Was würde passieren wenn man ein Stahlseil vom Boden bis ins Weltall ziehen würde ,würde das Seil selbstständig hängen bleiben ,oder runterfallen?

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8 Antworten

Zunächst würde sich das Seil ohne weitere technische Vorrichtungen um die Erdoberfläche legen wegen der Schwerkraft und wegen der Erdrotation. Da bräuchte man schon eine Verankerung im Weltraum.

Man könnte allerdings an einem geostationären Satelliten ein Seil bis zum Erdboden herunter anbringen, wenn ein Material mit der entsprechenden Zugfestigkeit zur Verfügung stände.

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Der Querschnitt eines Stahlseil beträgt ja A = pi*d²/4

Die Gewichtskraft des Seils beträgt rund Fg = 78,5 kN/m³ * L * A
Die
Stahlspannung fy = Fg / A wobei schon einfachster Baustahl hier 23,5
kN/cm² als Streckgrenze aufweißt - die Zugfestigkeit liegt höher - und
es gibt Stähle die weit fester sind.

Setzt man die bekannt Größen ein, erhält man
(0,00785 kN/(cm² * m) * L * A) / A  < 23,5 kN/cm²

nach dem Kürzen und Umstellen bleibt übrig
L < 23,5 kN/cm² / 0,00785 kN/(cm² * m)
aufgelöst

L < 2993,6 m

Dieses Seil würde also maximal ca. 3km lang sein können ohne durch sein Eigengewicht zu reißen.

Auch wenn es festere Stähle gibt, bedürfte es für einen Weltraumaufzug mehr als die 10fache Länge und damit Festigkeit.

Zwar kann man durch die Geometrie Einfluss nehmen - so würde ein kegelstumpfförmiges Seil weniger Eigengewicht mit sich bringen - dennoch reden wir da bislang nur davon, dass das Seil sich selbst tragen kann.

Die umgebende Belastung aus Wind, Temperatur unvermeidlicher Relativbewegung usw. käme noch dazu - uns selbst dann hätte man nur ein Konstrukt das gerade so sich selbst tragen kann - eine Nutzlast ist noch immer nicht vorhanden

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Viktor1 15.09.2016, 18:18

Du  siehst  hier  die Problematik nicht richtig.

bedürfte es für einen Weltraumaufzug mehr als 
die 10fache

Es gibt tatsächlich Stahl, mit der 10 fachen Festigkeit von dem, was du da gerechnet hast.

Doch geht es hier nicht um einen "Aufzug". Es geht darum, ob theoretisch ab der Erdoberfläche ein Seil in den Raum "gestellt" werden könnte, oder ob es (immer) fällt (wenn es nicht reißt)
Wie kommst du darauf, daß da die 10 fache Länge deiner "Berechnung" bald ausreichen würde ?

Zwar kann man durch die Geometrie Einfluss 
nehmen.... kegelstumpfförmiges Seil

Ja, das Seil könnte in Richtung Weltraum dicker werden. Da wären dann mehr als 30000m drin und bei Materialien mit einer größeren Zugfestigkeit im Verhältnis zum Gewicht nochmals mehr, ehe es reißt !
Das Problem ist, daß das Seil Gewicht bringt bis zur Höhe von ca 36000 km (Position geostationärer Satelliten) über der Erdoberfläche.
Erst ab diesem Punkt fängt es an zu "tragen".
Wie lang es dann sein müßte bis die Summe aller Kräfte am Seil sich aufheben weiß ich nicht, aber doch etwa fast doppelt so lang.

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Jackie251 16.09.2016, 07:37
@Viktor1

Verstehe nicht was du meinst?
Selbst mit allen positiven Effekten kommt man kaum auf die 10 fache oben genannte Maximallänge. Das wäre gerademal 30 km - also völlig unzureichend.
Genauso drück die Problematik dieser Satz aus.

Auch wenn es festere Stähle gibt, bedürfte es für einen Weltraumaufzug mehr als die 10fache Länge und damit Festigkeit.

Auch ist mit nicht klar warum wie du auch "fast doppelt so lang" kommst.
Die Maximallänge eines Stahlseils liegt bei unter 30 km, du sagst das Seil bringt "Gewicht" (gemeint ist wohl Masse bzw. Gewichtskraft) bis 36 000 km.
In diesem Zusammenhang ist für mich "fast doppelt so lang" unverständlich.

Das Grundfazit: geht nach heutigen Stand der Metalurgie nicht bleibt aber für uns beide bestehen.

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Du denkst wohl, daß das Seil eine Masse mitbringt welches durch die steigende (mit Abstand zur Erde)  Fliehkraft des sich mit der Erde drehenden Seiles irgendwann die abnehmende Gravitationskraft (in der Summe) kompensiert.
Wenn jedem (differentialem) Seilabschnitt die (tangentiale) Umlaufposition aufgezwungen werden könnte, so daß das Seil gerade bleibt , dann schon. Die Materialkennwerte (z.Bsp.Festigkeit, Elastizität) sind jetzt mal außer Betrachtung.
Für ein Stahlseil würden dies Werte nicht ausreichen, ohne daß das Seil reißt.

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Abgesehen davon das das Seil ab einer gewissen Höhe sein eigenes Gewicht nicht mehr tragen könnte, würde es natürlich nach unten fallen, da es die Erdanziehungskraft gibt, und die ist sehr stark...

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Möglichkeiten : 1. du befestigst das seil nicht: es fällt auf die Erde 2. du befestigst es an einem geostationären Sateliten: es reisst an seinem eigenem Gewicht 3. du hast ein ultrastarkes seil das es nicht gibt das nicht reisst: der Satelit wird auf die Erde gezogen

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Die Idee gibt es als "Weltraumaufzug": Man könnte einen Satelliten in einer geostationäre Umlaufbahn bringen und als Aufhängung des Seils nutzen. Von dort würde das Seil zur Erdoberfläche herunterhängen. Der Schwerpunkt müsste allerdings im geostationären Orbit liegen - d.h. das Seil müsste mindestens 35.786 km lang sein. Das ist schwierig zu realisieren, ohne dass das Seil unter seiner eigenen Last reißt.

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Usedefault 14.09.2016, 23:33

Also ich glaube, dass dieser Lift nichts werden würde.

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Viktor1 15.09.2016, 19:06

Das Seil müßte aber erheblich weniger Masse in das System einbringen als der Satellit. Dieser müßte dann auch noch ein ganzes Stück weiter positioniert werden. Ein "Stahlseil" von nur 1mm Durchmesser von 36000km Länge ergibt ja schon eine Masse von ca 220000kg

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Es würde reißen.  Das Gewicht das Am Seil zerrt wird ab einer bestimmten Länge mehr als das Seil aushalten kann.

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Runterfallen, außer du machst es irgendwo fest. Dann reist es und nur ein Teil kommt runter

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