DE102004007023A1

DE102004007023A1 - Weltraum-Seil

Info

Publication number: DE102004007023A1
Application number: DE102004007023A
Authority: DE
Inventors: Kastriot Merlaku
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2005-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Seil, das von einer Raumstation im Weltraum oder einem Weltraum-Flug-Gerät zur Erde herabgelassen werden kann, ohne dass es unter Eigengewicht abreißt. Das Seil ist auch in der Lage, selbstständig bis zur Stratosphäre hochzusteigen. Dieses Seil kann aus einer Titanlegierung, aus Kevlar-Fasern oder aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen bestehen und ist in bestimmten Abständen mit Luftballons/Gasballons ausgestattet. Sie sind z. B. mit Wasserstoff oder Helium gefüllt. Die Auftriebskraft soll ausreichend sein, um mindestens das Gewicht der Seil-Länge, die sich zwischen benachbarten Ballons befindet, hochheben zu können. Die Gasballons sind zylindrisch oder ringförmig geformt und weisen eine Einführungs-Öffnung in der Mitte, durch die das Seil eingeführt ist, auf. Sie sind an dem Seil fixiert. Auf diese Weise kann das Seil sehr lang gemacht werden und in die Atmosphäre aufsteigen. Ein Ende wird mit dem Satelliten gebunden, der ins All befördert werden soll. Das Seil kann bis tief in die Stratosphäre gespannt werden. Ein Satellit wäre dadurch sehr kostengünstig in den Weltraum gebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Seil, das von einem Raumstation im Weltraum oder einem Weltraum-Flug-Gerät zu Erde herabgelassen werden kann, ohne dass es unter Eigengewicht abreist.

Weltraumfahrt ist eine sehr teuere Angelegenheit. Es wird heutzutage daran gedacht, Gegenstände aus der Erde in der Umlaufbahn mittels eines Seils zu bringen. Die grösste Reißlänge unter den metallischen Werkstoffen besitzen Titanlegierungen mit über 25 km. Unter Reißlänge versteht man jene Länge eines beliebigen Querschnittes, der freihängend unter der Belastung seines Eigengewichtes an der Aufhängung reißen würde. Diese Kenngröße spielt beim Leichtmetallbau eine wichtige Rolle, sowie überall dort, wo große Trägheits- und Fliehkräfte angreifen, wie etwa bei Luftschrauben, Verdichterschaufeln oder Pleuelstangen. Für die Beförderung der Gegenstände in dem Weltraum, ist ein Seil notwendig, der länger als 25 km ist. Ausserdem, soll das Seil ein Gegenstand/Gewicht heben können. Leider reicht die Festigkeit der heutigen Materialien nicht aus, um in solchen Höhen Gegenstände in der Umlaufbahn zu ziehen.

Der in den Patentansprüchen 1 bis 24 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Seil so zu konstruieren, dass ihr eigenes Gewicht zumindest in der Atmosphäre neutralisiert werden kann, dass es länger als 25 km gemacht werden kann und damit auch ein Last oder ein Satellit im Weltraum senkrecht gehoben werden kann.

Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 24 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung sind:

– es können Gegenstände, wie z.B. Satelliten kostengünstig in die Umlaufbahn, oder zu den Reparaturzwecken zurück zu Erde gebracht werden,
– damit können Sonnensegel aus dem Weltraum Energie zu Erde liefern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 4 erläutert. Es zeigen:
1 ein Seil, dass mit zylindrischen Luft-/Gasballons ausgestattet ist,
2 ein Seil, dass aus Nanorörchen besteht,
3 das Seil, das mit eine Umlaufbahn-Rakette gekoppelt ist,
4 das Seil mit Luftballons, die an Zusatzseile angebracht sind,
5 den Aufbau des ringförmigen Luftballons.
Dieses Seil 1 besteht aus einer Titanlegierung und ist in bestimmten Abständen mit Luftballons/Gasballons 2 ausgestattet. Die Luft- oder Gasballone sind z.B. alle 100 m an dem Seil gekoppelt. Sie sind mit Wasserstoff oder Helium (oder anderes leichtes Gas) gefüllt. Die Auftriebskraft soll ausreichend sein, um mindestens das Gewicht der Seil-Länge, die zwischen benachbarten Ballons sich befindet, hochheben zu können. Die Gasballons sind zylindrisch geformt und weisen eine Einführungs-Öffnung 3 in der Mitte, durch den das Seil eingeführt ist. Der Luft- oder Gasballon ist an dem Seil fixiert. Auf diese Weise kann das Seil sehr lang gemacht werden und in die Atmosphäre aufsteigen. Ein Ende wird mit dem Satelliten 4 gebunden, der ins All befördert werden soll. Das andere Ende wird mit einem grösserem Gasballon 5 gebunden. Dieser Gasballon ist extrem leicht gebaut. Er ist auch stark dehnbar. Der Wasserstoff eignet sich am besten für solchen Gasballon, da er das leichteste Element ist. Die Gasballons, die entlang des Seils verteilt sind, sollen nicht sehr gross sein und deren Auftrieb soll knapp über die notwendige Kraft betragen, um den Seilstück, der zwischen zwei Gasballons gespannt ist, in die Atmosphäre hochzuheben. Die Gasballons können unterschiedlich gross sein, abhängig von der Höhe-Beförderung des Seils. Der Gasballon, der in dem Ende des Seils fixiert ist, zieht das Seil nach oben oder es wird an einem Weltraum-Fluggerät 6 gekoppelt. Das andere Ende wird an einem Hacken oder Anker mit der Erde verbunden bleiben, bis das Seil hoch gestiegen ist. Das Seil, kann bis tief in die Stratosphäre gespannt werden. Dort könnte es von einem Raketen-Motor in den Weltraum gezogen werden. Ein Satellit wäre dadurch sehr kostengünstig in dem Weltraum gebracht. Das weitere Vorgehen, müssen dann die Raketen ausführen. Es ist bekannt, dass im Weltraum die Sonneenergie sehr stark ist, weil sie nicht von der Atmosphäre absorbiert wird. Mit dem Seil kann auch elektrische Energie geleitete werden. In das Seil kann ein elektrischer Leiter integriert werden, der Strom aus einem gigantischen Weltraumsegel zu Erde leiten kann (oder umgekehrt zu einem Satelliten). Für eine Geostationären-Verankerung wäre ein Seil von einer Länge von mindestens 36.000 km notwendig. Ideal ist ein Seil, dessen Länge ein bisschen mehr als 36.000 km beträgt, weil dann Gegenkräfte entstehen würden, die das Seil ein wenig spannen würden und sein Gewicht ausserhalb der Atmosphäre neutralisieren. Es ist bekannt, dass die Schwerkraft näher an die Erde stärker wirkt. Sie nimmt quadratisch mit der Distanz ab. Bisher verursacht der Teil des Seils in der Atmosphäre die meisten Probleme. Die Verwendung von anderen Materialien für die Seil-Herstellung kann die Zugkraft ausserhalb der Atmosphäre deutlich erhöhen. Ausser Titanlegierung gibt es zurzeit andere Werkstoffe, die sehr hohe Zugkraft aufweisen. Ein Seil, das aus Kevlar-Fasern besteht, hat eine sehr hohe Zugkraft und kann noch mehr hochheben als das Seil aus Titanlegierung. Das Spitzenmaterial in Zugkraft besteht aus Nanorörchen aus Kohlenfasern. Um die Nanoröhrchen 7 miteinander zu verweben, muss man sie in Kunststoff oder Kunstglas einbetten. Auf diese Weise kann man sehr lange Seile herstellen. Die Verwebung der Nanoröhrchen kann wie die Faden-Domänen in einem Spinn-Fäden erfolgen. Um die atmosphärische Störungen auszuschliessen, soll ein Ort auf die Erde gewählt werden, an dem nahezu ganzjährlich ruhiges Wetter herrscht.
In der 4 ist ein seil dargestellt worden, wobei die Luftballons an Zusatzseile 8 hängen. Das ist vorteilhaft, wenn man sie schnell auswechseln muss.
Die Variante in der 5 zeigt ein Luftballon, der ringförmig gebaut ist, wobei er mit einem radialen Schnitt 9 ausgestattet ist. Der Schnitt dient ebenfalls um den Ballon schnell austauschen zu können. Die Flächen 10 des Schnitts sind durch Knöpfe 11 oder Häkchen miteinander löslich verbunden. Durch das Loch in der Mitte ist das Seil eingeführt.

Claims

Weltraum-Seil, das zum Transportieren von Gegenständen aus der Erdoberfläche in die Weltraum oder umgekehrt dienen soll, dadurch gekennzeichnet, dass es mit mehreren Luft- oder Gasballons, die an dem Seil in Abständen voneinander angebracht sind und mit dem Seil gekoppelt oder fixiert sind wobei jeder der Ballons mit einem Auftriebs-Gas aufgefüllt ist, das einen solchen Auftrieb erzeugt, das mindestens das Eigengewicht des Teils des Seils zwischen zwei Ballons hochheben kann, ausgestattet ist.
Weltraum-Seil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons mit einem leichten Gas aufgefüllt sind.
Weltraum-Seil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons mit Helium oder Wasserstoff aufgefüllt sind.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons mit einem rohrförmigen Loch in der Mitte versehen sind, durch die das Seil eingeführt ist.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftballon ringförmig oder radförmig gebaut ist und mit einem radialen Schnitt ausgestattet ist, durch den er bei einer Panne leicht ausgetauscht werden kann, wobei in dem Loch/Durchgang in der Mitte, das Seil durchgeführt ist.
Weltraum-Seil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen an der geschnittenen Stelle durch Knöpfe oder andere lösbare Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons zylinderförmig gebaut sind und mit einem rohrförmigen Durchgang oder Durchführungs-Loch in der Mitte zum einführen des Seils versehen sind.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons in solchen Abständen voneinander angebracht sind, dass jeder Luftballon so einen starken Auftrieb erzeugt, dass ausreichend ist um mindestens das Gewicht des Seils, die zwischen zwei Ballons gespannt ist, hochzuheben.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Luftballons an dem Seil wie die Perlen in einer Kette fixiert sind.
Weltraum-Seil nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons seitlich an dem Seil mit Hilfe eines kurzen Zusatzseils verbunden sind.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil mit Ösen oder Häkchen, an denen die Gas-Ballons gekoppelt sind, ausgestattet ist.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons aus widerstandsfähigem Material gebaut sind.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons aus hitzebeständigem Material gebaut sind.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftballons aus dünnen Folien mit Nanoröhrchen aus Kohlenfaser bestehen.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Seil ein elektrischer Leiter gekoppelt ist oder das Seil ein elektrischer Leiter ist.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil komplett oder zumindest teilweise aus Titanlegierung besteht.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil komplett oder zumindest teilweise aus Kunstfasern besteht.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil komplett oder zumindest teilweise aus Nanoröhrchen aus Kohlenfaser besteht.
Weltraum-Seil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanorörchen in Kunststoff eingebettet sind.
Weltraum-Seil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanoröhrchen in dem Seil wie die Faden-Domänen in einem Spinn-Faden angeordnet sind.
Weltraum-Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil komplett oder zumindest teilweise aus Kevlar-Fasern besteht.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasballons stark dehnbar sind.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Seils mit einem größeren und extrem leichten Gasballon, der sehr stark dehnbar ist und dessen Auftriebskraft bis in die Stratosphäre ausreicht, gekoppelt ist.
Weltraum-Seil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas-/Luftballons, die in dem Seil gekoppelt/fixiert sind unterschiedliche Auftriebskräfte aufweisen, die abhängig von der Höhen-Beförderung sind.