя в принципе это возможно, но КПД процесса получается смехотворно малым.

Цитата: Cow от декабря 08, 2021, 16:21:54

Сама подмена понятия КПД аббревиатурой EROEI четко сие иллюстрирует. :-[  Да уже и нынче человечество оперирует таким количеством энергии и технологий, что подобными оптимизациями можно заниматься вполне спокойно.
Однако же,  родственникам  бабуинов врать, воровать и драться нравится больше, чем думать и делать   :).

КПД не столь важен в сравнении с EROEI.   При низком EROEI  "гора рождает мышь", то есть, энергоустановка едва может обслуживать выработанной энергией саму себя (даже если КПД высокий) а на разнообразные энергозатратные хотелки потребителей просто ничего не остаётся.

"сама батарея при этом втрое тоньше человеческого волоса." (по ссылке https://rg.ru/2020/04/18/solnechnye-batarei-kpd.html, которая уже приводилась).
  Ещё раз говорю, что читал результат специального исследолвания, где был сделан вывод о том, что, в принципе, овчинка выделки стоит (если хорошенько отработать технологию). Это, примерно, так же как с термоядом: он того стоит, но технология ещё не достаточно отработана для промышленного использования.

УТС месят чисто по инерции, ради распила бабла и чтобы изобразить хорошую мину при плохой игре. Острецов ещё когда говорил что УТС физически не реализуемая хрень, и он таки прав.  СКЭС построить можно но смысла нет,  да и "птичек жалко",  как им объяснить что летать в зоне высокой плотности потока СВЧ-мощности чрезвычайно вредно для здоровья. А там ещё и боковые лепестки, в общем, самое выгодное это жечь дрова (они сами растут и экологически чистые) надо лишь сократить людское поголовье раз в сто и дров хватит на всех и ещё останутся.  Золой от сжигания дров удобрять землю, и выращивать тополя - они быстрорастущие. 

  (П.С.1: личку посмотрите).

Цитата: Метвед от декабря 08, 2021, 19:11:50СКЭС построить можно но смысла нет

Вы что-ли про исследование читали какое-то новое, которое доказало, что смысла нет?


Да: птичек - жалко. Хотя, к тому времени, как сделают - может что-нибудь придумают ... например, небольшой беспилотник (курсирующий в той зоне), который, если завидит приближающихся птиц, будет стрелять им в глаза лазером и отпугивать.

П.С.: УТС уже реализован с положительным выходом (в Китае, кажется, лет 10 назад). Сейчас ведётся доводка под промышленный реактор. В России уже запланирована (если мне не изменяет память - уже есть сроки) промышленная установки (кажется, в ближайшие лет 15 начало стоительства или около того).
  (П.С.1: личку посмотрите)

Цитата: Alexeyy от декабря 08, 2021, 19:56:24Вы что-ли про исследование читали какое-то новое, которое доказало, что смысла нет?


Да: птичек - жалко. Хотя, к тому времени, как сделают - может что-нибудь придумают ... например, небольшой беспилотник (курсирующий в той зоне), который, если завидит приближающихся птиц, будет стрелять им в глаза лазером и отпугивать.

П.С.: УТС уже реализован с положительным выходом (в Китае, кажется, лет 10 назад). Сейчас ведётся доводка под промышленный реактор. В России уже запланирована (если мне не изменяет память - уже есть сроки) промышленная установки (кажется, в ближайшие лет 15 начало стоительства или около того).

Острецова послушайте.
https://akhceloo.livejournal.com/922707.html
Правду говорит мужик. Физически там всё печально, в абсолютно всех прожектах УТС. Работать не будет в принципе, по фундаментальнейшей причине - плазма в УТС прозрачна для своего же теплового излучения и потому резко неравновесна.
Я по первому образованию инженер-физик, и как раз имел дело в своё время с физикой плазмы - плазменные источники электронов, и с сильноточной электроникой немного тоже. Ударную линию тераваттного уровня мощности видел в работе. Здоровенная цистерна с деионизованной водой, сотни тяжеленных (по ~120 кило каждый) импульсных конденсаторов на ~5 килоджоулей банка, ведро касторового масла в каждом...прав Острецов на все 146 процентов.
...............
С 80-х годов, ничего в прожектах СКЭС не поменялось.  Никаких более экономичных средств доставки в космос с Земли не появилось, всё те же ракеты на химических ракетных двигателях.  СКЭС имеют смысл только в космосе, при околонулевой гравитации, и за счёт местных ресурсов, ну там, астероид небольшой помаленьку распиливать.  А люди в космосе жить не могут, спрашивается, зачем?

Вы знакомы с исследованием в котором показано, что

Цитата: Метвед от декабря 08, 2021, 14:08:02У солнечных космических электростанций EROEI ещё меньше чем у наземных

?

У вас есть инфомация, доказывающая, что, например, проект, о котором идёт речь в цитате ниже - полностью не состоятелен?
"исследователи из Китая разработали систему под названием Omega, которую они планируют ввести в эксплуатацию к 2050 году. Эта система должна быть способна передавать 2 ГВт энергии в электросети на Земле с максимальным КПД" (https://www.iguides.ru/main/other/kosmicheskie_solnechnye_elektrostantsii_mogut_udovletvorit_nashi_rastushchie_potrebnosti_v_energii/).

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 03:55:40Никаких более экономичных средств доставки в космос с Земли не появилось

Появилось.

П.С.: оставим термояд в покое - это не тема этой темы.

Цитата: Alexeyy от декабря 09, 2021, 05:27:32
Вы знакомы с исследованием в котором показано, что

Цитата: Метвед от декабря 08, 2021, 14:08:02У солнечных космических электростанций EROEI ещё меньше чем у наземных

?

У вас есть инфомация, доказывающая, что, например, проект, о котором идёт речь в цитате ниже - полностью не состоятелен?
"исследователи из Китая разработали систему под названием Omega, которую они планируют ввести в эксплуатацию к 2050 году. Эта система должна быть способна передавать 2 ГВт энергии в электросети на Земле с максимальным КПД" (https://www.iguides.ru/main/other/kosmicheskie_solnechnye_elektrostantsii_mogut_udovletvorit_nashi_rastushchie_potrebnosti_v_energii/).

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 03:55:40Никаких более экономичных средств доставки в космос с Земли не появилось

Появилось.

П.С.: оставим термояд в покое - это не тема этой темы.

Что именно появилось?  Это работает от электроэнергии?  Нет ничего даже в проектах отличного принципиально от ракет разработанных в 60-е годы прошлого века.   Они работают исключительно на энергии ископаемого топлива с КПД значительно меньшим чем у паровоза. 
.........
К 2050-му году... "или шах, или я, или ишак..."  ^-^- сколько было таких велеречивых пустопорожних заявлений, сколько будет. Мы уже 40 лет должны жить при коммунизме. Каждая семья уже 20 лет назад должна жить в отдельной квартире. В 2017-м году Роскосмос обещал затоптать Луну. И т.д. и т.п. 
.........
Радикальное сокращение поголовья людей не афишируется но ударными темпами воплощается в жизнь.  Людей оцифруют, прошприцуют, загонят в мегаполисы, и там через три максимум четыре  поколения останется хорошо если 1 процент от того что есть сейчас.  Мегаполисы это демографические чёрные дыры,  в них рождаемость намного ниже смертности и они существуют и растут только за счёт подпитки мигрантами с депрессивных сельских территорий.  Достаточно лишь ускорить этот процесс во много раз...

Это тема - не про демолграфию.

На сколько понял, Вы не можете привести иследование, в котором бы показывалось, что орбитальная солнечная электростанция имет более низкое EROEI, чем земная?

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 05:58:01Что именно появилось? 

Себестоимость запусков (если пренебречь поломками) у Илона Маска на процентов 30 ниже.
  "В 2018-м запуск 1 кг груза стоил $20–30 тыс., а теперь эта сумма составляет $15–17 тыс. " (https://www.rbc.ru/technology_and_media/10/04/2020/5e90869c9a7947d4640156b7)

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 05:58:01К 2050-му году... "или шах, или я, или ишак..."  - сколько было таких велеречивых пустопорожних заявлений, сколько будет.

Это - не (просто) заявление (типа всем квартиры в 2000 году ничем не подкреплённое). Это - работающая, прорабротанная/обсчитанная программа со сроками реализации её этапов.

Да при чём здесь вообще себестоимость запусков. СКЭС отличается от наземной СЭС тем что для её работы нужно затратить намного больше ресурсов (в конечном счёте - энергии) при в лучшем случае равной (а скорее - меньшей) выработке энергии на протяжении расчётного срока службы до утилизации.  Ракеты, обслуживание в космосе громадных конструкций, СВЧ-преобразователи, приёмная антенна громадной площади на Земле, всё это попросту не нужно для наземной СЭС.  И при всём при том производство фотопреобразователей настолько энергетически затратное что EROEI у СЭС смехотворно маленькое по сравнению с электростанцией конца позапрошлого века работавшей на дровах, с паровой машиной.

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 12:50:12Да при чём здесь вообще себестоимость запусков.

Думаю, это Вас надо спросить зачем Вы об этом заговорили:

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 03:55:40С 80-х годов, ничего в прожектах СКЭС не поменялось.  Никаких более экономичных средств доставки в космос с Земли не появилось

Как понимаю, Вы имели в виду, что себестоимость ракетных запусков влияет на СКЭС:

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 12:50:12СКЭС отличается от наземной СЭС тем что для её работы нужно затратить намного больше ресурсов (в конечном счёте - энергии) ...  Ракеты ...

У Вас есть какие-то более надёжные, более абстоятельные/проработанные источники информации, чем те рассчёты, которыве проделаны в рамках программы Европейского космическое агентства (https://ideas.esa.int/servlet/hype/IMT?documentTableId=45087625530300097&userAction=Browse&templateName=&documentId=514a8db636ea637f6e27069183966350) и в рамках китайской системе Омега ("A novel design project for space solar power station (SSPS-OMEGA)", https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576515300680#bbib13 ) и которые пришли к прямо противоположному выводу о том, что энергозатрат в космической, солнечной электростанции может быть меньше, чем производимая энергия?

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 03:55:40С 80-х годов, ничего в прожектах СКЭС не поменялось.  Никаких более экономичных средств доставки в космос с Земли не появилось...

И более экономичные способы доставки появились и не боящиеся радиации солнечные батареи появились и очень лёгкие солнечные батареи появились - полноценная батарея при весе  меньше 1,5 гр. и площади 10 на 10 см. https://www.iguides.ru/main/other/kosmicheskie_solnechnye_elektrostantsii_mogut_udovletvorit_nashi_rastushchie_potrebnosti_v_energii/).

Расчёты проделать можно любые, а по факту: cолнечные батареи реально работающие в космосе стоят намного дороже чем выработанная ими за весь свой срок службы электроэнергия даже если брать из расчёта 1 доллар за киловатт/час. И это ещё без учёта потерь на преобразование в СВЧ и обратное преобразование в постоянный ток на Земле.  Когда разрабатывались прожекты СКЭС в  80-е годы прошлого века, предполагалось что "вот-вот появятся" средства доставки грузов на орбиту за десятки, максимум сотню долларов за килограмм. 
Не появились  ;) Прожекты Маска, это, что называется, "мудовые рыдания"...на 30 процентов дешевле чем у конкурентов но не в 100 раз потребных для многотысячетонных СКЭС на ГСО.
...........
Не существует монокристаллических (с высоким КПД) фотопреобразователей способных работать в космосе без достаточно быстрой необратимой деградации. Тем более на ГСО, в зоне прямого воздействия солнечных вспышек.  И в виде тоненьких плёночек их не сделать.  Конструкция СКЭС с площадью в квадратные километры получается весьма дебелая.  Eё нужно обслуживать, возить туда рабочее тело для двигателей, расходные материалы...в общем,  дрова как источник энергии на Земле по любому выгоднее.  Не говоря о нефти и газе. 
............
Но именно в космосе (без передачи энергии на Землю) альтернативы СКЭС особо то и не просматривается.  Но это дело отдалённого будущего, когда вероятно появятся самовоспроизводящиеся технические комплексы  способные "на местном ресурсе" космоса  (вещество и энергия) наращивать свою массу.

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 16:48:22Расчёты проделать можно любые

Не согласен: научные рассчёты - они на то и расчёты, что не "любые".

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 16:48:22
а по факту: cолнечные батареи реально работающие в космосе стоят намного дороже чем выработанная ими за весь свой срок службы электроэнергия даже если брать из расчёта 1 доллар за киловатт/час.

Это без учёта фокусировки.
  При весе квадратного метра рабочих солнечных батарей  150 гр. (как выше упомянул, такое сейчас достигнуто) стоимость вывода квадратного метра на орбиту, при нынешней рыночной цене 15 тыс. долларов за кг. будет 15000*0,15=2250 долларов. Сейчас стоимость квадратного метра батарей - около 400 долларов (http://solar-battery.narod.ru/mircena.htm). Что много меньше. И того, вместе - 2650 долларов. Но если сфокусировать свет на этот квадратный метр отражателем из тончайшей, алюминизированной плёнки с площади в 100 метров, то стоимость единицы мощности с квадратного метра будет уже в 100 раз меньше (т.е. 2650/100=26,5 долларов), если пренебречь стоимостью вывода на орбиту упомянутой алюминизированной плёнки.  Это уже в 400/26,5 = 15 раз дешевле, чем на Земле. Отражатель тоже, конечно, будет весить. Пусть толщина будет 0,01 мм. = 0,001 см. Плотность, для оценки, вощьмём как у полиэтилена (0,92  гр. на куб. см.; несколько молекулярных слоёв аллюминия - мизер и не в счёт). Возьмём, грубо говоря, что площадь отражателя равна тоже 100 квадратным метрам. Тогда его вес будет равен 100*(100*100*0,005)*0,92 гр. = 920 гр. Ну пусть 1 кг.  Т.е. стоимость вывода на орбиту - 15 тыс. доларов (если по рыночной цене; но себестоимость вывода - в раза 2 ниже). Т.е. 150 долларов за квадратный метр. Что в 400/150 = 2,66... раза дешевле, чем нынешняя стоимость обычных солнечных панелей. Но у нас ещё есть стоимость кваратного метра солнечнойпанели со стоимостью вывода (2,65 тыс. долларов). Вместе с выводом на орбиту отражателя (сама по сее нго стоимость - мизерная и пренебрегаем) будет 2,65+15 = 17,65 тыс. долларов. В пересчёте за квадратный метр (у нас площадь отражателя = 100 квадратных метров) это будет 17650/100 = 176 долларов. Что в 400/176 = 2,273 раза дешевле, чем стоимость квадратного метра на Земле обычных солнечных батарей. Плюс в космосе, в среднем, в несколько раз больше слнечной энергии на квадратныйметр за счёт того, что нет затенющего влияния атмосферы. Плюс в космосе весь этот отражатель вместе с фотобатареей может вращаться со скоростью вращения Земли и быть постоянно ориентированным на солнце. Это даёт, в среднем (если проинтегрировать, что я и сделал) ещё прибавку средней мощности, примерно, в 2,7 раза. Т.е. коэффициент 2,273 нуно, умножать ещё в раз 5: 2,273*5 = 11,36.
  Это во столько, примерно, стоимость квадратного метра солнечной энергии в космосе ниже, чем на земле с учётом доставки солнечных панелеи отражателей на орбиту по нынешним рыночным ценам и без учёта достаки другого необходимого оборудования и потерь на преобразования. Если взять потери на одно преобразование 70% и на второе преобразование - тоже 70%, то вместе это даст долю оставшейс энергии 07,*0,7=0,49. Т.е., коэфициент 11,36 нужно, пимерно, поделить в 2 раза. Тогда получится 5,57. Это во столько раз будет солнечная энергия с квадратного метра дешевле в космосе без учёта расходов на вывод на орбиту преобразователей энергии.
    Думаю, космический преобразрватель энергии со 100 квадратных метров получаемой энергии будет весить не более нескольких килограм. Если бы это было так, то это было бы на грани рентабельности. Но если фокусировать не со 100, а с 300 квадратных метров, то это ещё сильно увеличит коэффициент "выхопа" (более, чем в 2 раза - около 3-х раз).
   Но те, кто проделали рассчёт (и кто уже занимается соответсвующими программами) знают это гораздо лучше и, думаю, они не дурак ...
  В 70-е годы, видимо, ещё не было дешёвых, массовых технологий получения тонких плёнок и нанесения на них тонкого аооюминия (т.к. тогда на рынке не было дешёвых, алюминизированных блестяшек, которые стали изготавливать лишь последние десятилетия).
  Много что с тех пор изменилось. В том числе создали устойчивые к радиации солнечные батареи. Что увеличивает эфективность во столько же, во сколько увеличивает срок службы. Так же вес солнечных батарей стремительно сокращается (см. предыдущую ссылку). Плюс стоимость вывода на орбиту ещё должна сократиться , примерно. на 30%, когда система станет спускать обе ступени ракеты. .
В общем, похоже, что перспективы - вполне реальные, чтобы уже сейчас вплотную заниматься разработкой системы.

Цитата: Метвед от декабря 09, 2021, 16:48:22Не существует монокристаллических (с высоким КПД) фотопреобразователей способных работать в космосе без достаточно быстрой необратимой деградации.

Выше уже приводил ссылку на устойчивые к деградации к радиации солнечные панели с не низким кпд - с, примерно, таким же (чутьвыше), который испльзовался выше в расчётах.

Выше я ошибся в расчёте веса отражателя в 100 раз: не 920 гр., а 9,2 гр. (а расчёт, считай, провёл при толщине отражателя в 1 мм. )  При таком маленьком весе стоимостью его доставки вообще можно пренебречь (т.к. это много меньше веса квадратного метра батареи - 150 гр.) на который отражатель фокусирует свет.
  Вышея уже приводил расчёт при условии, что стоимостью доставки отражателя на орбиту можно пренебречь. Напомню, что тогда получается, что стомость единицы мощности энергии на орбите будет в 15 раз ниже, чем стоимость энергии от такой же батареи на Земле. И это без учёта того, что на квадратный метр там будет приходиться в раз 5 больше солна, чем на Земле (за счёт того, что не будет атмосферы и за счёт того, что система будет постоянно повёрнута к Солнцу). И тогда это уже будет не 15, а 75 раз. Но, правда, и без учёта затрат на потери при преобразовании энергии (выше была оценка в 50% и того 75/2 = 37,5 раз выгода) и без учёт затрат на вывод на орбиту и стоимость преобразователя. Если один прелбразователь на 100 квадратных метров сбора энергии солнцв будет весить 1 кг. (думаю, это реально), то стоимость его вывода на орбиту будет - 15 тыс. долларов. Что, в пересчёте на квадратный метр с которого собирается солнечный свет будет 15000/100 =150 долларов. Что в в 400/150 = 2,66... раза дешевле стоимости квадратного метра солнечных батарей на Земле. Но в космосе этот каждый квадратный, с которого собирается свет, будет давать в раз 5 больше энергии, чем на Земле. И тога 2,66... нужно ещё помножить в 5 раз: 2,66*5=13,3 раза.
  В общем, грубые оценки с учётом фокусировки света тонким отражателем, показывают, что всё это совсем не "заоблочно" ужу сейчас и для выяснения нужны более точные расчёты. Что, думаю, и проделали и в Европейском космическом агентстве и в китайской программе. В которой, думаю, поэтому и уже имеются конкретные хронологические планы по постройке системы.
 

Нельзя там ничего "сфокусировать", ибо сгорят нафиг  O0 В космосе, теплоотвод от панелей СБ - только радиационный, и даже безо всяких зеркальных концентраторов панели СБ на МКС при перпендикулярной ориентации на Солнце сильно разогреваются, что приводит к их ускоренной деградации и значительному снижению выходного напряжения,  и потому они сделаны поворотными, чтобы при необходимости уменьшить угол падения света Солнца...
...........
Сделать СКЭС на ГСО с передачей энергии на Землю можно, даже без "сверхтонких фотопреобразователей", прямо на том что серийно производится для общего применения,  но при условии радикального снижения стоимости килограмма полезной нагрузки на ГСО (а это, в теперешних ценах отнюдь не 15 000 долларов за кило а в несколько раз больше...). То есть, нужно предварительно развернуть целую инфраструктуру в космосе,  мощные  межорбитальные буксиры с ЭРД, нужно доставлять полезные нагрузки на НОО тысячами тонн в месяц по ценам не выше сотни долларов за кило, в общем, или шах или ишак...

Да, действительно: перегреется же ....
Надо специально смотреть их проект что они там имеют в виду... не дураки там сидят ... Может, действительно, имеют в виду удешевление заусков. Например, вот американский стартап "Проект SpinLaunch. На центробежной силе в космос": "По расчетам, этот параметр может быть доведен до 500 тыс долл. за пуск – менее 3 тыс долл. за 1 кг нагрузки." (https://topwar.ru/189013-proekt-spinlaunch-na-centrobezhnoj-sile-v-kosmos.html ). Хотя, это - мало. Из той же области - космические пушки. Ядерные двигатели радикально сильно удишевлят. В роскосмосе ведётся разработка ядерного двигателя для межпланетых полётов, который должен войти в эксплуатацию в 2030 г. (https://vot-tak.tv/novosti/16-12-2020-kosmicheskaya-pushka/ ), что, по-моему, реально имея в виду успехи с гиперзвуком). Может, когда-то, когда будет достигнута высокая безопасность, будут пускать и с Земли... А, может, как Вы предлагали, дешевле будет на таких двигателях на луну слетать, выплавить там металл и доставить на орбитуи напечатать там с помощью 3-d - принтеров что нужно..  Может, космический трос (сейчас уже нанотрубки имеют нужную для этого прочость, но ещё не научились делать их слишком длинными и чтобы достаточно дёшего). Может, есть надежда радикално утонщить солнечные панели (сделать их очень лёгкими
Надо смотреть какие они конкретно решения в проектах рассматривают (по космической солнечной станции). Мы этого не знаем... . Не дураки там сидят .... деньги считать, особенно в Европе - умеют ... а именно в последнее, криисное время начали развивать ... ).

Как вариант - космическийлифт на Луну: уже существующие сейчас полимеры вполне годятся (по прочности) для того, чтобы его сделать (https://trends.rbc.ru/trends/innovation/5e01fe9c9a7947eb22a0e083).
  На Луне можно было бы добыть весь основной металл для изготовления системы, связанной с солнечными батареями в космосе около Земли и напечатать там нужное оборудование на 3-d - принтере. Это было бы, наверняка, на порядки дешевле, чем тащить с Земли. Наверно же, изрядную долю и компонент для сонечных батарей можно было бы найти на Луне и тоже, считай бесплатно по сравнению с доставкой с Земли, переправить к будущей солнечной, околоземной станции. И солнечные батареи сейчас (предпоследняя моя ссылка выше) уже пытаются тоже печатать на 3-d - принтере.
  Использовать Луну как материальную бвазу и поставить там космический лифт - технологически, принципиално возможно уже сейчас. И Луну планируется освоить базами в ближайшие десятилетия. Наверняка там космический лифт поставят (и не один).
  Может, именно поэтому и Китай и Европейское космическое агентство сейчас активно развивают проекты по установке на околоземной орбите солнечной электростанции...
  Благодаря космическому лифту стоимоть отпраки грузов на околоземную орбиту снизится где-то до 500 долларов за кг. (https://www.bbc.com/russian/science/2015/03/150312_vert_fut_space_lifts). А стоимость отправки с Луну - наверняка, в разы дешевле. Что более, чем приемлемо для постройки рентабельной солнечной станции в космосе около Земли.

Луну уже 50 лет затоптать не могут, какой уж там "космический лифт"  ;)
Люди в космосе жить не могут, это научно-медицинский факт.  Спрашивается, зачем?  В космосе надо двигать фундаментальную науку,  сравнительную планетологию, и всё.  В обозримом будущем никакого прогресса в средствах доставки в космос с Земли полезных нагрузок не будет. Всё те же ракеты на керосине с удельным импульсом тяги ~300 секунд. Даже "многоразовость" ничего принципиально не меняет,  поскольку КПД ракет-носителей всё равно так и остаётся смехотворно малым.  Полная многоразовость того же Старшипа, даже если будет (что-то Маск притих) вероятнее всего будет аналогичной МТКК  Спейс Шаттл, то есть, после каждого  входа в атмосферу любить во все отверстия тот Старшип надо будет долго и нежно, и всё равно время от времени они будут взрываться на старте и при посадке, разрушаться  при входе в плотные слои атмосферы, на уровне приемлемом для ракет-носителей полезных нагрузок но не вдохновляющем богатеньких буратин доверить свои драгоценные тушки этой здоровенной бочке из нержавейки без всяких там парашютов, катапульт и т.п.

Вы - не в теме.

"В LiftPort Group также заявляли о готовности построить экспериментальный космический лифт на Луне, на базе уже существующих технологий. Президент компании Майкл Лэйн утверждает, что на создание такого лифта может уйти 8 лет. ... По словам Лэйна, сооружение такого лифта займёт один год и обойдётся в 3 млн $. На проект LiftGroup уже обратили внимание специалисты NASA.
...
"На транспортную систему «Земля-Луна» на основе лунного лифта получен патент. Его
выполнимость не вызывает сомнений. А когда можно ждать его реализации? Нам
представляется, что в ближайшие десятилетия. Нанотехнологии развиваются очень
стремительно. Технология для изготовления троса из углеродных нанотрубок может быть
разработана быстро, так как его появление – всего лишь вопрос востребованности этой
технологии." ("Космический лифт "Земля-Луна", как космическая транспортная
система без использования ракет-носителей", https://aviaforum.ams3.cdn.digitaloceanspaces.com/data/attachment-files/2020/09/1543397_f7f7a903de760e385499abe69f4a62b8.pdf)

В феврале 2012 года строительная корпорация «Обаяси» (Япония) объявила о планах по созданию космического лифта к 2050 году посредством использования углеродных нанотрубок[17]." (https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт)

ИШАК И БОГОСЛОВИЕ. ПРИТЧА О ХОДЖЕ НАСРЕДДИНЕ.


Однажды эмир позвал Ходжу Насреддина и спросил: «Можешь ли ты обучить моего любимого ишака богословию, чтобы он знал столько же, сколько я сам?»

Ходжа отвечал: «Я знаю твоего ишака, я проверил его способности и убедился, что этот замечательный ишак не уступает остротой своего ума ни одному из твоих министров. Я берусь обучить его богословию, и он будет знать столько же, сколько знаешь ты, но для этого потребуется двадцать лет».


Эмир велел выдать Ходже из казны пять тысяч таньга золотом и сказал: «Бери этого ишака и учи его, но, клянусь аллахом, если через двадцать лет он не будет знать богословия и читать наизусть коран, я отрублю тебе голову!»


Друзья услышали про это и пришли к Ходже, жалея его и упрекая за такой глупый поступок.


– Ты заранее можешь проститься со своей головой! – воскликнул его друг чайханщик. – Да где же это видано, чтобы ишаки учились богословию и наизусть читали коран!


– Не горюйте, друзья, – ответил Ходжа Насреддин. – Скажу, что получить пять тысяч таньга золотом и хорошего ишака в хозяйство – это человеку не каждый день удается. А голову мою не оплакивайте, потому что за двадцать лет кто-нибудь из нас уж обязательно умрет – или я, или эмир, или этот ишак. А тогда поди разбирайся, кто из нас троих лучше знал богословие!


Просто я могу "фильтровать базар" во всём что касается так или иначе законов физики.  O0
Космические лифты, это всё прожекты не для Земли (Земля слишком большая и тяжёлая, не существует даже теоретически материала способного выдержать механические напряжения в этом самом лифте).  Чтобы добраться туда где можно вылезать из неглубокого гравитационного колодца по верёвочке, нужно сначала вылезти из гравитационного колодца Земли. Ничего нового в сравнении с 80-ми годами прошлого века для этого нет и не предвидится в обозримом будущем.
Патенты, это просто рисунки на бумаге и текст, отнюдь не реально работающий в космосе мощный межорбитальный буксир с ЭРД.
Я же говорю, просто затоптать Луну никто не может уже полвека, какие уж тут лифты.  Потому что на химических ракетных двигателях худо-бедно научились только выбрасывать в космос задорого сравнительно небольшие полезные нагрузки, со смехотворно малым КПД. 

Кстати, никакого прогресса по части "массовых аэротакси" не наблюдается  ^-^  Аэротакси давно существуют, уже как минимум полвека - но стоят как чугунный мост  (лёгкие вертолёты АОН) и доступны очень не многим даже в богатых странах "Золотого миллиарда".  Более бюджетная и более массовая авиатехника (лёгкие самолёты АОН) в условиях городской застройки изобилующей завихрениями воздуха, столбами и невидимыми с воздуха проводами  таки работать не могёт.  А разнообразные электросвинтопрульки падающие как топор при отключении электропитания так и остаются "опытно-экспериментальными".

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36
/// не существует даже теоретически материала способного выдержать механические напряжения в этом самом лифте). 

Вы - не в теме. Существуют.

"Углеродные нанотрубки должны, согласно теории, иметь прочность на растяжение гораздо выше, чем требуется для космического лифта. Однако технология их получения в промышленных количествах и сплетения их в кабель только начинает разрабатываться. " (https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лиф).

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36Я же говорю, просто затоптать Луну никто не может уже полвека, какие уж тут лифты. 

Может, конечно: никому это не надо было эти 50 лет.

Цитата: Alexeyy от декабря 11, 2021, 06:43:45

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36
/// не существует даже теоретически материала способного выдержать механические напряжения в этом самом лифте). 

Вы - не в теме. Существуют.

"Углеродные нанотрубки должны, согласно теории, иметь прочность на растяжение гораздо выше, чем требуется для космического лифта. Однако технология их получения в промышленных количествах и сплетения их в кабель только начинает разрабатываться. " (https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лиф).

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36Я же говорю, просто затоптать Луну никто не может уже полвека, какие уж тут лифты. 

Может, конечно: никому это не надо было эти 50 лет.

Не, это Вы не в теме  :) все прожекты космических лифтов только для небольших и лёгких тел (астероиды, планетоиды) но не для Земли (по фундаментальной причине мной означенной). 
.............
Насчёт "никому не надо" - эзопова притча "лиса и виноград"  ^-^ Затоптать Луну хотят, но не могут.   Это как было полвека назад так и остаётся в наше время сложнейшей технической задачей требующей напряжённого труда огромного количества  людей на протяжении ряда лет.

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 07:59:13Не, это Вы не в теме  :) все прожекты космических лифтов только для небольших и лёгких тел (астероиды, планетоиды) но не для Земли (по фундаментальной причине мной означенной). 

Нет, конечно (и для Земли - тоже). Почитайте, хотя бы, Википедию (https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт).
  "В NASA считают, что сама концепция космического лифта очень перспективна. Главную ставку делают на японский и китайский проекты — то есть, запуск лифта к 2050 году.

Митио Каку, профессор физики Городского колледжа Нью-Йорка, популяризатор науки и футуролог, называет космический лифт «Святым Граалем освоения космоса»:

«Представьте, что вы нажимаете кнопку «вверх» и поднимаетесь на лифте в небо. Это могло бы открыть космос для каждого человека»..." (https://trends.rbc.ru/trends/innovation/5e01fe9c9a7947eb22a0e083).

Раньше полёт на луну не приносил никаких экономических дивидендов (только политические). Поэтому, только раз и слетали. Теперь замаячили экономически перспективы (https://iz.ru/1008085/2020-05-06/astronom-nazval-vazhnye-dlia-chelovechestva-poleznye-iskopaemye-luny).  В том числе, именно поэтому сейчас дело и активизируется.
  "Россия, США, Китай, Япония и другие страны (в том числе Евросоюз) уже в ближайшие 15-20 лет обещают построить на Луне постоянную инфраструктуру, необходимую для ее подробного изучения и добычи там полезных ископаемых." (https://www.bbc.com/russian/features-56447257). Это квопросу о том, что в то время окажется под рукой много материала ля изготовления околоземной, солнечной электростанции.

Обещают...обещать не значит жениться  ;D
И даже Ходжу Насреддина переплюнули...тот брался за 20 леот ишака обучить читать Коран наизусть а эти через 30 лет  ^-^
Вы вообще представляете что такое космический лифт?  Для Земли, его сделать невозможно физически, то есть, даже если верёвочку длиной в десятки тыщ км делать из материала с наивысшим теоретически возможным пределом прочности (это всё считаемо в наше скорбное время, в отличии от стародавних времён когда этот лифт собственно и был предложен) она порвётся нафиг, ну здоровая больно Земля и тяжёлая. А вот для Луны таки можно, хотя бы теоретически, о чём собственно и звездят по Вашим же ссылкам.  Но именно что теоретически...там реально проблем вагон и маленькая тележка и прочность верёвочек на разрыв даже не главное...оказывается, в космосе летает дохрена всякой фигни (микрометеориты например) а суммарная площадь верёвочки длиной во много тыщ км получается очень и очень солидной, проникающая радиация довольно быстро превращает монокристаллические сверхпрочные волокна в чёрти что и сбоку бантик, в общем, не будет никаких космических лифтов, проще и надёжнее рейлганом закидывать с Луны в космос.  Но без радикального снижения (минимум в сотню раз) стоимости доставки полезных нагрузок на НОО и без создания мощных межорбитальных буксиров с ЭРД не будет вообще ничего на Луне, даже просто затоптать Луну и то не факт что получится.

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 19:49:20Вы вообще представляете что такое космический лифт?  Для Земли, его сделать невозможно физически, то есть, даже если верёвочку длиной в десятки тыщ км делать из материала с наивысшим теоретически возможным пределом прочности (это всё считаемо в наше скорбное время, в отличии от стародавних времён когда этот лифт собственно и был предложен) она порвётся нафиг, ну здоровая больно Земля и тяжёлая.

Хорошо понимаю о чём Вы говорите. Именно, что не порвёт при  наивысшем теоретически возможном пределе прочности (с большим запасом). Посмотрите, наконец, хотя бы Википедию или цитату из неё в 31 сообщении.

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 19:49:20проникающая радиация довольно быстро превращает монокристаллические сверхпрочные волокна

Уже 3-й раз пишу, что эта проблема (недавно) решена (выше приводил ссылку).

"Идею создания космической электростанции еще в 1941 году предложил фантаст Айзек Азимов, и с тех пор ученые разных стран пытаются воплотить ее в жизнь. Теоретически она безупречна: высоко над Землей нет ни облаков, ни ночи, препятствующих солнечному свету, так что космическая солнечная станция, если бы она существовала, стала бы постоянным источником энергии с нулевым содержанием углерода. Однако подсчет стоимости запусков ракет, которые потребовались бы для вывода на орбиту электростанции весом в несколько тысяч тонн, сильно охлаждает исследовательский пыл.

Китай стал первой страной, которая готова перейти от теории к практике, сообщает Daily Mail. В городе Чунцин на юго-западе страны началось строительство космической станции для получения солнечной энергии. Чунцин не самое солнечное место на Земле: треть года здесь облачно. Однако в течение следующего десятилетия ученые выведут на геостационарную орбиту массив солнечных панелей. Солнечная панель, расположенная на геостационарной орбите в 35 000 километрах над Землей, позволит круглые сутки собирать солнечный свет, а орбитальная "станция" будет преобразовывать солнечную энергию и отправлять ее в виде лазерных или микроволн на Землю, где они будут конвертироваться в электричество.

Электростанция в Чунцине займет площадь в 2 гектара, еще на 10 гектарах расположится зона очистки. Буферная зона необходима, поскольку потенциальная вибрация в солнечной батарее может влиять на точность работы микроволнового излучателя. Система управления солнечными батареями в космосе будет очень сложна: необходимо постоянно удерживать цель в одной крошечной точке на Земле. Кроме того, есть риск радиации: люди не должны жить на расстоянии ближе 5 километров от мощной наземной приемной станции.

К концу года в Чунцине планируют начать испытания, к 2030 году получить солнечную электростанцию большой мощности, а еще через пять лет запустить ее в полноценную эксплуатацию. Начнется все с мегаватта энергии, но к 2049 года году комплекс должен выйти на гигаваттную мощность, сравнявшись с крупнейшим ядерным реактором Китая.

По некоторым сведениям, идею солнечной энергии космического базирования рассматривают и в других странах. Так, в американской армии считают, что ее можно было бы использовать для питания беспилотных летательных аппаратов и удаленных военных аванпостов. А британское космическое агентство в прошлом году заказало технико-экономическое обоснование концепции, придя к выводу, что быстрое снижение стоимости запусков ракет довольно скоро сделает ее реальным способом сократить выбросы углекислого газа." (https://newizv.ru/news/tech/19-08-2021/po-zavetam-ayzeka-azimova-kitay-zapuskaet-v-kosmos-kompleks-solnechnyh-batarey)


Видимо, они там всё-таки планируют использовать фокусировку солнечного излучения на солнечные панели, чтобы сэкономить на последних.
В статье "Космические электростанции ("Наука и техника No11/2010, Выпуски 11-2010, https://books.google.ru/books?id=3Q5-AgAAQBAJ&pg=PA21&lpg=PA21&dq=фокусировка+света+на+солнечные+панели+космической+электростанции&source=bl&ots=D0BFj04_Tv&sig=ACfU3U24qNFykSO4QtUInedi5opANVo9Jg&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwiF7My6oN70AhV2AhAIHQPIAmMQ6AF6BAglEAM#v=onepage&q=%D1%84%D0%BE%D0%BA%D1%83%D1%81%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0%20%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%B0%20%D0%BD%D0%B0%20%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BF%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B8&f=false ) тоже рассматривается фокусировка.
  Видимо, китайцы как-то решили проблему перегрева солнечных батарей из-за фокусировки на них большой мощности. Подозреваю, что сделали термостойкие солнечные батареи. Так в статье 2014 года  "Некоторые проекты использования солнечной энергии в электроэнергетике@ (Авторы: Р. Воробьев, З. Прохорова, https://books.google.ru/books?id=PGoqDgAAQBAJ&pg=PA6&lpg=PA6&dq=температуростойкие+солнечные+батареи&source=bl&ots=CKQ19hkGNr&sig=ACfU3U0CRyQgvf3zx4F649aC5njiOMCeHA&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwiQiqzOm970AhXioosKHUeuAxEQ6AF6BAgkEAM#v=onepage&q=%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B8&f=false ) рассказывается о возможности создания термостойких батарей на основе арсенида галлия с рабочей температурой до 250 градусов Цельсия (при кпд в 37%).
  Ну вот решил рассчитать со скольких квадратных метров можно сфокусировать на квадратный метр солнечной батареи из такого материала так, чтобы не было перегрева батареи. Воспользовался законом Стефана-Больцмана P = SεσT^4, для плотности мощности излучения чёрного тела (https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/242318).  sigma=5,6704 10^{-8} Дж • с-1 • м-2 • К-4 (грубо положил, что солнечную батарею можно считать чёрной).
  Тогда по этому закону при температуре 250 градусов Цельсия (или 250+273 =523 градусов кельвина) квадратный метр солнечной батареи будет излучать 5,6704 10^{-8}*523^4 = 8112 ват. Значит, столько же энергии он, без ущёрба для работы, может на себя поглощать от Солнца и переводя в тепло. Но переводится в тепло не всё. Ведь кпд = 37% и переводится в тепло лишь 100-37=63%. Т.е. отношение допустимой падающая солнечной мощность к мощности переводимой в тепло будет равно 100/63 =1,587.Поэтому допустимая падающая мощность на квадратный метр нашей солнечной батареи равна 8112*1,367= 11089 ват = 11,089 кВт.
    Если бы на каждый метр (перпендикулярный солнечному излучению) падал бы киловатт, то на наш квадратный метр солнечной батареи было бы допустимо сфокусировать свет с 11,089 квадратных метров. Но т.к. на квадратный метр падает 1,367 кВт (https://www.kippzonen.com/Download/672/Solar-Energy-Guide-Russian), то максимальная допустимая площадь с которой идёт фокусировка в 1,367 раз меньше. Т.е. 11,089/1,367 = 8,112 квадратных метра.
  Не больно много, но и не мало.  Но если на солнечные батареи приделать тонюсенькие (т.е. лёгкие) алюминиевые радиаторы, то теплоотдачу благодаря излучению можно увеличить в разы и без сильного увеличения веса. Что во столько же раз позволит увеличить и максимальную площадь с которой можно фокусировать свет на квадратный метр солнечной батареи. Что будет уже прилично - приведёт к сокращению в десятки раз расходы на доставку на орбиту фотоэлементов т.к., из-за фокусировки, их понадобится в десятки раз меньше.
  Может, китайцы смогли чуть повысить максимальную температуру. Эта максимально допустимая площадь очень быстро растёт с температурой: по формуле  8,112 ((273+t)/523)^4, где t - температура в Цельсиях. Скажем, если это 300 градусов, а не 250, как в расчете, то максимальная площадь (это без учёта охлаждающих радиаторов) с которой можно фокусировать на квадратный метр батарей будет уже  8,112 ((273+300)/523)^4 = 11,7 квадратных метра. А если 350 градусов, то 16,3 квадратных метра. А если 400, то 22,2 квадратных метра.

 
  Так подозреваю, что китайцы, начали строить солнечную орбитальную электростанцию сейчас ещё убыточную - для отработки технологии. Т.к. с Земли запускать ещё слишком дорого. Но т.к. в 2040 г. они уже планируют базу на Луне создать, то, предполагаю, что они надеются, что к тому времени они начнут таскать основной материал для этой солнечной электростанции уже оттуда (и станция станет рентабельной). Плюс, к тому же, где-то в той же перспективе маячит появление космического лифта с Земли (тем более - с луны).

Цитата: Alexeyy от декабря 11, 2021, 20:27:30
............
Хорошо понимаю о чём Вы говорите. Именно, что не порвёт при  наивысшем теоретически возможном пределе прочности (с большим запасом). Посмотрите, наконец, хотя бы Википедию или цитату из неё в 31 сообщении.

.............
  Уже 3-й раз пишу, что эта проблема (недавно) решена (выше приводил ссылку).

Таки не понимаете... ^-^
http://innotechnews.com/innovations/721-kosmicheskij-lift-osnovnye-problemy
По некоторым оценкам, трос космического лифта должен иметь прочность более 130 ГПа. Для сравнения, кевлар достигает уровня 4 ГПа, прочнейшие виды стали - всего 5 ГПа. Теоретически, углеродные нанотрубки могут иметь прочность нужной величины (вплоть до 300 ГПа), однако на практике достигнуто лишь около 50 ГПа (и 99 ГПа в одном из экспериментов). При этом технологии изготовления длинных нанотрубок - а тем более плетения из них тросов - остаются в самом зачаточном состоянии.

Даже один из самых больших энтузиастов космических лифтов, физик Дэвид Аппель (David Appell), ведущий несколько связанных с этой темой проектов, как-то признался: «Можно ли быть уверенным, что когда-нибудь удастся создать из нанотрубок структуру размерами 100 тыс. км? К сожалению, ответить на этот вопрос пока не может никто».

..........
Ничего не решено. Микрометеориты и тяжёлые ядра солнечных и галактических космических лучей довольно быстро и со стопроцентной гарантией убивают обыкновенную (круглого сечения) верёвочку длиной в десятки тысяч километров нагруженную растягивающими напряжениями на порядки сильнее чем стальной трос свободно опущенный в пучину морскую на 9 километров (оборвётся под своим весом). 

Цитата: Метвед от декабря 12, 2021, 21:03:41Теоретически, углеродные нанотрубки могут иметь прочность нужной величины

Вы сами себе противоречите:

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36не существует даже теоретически материала способного выдержать механические напряжения в этом самом лифте

А проблема - есть. Согласен. К её решению подошли вплотную: "Космический лифт будет экономически оправдан, если можно будет производить в промышленных масштабах за разумную цену трос ... прочностью около 65—120 гигапаскалей. ... Удалось выйти на показатель в 98,9 ГПа" (https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт);   "...в конструкции космического лифта Эдвардса используется материал кабеля с пределом прочности на разрыв не менее 100 гигапаскалей . [2]" (https://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator)
  Китайцы считают, что нужный по прочности материал уже получили: "Китайские ученые, работающие над решением проблемы в лабораториях Университета Цинхуа, утверждают, что сумели синтезировать нужный материал. Он имеет в основе так называемые углеродные трубки." (2018, https://itcrumbs.ru/material-dlya-kosmicheskogo-lifta_37510 ).

В сообщении 22 и 23 я оценивал эффективность космических солнечных батарей при наличии фокусировки и получил, что при фокусировке в 100 раз (если бы батареи выдержали бы перегрев) уже при существующих средствах доставки грузов на орбиту орбитальная солнечная батарея может потягаться, по себестоимости, с земной.
  В сообщении 36 показал, что первые мне попавшиеся в интернете теплостойкие батареи (250 градусов) без радиатора выдерживают фокусировку в 8,112 раз без критического перегрева. С тонюсеньким, алюминиевым радиатором (который не критично много весит), думаю, вполне реально увеличить площадь теплоотдачи в раза 4. Скорее всего, можно даже много больше - с использованием тонюсеньких (т.е. очень лёгких), алюминиевых тепловых трубок. В тепловых трубках скорость теплопроводности может быть сопоставима со скоростью звука в газе (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Тепловая_трубка). Их сейчас для охлаждения процев компьютера стали использовать. Ну пусть хотя бы в 4 раза. Тогда получается, что, без перегрева фотоэлемента можно концентрировать свет в 8,112*4 = 32,5 раз. Что, ещё примерно, в 3 раза меньше необходимых, оценённых выше мной 100 раз.
  Но уже даже это находится, примерно, в пределах земных возможностей без использования космического лифта. Например, в сообщении 26 приводил ссылку на разрабатываемый сейчас американский стартам с кольцевым разгоном (не хрупкого) груза и с запуском его в космос как из пушки. Сейчас они успешно делают суборбитальные запуски. На основе чего говорят, что после того, как увеличат конструкцию и перейдут к орбитальным запускам, то стоимость получится как раз в 3 раза ниже нынешней стоимости запусков с помощью космических кораблей.
  Возможно так же дальнейшее облегчение солнечных батарей. Возможно повышение температуростойкости. Как приводил расчет в сообщении 36 - повышение температуры с 250 до 350 градусов приведёт к увеличению теплоотдачи (соответственно, и степени фокусировки) в 2 раза. Плюс охлаждением с помощью тепловых трубок ещё в разы, наверняка, можно увеличить площадь теплоотдачи, без увеличение веса.
  Китайцы, конечно, уже проработали все варианты детально. Не исключал бы, что они уже рассчитывают, что даже при имеющихся технологиях в уже строящейся ими сейчас системе получат космические солнечные батареи не менее эффективными, чем земные.

Вы таки почитайте по ссылке... ^-^ не существует даже теоретически (!)  материала способного выдержать потребные для длительной и безопасной (!) работы космического лифта для Земли (!) нагрузки.  Есть такая штука как запас прочности который абсолютно необходим в абсолютно любой конструкции способной упасть с огромной высоты с масштабными пиротехническими эффектами.
Вот даже взять обыкновенный пассажирский самолёт, не предназначенный ни для каких резких эволюций со значительными перегрузками. Какой по Вашему там запас прочности общий и наиболее ответственных частей?  А тут не самолёт а многотонная кишка  длиной в десятки тысяч километров при падении с огромной высоты развивающая скорость значительно выше первой космической...в общем, космические лифты в обозримом будущем не появятся железобетонно, даже у небольших астероидов и планетоидов где теоретически их можно сделать. 

Цитата: Метвед от декабря 13, 2021, 13:11:11Вы таки почитайте по ссылке...  не существует даже теоретически (!)  материала способного выдержать потребные для длительной и безопасной (!) работы космического лифта для Земли (!) нагрузки. 

Не правда. Там слово "теоретически" используется, в отношении космического лифта с Земли, только один раз и в соответствующей фразе ничего не говорится о теоретической невозможности такого лифта, а как раз говорится, что прочность нужной величины, теоретически, достижима: "По некоторым оценкам, трос космического лифта должен иметь прочность более 130 ГПа. ... Теоретически, углеродные нанотрубки могут иметь прочность нужной величины (вплоть до 300 ГПа)".
  Запас прочности, согласен - нужен.

Цитата: Alexeyy от декабря 13, 2021, 15:20:42

Цитата: Метвед от декабря 13, 2021, 13:11:11Вы таки почитайте по ссылке...  не существует даже теоретически (!)  материала способного выдержать потребные для длительной и безопасной (!) работы космического лифта для Земли (!) нагрузки.

Не правда. Там слово "теоретически" используется, в отношении космического лифта с Земли, только один раз и в соответствующей фразе ничего не говорится о теоретической невозможности такого лифта, а как раз говорится, что прочность нужной величины, теоретически, достижима: "По некоторым оценкам, трос космического лифта должен иметь прочность более 130 ГПа. ... Теоретически, углеродные нанотрубки могут иметь прочность нужной величины (вплоть до 300 ГПа)".
  Запас прочности, согласен - нужен.

"По некоторым оценкам" - доказательство из разряда "мамой клянусь"  ^-^
Углеродные нанотрубки имеют наноразмеры. Этим всё сказано.  Там по ссылке сказано - не существует технологий изготовления из углеродных нанотрубок троса длиной сто тысяч километров.  Даже 5 сантиметров - и то нету. И причина указана. Она банальна. На макроуровне физически невозможно добиться идеальной упорядоченности кристаллической структуры любого материала.  А без этого, теоретический предел прочности недостижим даже близко.   По сути, вчёные пропихивающие эти нанотрубки беззастенчиво лгут. Денег алчут, как Ходжа Насреддин. Вы нам дайте 5 тыщ таньга золотом и ишака впридачу сейчас а Коран тот ишак будет читать наизусть через 30 лет.  Нет ничего сложного сделать микро или даже нанообъект с идеальной (бездефектной) кристаллической структурой (оно само делается, причём быстро).  Проблема сделать макрообъект с такой идеальной бездефектной структурой и ещё бОльшая проблема эту идеальную бездефектность поддерживать, особенно в космосе.
....
Но допустим, пусть вот прямо здесь ипрямо сейчас на складе лежит 100 000 000 метров троса с теоретическим пределом прочности для углеродных нанотрубок. Что, можно взять и залудить из него космический лифт?  Читаем по ссылке далее и понимаем - фиг... ;)

Согласен: большие проблемы, конечно, есть...

Цитата: Метвед от декабря 13, 2021, 16:14:34Там по ссылке сказано - не существует технологий изготовления из углеродных нанотрубок троса длиной сто тысяч километров. 

Это не начит, что есть теоретический запрет на нужную для космического лифта прочность. Если бы Вы внимательнее читали, то увидели бы, что я выше как раз и говорил, что таких технолонгий нет (сообщение 31).

Цитата: Метвед от декабря 13, 2021, 16:14:34Даже 5 сантиметров - и то нету.

Вообще-то уже вырастили гораздо более длинные нанотрубки. Например "Ученым уже удавалось вырастить отдельные углеродные нанотрубки, длина которых составляет приблизительно 50 сантиметров." (https://www.atomic-energy.ru/news/2020/11/16/108832). Где-то читал, что сейчас вырастили уже до нескольких метров.

Цитата: Метвед от декабря 13, 2021, 16:14:34А без этого, теоретический предел прочности недостижим даже близко.

Согласен. Но это не значит, что

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36не существует даже теоретически материала способного выдержать механические напряжения в этом самом лифте

Запас прочности ну хоть троса для банального лифта в жилом доме возьмите - и всё...даже теоретически - не получается  ^-^
Вот почему там не трёхмиллиметровый тросик запросто выдерживающий вес лифтовой кабины с четырьмя тушками по 80 кило?
..................
В общем, все прожекты космических лифтов (даже не для Земли а для маленьких и лёгких планетоидов) - мудовые рыдания.  Их авторы это прекрасно понимают (!) но не в силах отказаться от халявы которая как известна священна  ;D

Цитата: Метвед от декабря 15, 2021, 06:38:35.даже теоретически - не получается

Можете привести ссылку в котором излагается результат иследования в котором полказано, что теоретически - не получается?

Ну сложите 2 плюс 2 наконец...ещё сиракузский тиран Дионисий наглядно и крайне доходчиво показал своему завистнику Дамоклу зачем нужен запас прочности  ^-^ Притча "Дамоклов меч"... Не всё то виндоуз что висит  O0

Два плюс два тут не получится: тут нужен точный расчёт.
  Если пренебречь весом поднимаемого груза и дополнительным натяжением, воникающим за счёт преодоления грузом трения о воздух и пренебречь необходимостью запаса прочности, то точный расчёт для минимальной прочности на разрыв даёт значение 19 200 МПа 19 ГПа (см. https://otvetus.com/kakoy-predel-prochnosti-trebuetsya-dlya-kabelya-kosmicheskogo-lifta-122118).
   Тогда как, как мы знаем, максимально возможная прочность, которую могут дать нанотрубки - это 300 ГПа. Т.е. она больше в 300/19 = 15,9 раз. По-моему, это - очень приличный запас.
  Конечно, если не делать упомянутых упрощений, то цифра получится меньше. Но если их учесть - то получится уже совсем не два плюс два.  Английская Википедия пишет, что в лифте Эдвардса  100 гигапаскалей - уже может быть достаточно (ссылается при этом на http://www.niac.usra.edu/studies/521Edwards.html).
  А откуда информация о теоретической невозможности пострйки космического лифта с Земли у Вас?
  Или оттуда же откуда и информация о невозможности испольования в космосе 100-кратной фокусировки на солнечную батарею из-за её перегрева?

Цитата: Alexeyy от декабря 15, 2021, 13:51:50
Два плюс два тут не получится: тут нужен точный расчёт.
  Если пренебречь весом поднимаемого груза и дополнительным натяжением, воникающим за счёт преодоления грузом трения о воздух и пренебречь необходимостью запаса прочности, то точный расчёт для минимальной прочности на разрыв даёт значение 19 200 МПа 19 ГПа (см. https://otvetus.com/kakoy-predel-prochnosti-trebuetsya-dlya-kabelya-kosmicheskogo-lifta-122118).
   Тогда как, как мы знаем, максимально возможная прочность, которую могут дать нанотрубки - это 300 ГПа. Т.е. она больше в 300/19 = 15,9 раз. По-моему, это - очень приличный запас.
  Конечно, если не делать упомянутых упрощений, то цифра получится меньше. Но если их учесть - то получится уже совсем не два плюс два.  Английская Википедия пишет, что в лифте Эдвардса  100 гигапаскалей - уже может быть достаточно (ссылается при этом на http://www.niac.usra.edu/studies/521Edwards.html).
  А откуда информация о теоретической невозможности пострйки космического лифта с Земли у Вас?
  Или оттуда же откуда и информация о невозможности испольования в космосе 100-кратной фокусировки на солнечную батарею из-за её перегрева?

Что-то Ваша ссылка не фурычит чтобы  расчёт проверить  ;) нюхом чую, там целый табун сферических коней в вакууме.
..............
Без фокусировки, температура АЧТ на расстоянии 1 а.е. от Солнца, больше 100 градусов Цельсия.  Панели солнечных батарей близки к АЧТ (поглощают почти весь падающий поток солнечного излучения).  В космосе, нет охлаждающей воды из водопровода коей охлаждают  фотопреобразователи наклеенные на медный теплоотвод в лаборатории на Земле.  Натурально, прокачивают воду через медный теплоотвод.  Причём именно что в лаборатории...в реальных наземных СЭС никогда не используются такие технические решения, потому что дешевле просто увеличить площадь обычных СБ чем городить весь этот огород с фокусировкой и охлаждением.

Чуть ниже - привожу оттуда текст (этот текст - автоматический перевод с английского). Критическое напряжение, при котором происходит разрыв космического троса, зависит от плотности.  Выше приведённая цифра 19 ГПа взята для плотности титана (4500 м3 /кг). Что, по порядку, совпадает с оценками (см. Википедию) плотности троса для космического лифта как плотности графита (2 250 м3 /кг). Если же взять эту последнюю плотность, то оценка для максимального напряжения (без учёта дополнительной нагрузкой, создаваемой перемещаемым грузом и без учёта запаса прочности) будет и того меньше в 4500/2250 = 2 раза. Т.е. 9 ГПа.

"Хорошо, так давайте посмотрим, что говорит нам математика, и тогда мы решим, если это возможно. Все мои расчеты будут исходить из того, что вам нужен одноступенчатый лифт, который выходит на орбиту, и не дальше. Я также предполагаю, что гравитационное ускорение постоянно на всем пути до орбиты. Это потому, что это сделает расчет намного проще и даст нам решение, которое является очень хорошим приближением

Таким образом, напряжение в верхней части кабеля будет представлять собой нагрузку на кабель, разделенную на площадь кабеля. Согласно определению стресса

σ = (усилие) / (площадь поперечного сечения кабеля) = F / A

Сила в кабеле - это сила гравитации, необходимая для поддержки нагрузки, плюс сила, необходимая для ускорения нагрузки. Если нагрузка движется очень быстро, это также включает сопротивление воздуха

F = M * g + M * a = M (g + a)

Где М - масса, g - гравитационное ускорение. Масса груза будет определяться общей массой кабеля плюс масса всего, что вы поднимаете. Поскольку масса того, что мы поднимаем, будет параметром, нам нужно только рассчитать массу кабеля. Если мы приблизим массу кабеля в виде сплошного цилиндра, мы получим

Масса кабеля = Mc = (Объем кабеля) * (Плотность кабеля) = V * ρ

Объем цилиндра - это площадь его поперечного сечения, умноженная на его длину.

Mc = A * L * ρ

Где L - длина кабеля. Если мы называем массу того, что вы поднимаете Меня, то, используя подстановку в наших уравнениях, мы находим

σ = (A * L * ρ + Me) (g + a) / A

Используя это уравнение, мы можем определить, насколько прочным должен быть кабель. Но так как это уравнение содержит много вещей для оптимизации, давайте рассмотрим самый простой случай. Для этого случая давайте представим, что нагрузка довольно мала по сравнению с массой кабеля, и мы очень медленно ускоряем наш лифт, достигая максимальной скорости, когда сопротивление воздуха незначительно. Это не идеальные условия для космического лифта, но они дают нам хорошее представление о силе, которую наш материал должен иметь как минимум. Исходя из этих предположений, мы можем уменьшить наше уравнение до

σ = (A * L * ρ + 0) (g + 0) / A

Теперь мы можем отменить область. (Это интересно, потому что говорит нам, что толщина кабеля не имеет значения). Если мы напишем это с точки зрения отношения прочности к весу, мы получим

σ = L * ρ * g

Итак, теперь давайте решим, насколько это возможно. Мы можем использовать высоту Международной космической станции в качестве длины кабеля. На орбите достигает 435 км. Сначала давайте рассмотрим титан, поскольку он имеет самое высокое отношение прочности на разрыв к массе из всех металлов. Титан имеет предел текучести 225 МПа и плотность 4500 м 3 / кг. Эти числа дают нам отношение TS к плотности

σ = L * g * ρ = (435 000) * (9,81) * 4500 = 1,90 x 10 ^ 10 Па = 19 200 МПа

это намного выше, чем предел текучести титана, поэтому давайте посмотрим, может ли кевлар работать лучше. В тканой форме кевлар может иметь предел текучести до 3620 МПа и до 1350 кг / м ^ 3. Повторяя расчет, прежде чем мы получим

σ = 5755 МПа" (https://otvetus.com/kakoy-predel-prochnosti-trebuetsya-dlya-kabelya-kosmicheskogo-lifta-122118)


Оценки же предельного напряжения троса космического лифта, приводимого в Википедии - это уже с учётом разных моделей работы лифта (с учётом веса груза, трения, с учётом запаса по прочности, для разных вариантов рентабельности): " Космический лифт будет экономически оправдан, если можно будет производить в промышленных масштабах за разумную цену трос плотности, сравнимой с графитом, и прочностью около 65—120 гигапаскалей." (https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт).
  Именно поэтому китайцы, как приводил ссылку выше, и заявили, что уже достигнут предел необходимой прочности нанотрубок для космического лифта с Земли.

В сообщении 38 я уже приводил резюме по проделанной мной оценке по допустимой степени фокусировки в космосе с учётом охлаждения благодаря тепловому излучению (и с использованием тепловых трубок, а так же с использованием стойких к температуре панелей). 100-кратная фокусировка - вполне допустима. И это делает на уровне реального, то, что космическая солнечная электростанция будет выгодной даже при нынешних технологиях вывода грузов на орбиту.
  Солнечная батарея поглощает, практически, 100% солнечного света, но переводится в нагрев - меньше: за вычетом кпд (остальное - уносится проводами с током).
   В земных солнечных электростанциях на солнечных батареях не используют солнечный концентратор потому, что используются солнечные батареи относительно дешёвые (в космосе же будут использоваться более дорогие термостойкие и более дорогие потому, что вывод в космос - более дорог). А так же потому, что на Земле система фокусировки - дороже, чем в космосе. Т.к. это - громоздкая, тяжёлая и очень прочная система (которая должна быть устойчивой к мощным ветровым нагрузкам). К тому же система, снабжённая удораживающим механизмом постоянного поворота в направлении солнца.
  В космосе же солнечный концентратор может иметь толщину всего в доли миллиметра и не нужна система поворота (т.к. он просто будет вращаться вокруг своей оси с частотой один оборот в сутки и, поэтому, будет постоянно повёрнут в сторону Солнца без затрат, как на Земле).

В космосе,  никакие тепловые трубки работать сами по себе не будут, там возможен только радиационный теплоотвод. Допустим, Вы отвели тепло от фотопреобразователя (посредством тепловой трубки или более традиционно, посредством воды прокачиваемой через медный теплоотвод).  На Земле всё просто, вокруг огромная масса вещества готового это тепло принять (атмосфера, гидросфера и т.д.) а в космосе это тепло надо излучать в безответные глубины Метагалактики, и это - проблема! Практически, Вы не можете сделать площадь этого излучателя существенно меньше чем площадь традиционных панелей СБ без всяких концентраторов, тепловых трубок и прочей херни.  При этом, Вам нужно обеспечить бесперебойную работу Вашего радиатора (заполненного циркулирующим под давлением теплоносителем в газовой или в жидкой фазе) в условиях вероятного пробоя его огромной поверхности микрометеоритами...в общем, благоглупости всё это,  дорого и бессмысленно.

По поводу "расчёта троса космического лифта" - как я и предполагал, он неверен в корне  ;)
"Итак, теперь давайте решим, насколько это возможно. Мы можем использовать высоту Международной космической станции в качестве длины кабеля."
Космический лифт для Земли должен быть значительно выше ГСО...   порядка сотни тысяч километров. Верёвочка то должна быть закреплена каким-то образом на Земле и растянута. То есть, нужен массивный противовес на огромном удалении от Земли. И даже в этом случае "школьный" расчёт - мудовые рыдания...

Да: на это я что-то не обратил внимание в тех расчётах, что там для орбиты космического корабля расчёт был проведён и, поэтому, там результат получился заниженным.
  Высота противовеса (длина троса) должна быть равна высоте геостационарной  орбите (h=35786 м. - см. https://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator) - орбите на которой частота вращения противовеса будет такой же, как и частота вращения Земли (и, поэтому, трос будет всё время находиться в одной точке над поверхностью Земли).
  Ну давайте рассчитаем натяжение троса в самой верхней точке (для простоты, положим, что он имеет одинаковую толщину)  На единицу длины dl троса, на единицу площади троса действует сила в соответствии со всемирным законом тяготения Ньютона: G*M*ro*dl/r^2, где G =6,67430(15)•10−11 м³/(кг•с²) - гравитационная постоянная, M=5,972e24  кг.- масса Земли, r - расстояние от центра Земли до точки троса, ro =2 250 м3/кг- плотность троса (взята плотность графита, как это полагается в Википедии в статье по космическому лифту).
  Суммарная сила, действующая на верхнюю точку троса, на единицу его площади, получается интегрированием этой величины от r=R до r=R+h, где R=6371000 м - радиус Земли. Определённый интеграл от этой величины даёт для натяжения троса G*M*ro/2*{1/R+1/(R+h)}.  Подстановка значений даёт 140,4 ГПа. Прилично. Но это не учитывает то, что чем ниже тем трос можно сделать меньшей толщины.  Если бы сила тяжести падала с высотой линейно, то линейно с высотой должна бы была расти и толщина троса от ноля снизу до максимума сверху. Это означает, что тогда бы вычисленную силу натяжения нужно поделить на 2 и тогда получается 70,2 ГПа. Но сила тяжести падает с высотой быстрее, чем линейно. Поэтому учёт этого ещё больше уменьшит последнюю величину. Наверняка, не на один десяток процентов (но это - сложный расчёт). Наверняка будет не больше 60 ГПа (что меньше предельно возможного натяжения нанотрубок 300 ГПа в 5 раз - очень прилично).
  100 ГПа, приводимые в Википедии - все эти нюансы уже учитывает и учитывает сопротивление воздуху поднимающегося груза и запас на прочность (весом груза можно пренебречь, если он много меньше веса каната - 8500 тонн по https://habr.com/ru/post/412157/).

Нет, длина троса должна быть значительно больше чем расстояние от поверхности Земли до ГСО. Трос должен быть растянут подобно праще, то есть, та его часть какая дальше ГСО должна двигаться с большой сверхорбитальной скоростью.  Всё там давно посчитано, и не на уровне школьных формул из педивикии...надо просто найти.  Однако,  в любом, абсолютно любом варианте расчёта конструкция получается нереализуемой в принципе, даже при наличии на складе 100 000 км троса с прочностью  300 ГПа.
Причины - динамическая неустойчивость (на эту верёвочку будут действовать переменные силы огромной величины приложенные к ней сложным образом), ну и дислокации само собой (идеальный, строго упорядоченный, бездефектный материал под действием космических лучей и микрометеоритов очень быстро перестанет быть таковым, со всеми вытекающими).

Освоение космоса со временем (если люди не вымрут как мамонты и не эволюционируют обратно в настоящие звери) состоится, но совершенно точно не теми архаичными технологиями какие доступны нам.  Тащить в космос земное мясо кишки и слизь бессмысленно,  материальный носитель разума и сознания нужен куда более стойкий к неблагоприятным факторам космоса.   А это дело по любому не близкого будущего.

Цитата: Метвед от декабря 16, 2021, 16:56:49Нет, длина троса должна быть значительно больше чем расстояние от поверхности Земли до ГСО. Трос должен быть растянут подобно праще, то есть, та его часть какая дальше ГСО должна двигаться с большой сверхорбитальной скоростью.  Всё там давно посчитано, и не на уровне школьных формул из педивикии...надо просто найти. 

Вы сами себе противоречите: с теоретическими рассчётами - не знакомы, но утверждаете, что космический лифт невозможен даже теоретически; и при этом ещё утверждаете, что это понять - всё равно, что "два плюс два", но при этом утверждаете, по сути, прямо противоположное (с чем согласен) - что школьные расчёты - не годятся (т.е. не "два плюс два").

Цитата: Alexeyy от декабря 16, 2021, 18:22:23
.............
Вы сами себе противоречите: с теоретическими рассчётами - не знакомы, но утверждаете, что космический лифт невозможен даже теоретически; и при этом ещё утверждаете, что это понять - всё равно, что "два плюс два", но при этом утверждаете, по сути, прямо противоположное (с чем согласен) - что школьные расчёты - не годятся (т.е. не "два плюс два").

Да почему не знаком.   Это же не квантЫ.  Классическая физика,  ничего более.  Но школьные расчёты действительно не годятся.  Физфак универа, 2 курс. И не раздолбай-троешник само собой.  Добротный материал для курсовой.
...........
Самая эпичная часть расчёта, это  обрыв (в произвольном месте).  Вы представляете хотя бы примерно какова плотность упругой энергии в этой верёвочке?  Как она будет переходить в другие формы энергии  когда верёвочка оборвётся?   ^-^

Прилично, конечно. Для теоретического расчёта оптимальных параметров не нужно вычислять как она будет переходить в другие формы при обрыве: для того он и нужен, чтобы не переходила.

Цитата: Метвед от декабря 17, 2021, 15:31:36

Цитата: Alexeyy от декабря 16, 2021, 18:22:23
.............
Вы сами себе противоречите: с теоретическими рассчётами - не знакомы...

Да почему не знаком.  ..

Потому, что Вы почти прямо сами об этом сказали (сообщение 52: "...надо просто найти") и потому, что не можете привести (найти) ни одной ссылки на источник (или хотя бы на его комментарий; в котором бы была доказана теоретическая невозможность космического лифта). Кроме того, это видно из диалога: в нём видно, что не оперируете расчётными данными из источника и даже не понимали, что приводимые в Википедии цифры по предельному напряжению - это с запасом на прочность.
  Кстати, выше привёл формулу для критического, стационарного натяжения с опечаткой: забил минус между членами (и где-то ещё ляпнул при вычислении).  По ней получается, что при высоте даже в h=100 000 000 м. это критическое напряжение (G*M*ro/2*(1/R-1/(R+h)) - без учёта веса, скорости груза и запаса на прочность) должно быть равно не больше 66,1 ГПа. А для геостационарной орбиты (h=35 786 000 м.) оно чуть меньше - 59,7 ГПа. Напомню, что это расчитано без учёта того, что требуемая толщина троса с высотой расёт медленнее, чем линейно. А она расёт медленнее (т.к. гравитация падает с высотой - не линейно) и, поэтому более точный расчёт даст более низкое значение. Наверняка, не больше 50 ГПа.

Интересно, а эти проекты учитывают работы по выведению на геостационарную орбиту всего необходимого объёма и массы троса для космического лифта?

Он (трос) сколько будет весить и какой объём занимать?

По частям будут трос выводить на орбиту, а потом на орбите сращивать?

Где будут временно храниться куски троса?

Кто и как будет проводить работы по сращивания, а затем и по опусканию одного конца троса на поверхность нашей планеты?

Сколько всего потребуется человеко-часов, энергии и пр. для проведения таких работ?

Как защищать будут трос от микроповреждений космическими лучами и от механических повреждений при монтажных работах?

Вес этой защиты учитывается?

Вес вспомогательного монтажного оборудования, жилых модулей и т.д. учитывается в проекте?

Кто-нибудь реально пытался рассчитать стоимость всего этого в деньгах?

Кто будет платить?

Кто будет оплачивать чудовищное количество ракетных пусков и где брать ресурсы на эти пуски?

Кто будет кормить чёртову прорву учёных, инженеров и рабочих, обеспечивающих реализацию такого проекта?

Окупится ли когда-нибудь этот проект экономически?

И это только маленькая толика вопросов, которые мне пришли в голову буквально за пару минут. А если хорошо подумать (часика два, хотя бы), то этих вопросов будет вагон и маленькая тележка...

По https://habr.com/ru/post/412157/) вес каната - 8500 тонн. У "Сатун 5" максимальнвая полезная нагрузка была = 141 тонн (https://ru.wikipedia.org/wiki/Falcon_Heavy). Тогда число полётов - 8500/141 = 60,3 штук. Отправка по космическому лифту стоит дешевле, примерно, во столько же раз (чем нынешними ракетами). Но, думаю, будут отправлять не ракетами, а типа электромагнитными пушками - гораздо быстрее и дешевле (в раза 3 в варианте кольцевого ускорителя: https://topwar.ru/189013-proekt-spinlaunch-na-centrobezhnoj-sile-v-kosmos.html).
  "Стоимость проекта оценивают в $10 млрд [1], при этом доставка грузов подешевеет с $3500 до $25 за 0,45 кг" (https://trends.rbc.ru/trends/innovation/5e01fe9c9a7947eb22a0e083).

Цитата: Alexeyy от декабря 17, 2021, 16:58:01
Прилично, конечно. Для теоретического расчёта оптимальных параметров  ;) для того он и нужен, чтобы не переходила.
.............

Таки надо.  Расчёт космического лифта подразумевает его оптимизацию по ряду параметров, в том числе и в случаях когда "что-то пошло не так". Вам приходилось видеть эпичные последствия обрыва обыкновенного, "земного" буксирного троса? 
https://www.youtube.com/watch?v=maKpIAjTgG8
.........
Я почему говорю что надо сначала найти а не считать с нуля...потому что вопрос изучался давно, людями не понаслышке знакомыми с матфизикой в объёме университетского курса физфака.  И чтобы не изобретать велосипеды и не наступать на грабли крайне желательно хотя бы ознакомиться...

Цитата: Alexeyy от декабря 17, 2021, 20:16:43
По https://habr.com/ru/post/412157/) вес каната - 8500 тонн. У "Сатун 5" максимальнвая полезная нагрузка была = 141 тонн (https://ru.wikipedia.org/wiki/Falcon_Heavy). Тогда число полётов - 8500/141 = 60,3 штук. Отправка по космическому лифту стоит дешевле, примерно, во столько же раз (чем нынешними ракетами). Но, думаю, будут отправлять не ракетами, а типа электромагнитными пушками - гораздо быстрее и дешевле (в раза 3 в варианте кольцевого ускорителя: https://topwar.ru/189013-proekt-spinlaunch-na-centrobezhnoj-sile-v-kosmos.html).
  "Стоимость проекта оценивают в $10 млрд [1], при этом доставка грузов подешевеет с $3500 до $25 за 0,45 кг" (https://trends.rbc.ru/trends/innovation/5e01fe9c9a7947eb22a0e083).

Расчёт неверный. У Сатурна-5 140 тонн полезная нагрузка при выводе на НОО. А космический лифт подразумевает его вывод выше ГСО, но это лишь ничтожная  часть всех потребных для его растяжки энергозатрат...учтите, "дальняя" от Земли часть этой верёвочки весом в несколько тыщ тонн должна двигаться с большой "сверхорбитальной" cкоростью...

Цитата: АrefievPV от декабря 17, 2021, 17:11:19
Интересно, а эти проекты учитывают работы по выведению на геостационарную орбиту всего необходимого объёма и массы троса для космического лифта?

Он (трос) сколько будет весить и какой объём занимать?

По частям будут трос выводить на орбиту, а потом на орбите сращивать?

Где будут временно храниться куски троса?

Кто и как будет проводить работы по сращивания, а затем и по опусканию одного конца троса на поверхность нашей планеты?

Сколько всего потребуется человеко-часов, энергии и пр. для проведения таких работ?

Как защищать будут трос от микроповреждений космическими лучами и от механических повреждений при монтажных работах?

Вес этой защиты учитывается?

Вес вспомогательного монтажного оборудования, жилых модулей и т.д. учитывается в проекте?

Кто-нибудь реально пытался рассчитать стоимость всего этого в деньгах?

Кто будет платить?

Кто будет оплачивать чудовищное количество ракетных пусков и где брать ресурсы на эти пуски?

Кто будет кормить чёртову прорву учёных, инженеров и рабочих, обеспечивающих реализацию такого проекта?

Окупится ли когда-нибудь этот проект экономически?

И это только маленькая толика вопросов, которые мне пришли в голову буквально за пару минут. А если хорошо подумать (часика два, хотя бы), то этих вопросов будет вагон и маленькая тележка...

Вот то-то и оно.  Даже теоретически, при наличии на складе 100 000 километров троса с прочностью 300 ГПа, инженерная задача постройки космического лифта для Земли неразрешима в рамках технологий обозримого будущего.  Даже если положить с прибором на экономику, как было в СССР.  А если не класть с прибором на экономику, то очевидна полнейшая бессмысленность сего прожекта.  Потому что только поддержание технической работоспособности этого "лифта" обойдётся многократно дороже чем ожидаемая выгода (небольшая!) от снижения энергозатрат на выход из гравитационного колодца Земли в сравнении с традиционной ракетой на ХРД. 

Ну вообще-то приведенный перечень трудностей вполне сопоставим с теми, которые были бодро преодолены при  прокладке  трансатлантического кабеля. Отличия -то практически сводятся к 2-3 десятичным порядкам и нынче подобных кабелей разбросано уже много десятков. :)

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 05:46:02
Я почему говорю что надо сначала найти а не считать с нуля...потому что вопрос изучался давно, людями не понаслышке знакомыми с матфизикой в объёме университетского курса физфака.  И чтобы не изобретать велосипеды и не наступать на грабли крайне желательно хотя бы ознакомиться...

В каком-то смысле согласен: крайне желательно хотя бы ознакомиться с уже имеющимися теоретичекими выкладками прежде чем делать вывод о теоретической невозможности космического лифта.

П.С.: Вы правы: учитывать последствия на случай если что-то пойдёт не так - тоже надо (но не думаю, что это принципиально повлияет на длину троса и др. ключевые параметры; но это - тема уже совсем далека от темы этой темы).

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 06:00:19Расчёт неверный. У Сатурна-5 140 тонн полезная нагрузка при выводе на НОО. А космический лифт подразумевает его вывод выше ГСО

Он подразумевает вывод не только выше, но и ниже, где сила тяжести - гораздо выше и затраты на вывод на единицу высоты - гораздо выше, чем на огромных высотах. Поэтому, в качестве оценки, вычисления - годятся. Хотя, Вы, скорее всего, правы в том, что более точное значение будут побольше этой оценки. Но мне бы не хотелось дальше углубляться в эти детали: вообще говоря, это, напрямую, не относится к теме этой темы.

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 06:19:38Вот то-то и оно.  Даже теоретически, при наличии на складе 100 000 километров троса с прочностью 300 ГПа, инженерная задача постройки космического лифта для Земли неразрешима в рамках технологий обозримого будущего. 

Это - голословно: Вы не знакомы с теорией (даи с текущей практикой по этому вопросу).

Цитата: Cow от декабря 18, 2021, 07:04:19
Ну вообще-то приведенный перечень трудностей вполне сопоставим с теми, которые были бодро преодолены при  прокладке  трансатлантического кабеля. Отличия -то практически сводятся к 2-3 десятичным порядкам и нынче подобных кабелей разбросано уже много десятков. :)

Не сопоставим даже близко. Видео про пень влетающий в афедрон внедорожника, курить до просветления.  В космосе, безопасная диссипация упругой энергии этой верёвочки, в случае если "что-то пошло не так",   задача крайне нетривиальная.  Земные способы основанные на силах трения (ну там, повесить на буксирный трос одеяло...) работать не будут.  ;)

Цитата: Alexeyy от декабря 18, 2021, 07:22:30
.................
П.С.: Вы правы: учитывать последствия на случай если что-то пойдёт не так - тоже надо (но не думаю, что это принципиально повлияет на длину троса и др. ключевые параметры; но это - тема уже совсем далека от темы этой темы).

..................
  Он подразумевает вывод не только выше, но и ниже, где сила тяжести - гораздо выше и затраты на вывод на единицу высоты - гораздо выше, чем на огромных высотах. Поэтому, в качестве оценки, вычисления - годятся. Хотя, Вы, скорее всего, правы в том, что более точное значение будут побольше этой оценки. Но мне бы не хотелось дальше углубляться в эти детали: вообще говоря, это, напрямую, не относится к теме этой темы.

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 06:19:38Вот то-то и оно.  Даже теоретически, при наличии на складе 100 000 километров троса с прочностью 300 ГПа, инженерная задача постройки космического лифта для Земли неразрешима в рамках технологий обозримого будущего. 

Это - голословно: Вы не знакомы с теорией (да и с текущей практикой по этому вопросу).

Да почему не знаком. Лет этак 30+ тому в зад я имел интерес к соотв. тематике.  И не на уровне школьных расчётов, а...припоминаю прожект по зондированию мезосферы с НОО посредством зонда опускаемого на длинном сверхпрочном тросе.   Мезосфера, это то что выше стратосферы но ниже чем самая низкая устойчивая околоземная орбита, и в этом диапазоне высот до сей поры как и во времена Вернера фон Брауна и Королёва С.П., возможно лишь кратковременное пребывание зонда подброшенного с Земли ракетой. Пока он пролетает соотв. слои атмосферы подобно булыжнику.  Крылья, аэростаты...тут не работают а движение по околокруговой орбите невозможно вследствие торможения атмосферой. Предлагалось опускать зонд на тонком тросе с НОО. Автор прожекта всё основательно посчитал, всё было у него хорошо, зонд (теоретически) прекрасно
можно было опускать с НОО в эту самую мезосферу...но на вопрос "а что будет с орбитальной частью системы в случае обрыва троса в произвольном месте"  ответить "сходу" увы  не смог  ;D (это были "Циолковские чтения")

  "Вавилонская башня" до ГСО занимательна, как идея разгона грузов за счет торможения вращения Земли. А вот что можно поднимать-опускать по кабелю между кораблем и ионосферой? Можно ли "пригарпунить" энергию джетов?

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 08:17:11

Цитата: Alexeyy от декабря 18, 2021, 07:22:30

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 06:19:38Вот то-то и оно.  Даже теоретически, при наличии на складе 100 000 километров троса с прочностью 300 ГПа, инженерная задача постройки космического лифта для Земли неразрешима в рамках технологий обозримого будущего. 

Это - голословно: Вы не знакомы с теорией (да и с текущей практикой по этому вопросу).

Да почему не знаком. Лет этак 30+ тому в зад я имел интерес к соотв. тематике.  И не на уровне школьных расчётов, а...припоминаю прожект по зондированию мезосферы с НОО посредством зонда опускаемого на длинном сверхпрочном тросе.   Мезосфера, это то что выше стратосферы но ниже чем самая низкая устойчивая околоземная орбита, и в этом диапазоне высот до сей поры как и во времена Вернера фон Брауна и Королёва С.П., возможно лишь кратковременное пребывание зонда подброшенного с Земли ракетой. Пока он пролетает соотв. слои атмосферы подобно булыжнику.  Крылья, аэростаты...тут не работают а движение по околокруговой орбите невозможно вследствие торможения атмосферой. Предлагалось опускать зонд на тонком тросе с НОО. Автор прожекта всё основательно посчитал, всё было у него хорошо, зонд (теоретически) прекрасно
можно было опускать с НОО в эту самую мезосферу...но на вопрос "а что будет с орбитальной частью системы в случае обрыва троса в произвольном месте"  ответить "сходу" увы  не смог  ;D (это были "Циолковские чтения")

Вы сами себе противоречите: трос с околоземной космической орбиты в стратосферу - это не то, что обсуждалось выше в этой теме по космическому лифту с Земли. И уж, тем более, из этого доклада никак не следует теоретическая невозможность космического лифта с Земли. Не только потому, что там расматривался вопрос другой, но и потому, что в нём (докладе), 30 с лишним лет назад, речь о нанотроубках вообще не могла идти в качестве материала для троса. А без знания теории космического лифта с ними связанной (с которой Вы не знакомы) сделать вывод о теоретической невозможности космиеского лифта (с использованием сверхпрочных наноторубок), в принципе, невозможно.

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 07:38:57

Цитата: Cow от декабря 18, 2021, 07:04:19
Ну вообще-то приведенный перечень трудностей вполне сопоставим с теми, которые были бодро преодолены при  прокладке  трансатлантического кабеля. Отличия -то практически сводятся к 2-3 десятичным порядкам и нынче подобных кабелей разбросано уже много десятков. :)

Не сопоставим даже близко.

Местами ДА. Например передача информации по тому кабелю с скоростью 8 знаков в минуту и ныне достигнутый трафик на оптоволокне сильно различаются.  ТОК вот незадача  :D  - в обратную сторону и с точностью  до знака.           

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 07:38:57Видео про пень влетающий в афедрон внедорожника, курить до просветления.

А чО такое афедрон?  И зачем пень преследует внедорожник? И слова афедрон я не знаю.  Ну нет у  меня навыков общения с  индивидам претендующими  на замещение  должностей  ПРОРОКов, демиургов и подобной публикой.  но ежели ссылочку  на ролик подгоните - обещаю посмотреть. :)  А ВАЩЕ публичный призыв к курению экакой штуки может быть правоохренительными органами квалифицирован как реклама наркотиков. Правоприменительная практика уже вполне сложилась. ;D   

Цитата: Метвед от декабря 18, 2021, 07:38:57В космосе, безопасная диссипация упругой энергии этой верёвочки, в случае если "что-то пошло не так",   задача крайне нетривиальная.  Земные способы основанные на силах трения (ну там, повесить на буксирный трос одеяло...) работать не будут.  ;)

Ну  и ладно. Будут развешивать например  трусы. или  портянки. Сам в свое время хорошо приспособился сушить портянки на зеркалах заднего вида. :)

Цитата: василий андреевич от декабря 18, 2021, 08:24:09
  "Вавилонская башня" до ГСО занимательна, как идея разгона грузов за счет торможения вращения Земли. А вот что можно поднимать-опускать по кабелю между кораблем и ионосферой? Можно ли "пригарпунить" энергию джетов?

Ну что там предлагалось поднимать-опускать - научное всякое разное, примерно то же что бывает на ракетах запускаемых километров на сто вверх.  Процессы в мезосфере до сей поры во многом слабо изучены по причине невозможности этого самого, достаточно длительного пребывания зонда на определённой высоте. Ракета летит как булыжник, по баллистической траектории.

Цитата: Alexeyy от декабря 18, 2021, 12:30:47
.............
  Вы сами себе противоречите: трос с околоземной космической орбиты в стратосферу - это не то, что обсуждалось выше в этой теме по космическому лифту с Земли. И уж, тем более, из этого доклада никак не следует теоретическая невозможность космического лифта с Земли. Не только потому, что там расматривался вопрос другой, но и потому, что в нём (докладе), 30 с лишним лет назад, речь о нанотроубках вообще не могла идти в качестве материала для троса. А без знания теории космического лифта с ними связанной (с которой Вы не знакомы) сделать вывод о теоретической невозможности космиеского лифта (с использованием сверхпрочных наноторубок), в принципе, невозможно.

м
Правильно, эта задача на много порядков ПРОЩЕ, всё что нужно для практической реализации этого прожекта давно выпускается серийно и стоит в общем не дорого.  Однако,  даже это не реализовано практически до сего дня (хотя научный интерес был и есть).  ;)
А почему не реализовано - да потому что реализация "в железе" любого прожекта это инженерная задача а инженерам всегда  приходится иметь дело с  граничными условиями в пространстве возможных технических решений   O0
........
Теории космического лифта для Земли не существует в природе.  Такая теория подразумевает решение сложнейшей динамической задачи в общем виде а не частный расчёт для некоторого статического приближения согласно заданным начальным условиям.

Цитата: Метвед от декабря 19, 2021, 08:47:57Теории космического лифта для Земли не существует в природе. 

Вы сами себе противоречите, говоря о теоретическом материале (о его отсутствии):

Цитата: Метвед от декабря 11, 2021, 05:21:36не существует даже теоретически материала способного выдержать механические напряжения в этом самом лифте

Цитата: Метвед от декабря 19, 2021, 08:25:53Ракета летит как булыжник, по баллистической траектории.

Первоначальная задачка: что будет с клубком троса стокилометровой длины на орбите, если два конца освобождены? Развернется ли клубок так, что трос выстроиться вдоль гравитационного вектора?