El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

El ascensor espacial

Por si no conoces Hablando de…, en esta larga serie de artículos recorremos diferentes aspectos de ciencia y tecnología de manera aparentemente aleatoria, haciendo especial énfasis en aspectos históricos y enlazando cada artículo con el siguiente. Tratamos, entre otras cosas, de poner de manifiesto cómo absolutamente todo está conectado de una manera u otra.

En las últimas entradas de la serie hemos hablado acerca del proyecto nuclear Nazi, algo que nunca llegó a ocurrir posiblemente gracias a Werner Heisenberg, aunque el bando aliado sí utilizó armas atómicas en los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki, llevados a cabo por bombarderos B-29 Superfortress, cuyos motores estaban construidos por la empresa fundada por los famosos hermanos Wright, los primeros en hacer volar un aeroplano, máquinas que se convertirían en armas en la Primera Guerra Mundial, aunque no tan terroríficas como el gas mostaza, que en el mar se polimeriza y puede ser confundido con ámbar gris, utilizado en la Edad Media como amuleto de protección contra la Peste Negra, posiblemente causada por la bacteria llamada originalmente Pasteurella pestis en honor de Louis Pasteur, una de cuyas hazañas fue terminar con la plaga que estaba acabando con las larvas de Bombyx mori francesas, productoras de seda, una sustancia que, en comparación con su peso, puede llegar a ser bastante más resistente que el acero, aunque no llega a la resistencia de los nanotubos de carbono, una de cuyas posibles aplicaciones más prometedoras es como estructura de un futuro ascensor espacial. Pero hablando del ascensor espacial…

Elevator

Crédito: Wikipedia/GPL.

Como probablemente sabes, escapar del campo gravitatorio terrestre es una tarea ardua. Para que te hagas una idea, es algo así como salir de un pozo de una profundidad de unos 6.000 km, lo cual requiere una cantidad ingente de energía. Existen diversas maneras de lograrlo, y muy pronto los pioneros de la astronáutica se dieron cuenta de que unas eran mucho más eficaces que otras.

La menos eficaz de todas, por ejemplo, es la de De la Tierra a la Luna, de Julio Verne: disparar un proyectil con una velocidad suficiente como para escapar a la atracción de la Tierra. Este sistema tiene varios problemas; el primero de ellos es que hace falta disparar el proyectil con una velocidad de unos 40.000 km/h desde el suelo, y la fricción y la presión de la atmósfera contra el frente del proyectil serían tremendos. Una cantidad gigantesca de energía se perdería en los primeros kilómetros, lo que convierte a este sistema en muy poco eficaz. Pero, además, alcanzar esa velocidad desde el suelo exige aceleraciones que espachurrarían a los posibles astronautas que viajasen en la nave justo en el momento del lanzamiento.

De la Tierra a la Luna

Los viajeros de Verne no sonreirían si supieran lo que los espera.

El sistema que utilizamos hoy en día es bastante mejor, aunque no ideal: un cohete con varias etapas, que utiliza principalmente combustible líquido (hidrógeno, aunque también acarrea su propio oxígeno líquido) para impulsarse. Según cada una de las etapas consume su combustible se deja caer, para disminuir la masa del resto. De este modo puede controlarse la aceleración y la velocidad: se acelera relativamente despacio para que los astronautas puedan sobrevivir al viaje, y sólo se va realmente rápido una vez se ha ascendido algo en la atmósfera, para que la densidad del aire disminuya antes de alcanzar grandes velocidades. Algún día tenemos que hablar más en detalle sobre todo esto, pero en cualquier caso es un sistema muy ingenioso y bastante eficaz.

Sin embargo, sigue siendo incómodo, peligroso y caro: poner un kilogramo de masa en órbita cuesta unos 15.000-20.000$, y las enormes velocidades y violentas combustiones involucradas suponen un riesgo mortal para los astronautas, como desgraciadamente hemos podido comprobar ya en varias ocasiones.

Transbordador espacial

Transbordador espacial Discovery en el lanzamiento de la misión STS-120.

Ah, pero fíjate en las diferencias más sustanciales entre ambos sistemas: uno de ellos exige gastar toda la energía “de golpe”, mientras que en el otro somos capaces, hasta cierto punto, de controlar el gasto de energía y hacerlo poco a poco. Digo “hasta cierto punto” porque no es posible, por ejemplo, detener el ascenso a una altitud determinada y detener la nave espacial: sólo se puede hacer esto si la velocidad de la nave coincide con la velocidad orbital a esa altitud, que suele ser muy grande. En cualquier otro punto o velocidad los motores tienen que seguir gastando combustible a gran ritmo para mantener la nave en el aire sin que caiga.

Desde muy pronto hubo científicos que pensaron en cómo seguir esa tendencia hasta el límite: la construcción de un ascensor espacial, es decir, una estructura que alcanzase el espacio y permitiera subir por ella a nuestro gusto, utilizando la energía a cualquier ritmo (¡o incluso deteniendo el vehículo!) y sin aceleraciones ni rozamientos con la atmósfera apreciables.

No me refiero a muy pronto después de los primeros viajes espaciales, sino a muy, muy pronto: el primero en sugerir la idea fue el genio ruso Konstantin Tsiolkovsky en 1895. Seis años antes, en 1889, había sido construida la fabulosa Torre Eiffel en París, y la tremenda estructura –para la época– de trescientos metros de altura impresionó profundamente a Tsiolkovsky. Con cierta ingenuidad, el ruso pensó lo siguiente: si pudiera construirse una estructura similar a la Torre Eiffel, pero de 35.790 km de altura, un castillo situado en la cúspide de la torre se encontraría exactamente en la altitud de la órbita geoestacionaria (de la que hablaremos en un instante). Cualquier objeto soltado en el aire desde el castillo no caería al suelo jamás, sino que quedaría girando en órbita alrededor de la Tierra sin utilizar un solo ergio de energía (aunque, desde luego, haría falta energía para subirlo a la cima de la torre).

Tsiolkovsky

Konstantin Tsiolkovsky.

La clave de la cuestión, por supuesto, es el propio concepto de velocidad orbital. Dicho mal y pronto, querido y paciente lector, para estar en órbita alrededor de la Tierra en cualquier altitud hace falta ir a una velocidad determinada. Cuanto más cerca del suelo, más deprisa haría falta moverse para estar en órbita y no caer al suelo: por ejemplo, si quisieras poner algo en órbita justo a ras del suelo (suponiendo que no hubiera atmósfera ni obstáculos, por supuesto) haría falta que lo pusieras a unos 28.500 km/h. Si calculas el tiempo que tardaría en dar una vuelta, resulta ser de alrededor de una hora y media. ¡Va muy rápido!

Sin embargo, si quisieras hacer lo mismo más arriba no haría falta que el objeto se moviera tan rápido, porque la atracción de la Tierra es menor. Por ejemplo, a 5.000 km de altura la velocidad necesaria sería “tan sólo” de 21.000 km/h, y el objeto tardaría en dar una vuelta a la Tierra unas tres horas y media. Si hicieras lo mismo más arriba, iría aún más lento y tardaría más tiempo, etc.

Lo importante es que, si un objeto está en órbita, la altura a la que se encuentra, la velocidad a la que se mueve y el tiempo que tarda en dar una vuelta están todos determinados unos por otros – si sabes uno, los demás sólo pueden tener un valor. Es decir, sólo hay una altura sobre el suelo en la que una órbita circular tarda, por ejemplo, doce horas en dar una vuelta a la Tierra, y esa órbita –por si tienes curiosidad– está a 20.271 km de altura sobre el suelo.

Existe un lugar especial entre todos los que puedas imaginar: el lugar en el que un objeto en órbita da una vuelta al centro de la Tierra cada 24 horas. Un objeto en una órbita circular que tardase justo 24 horas en dar una vuelta, si girase en el plano ecuatorial, se encontraría siempre exactamente sobre el mismo punto de la Tierra, ¡pues ambos girarían al mismo tiempo uno sobre el otro!

Esa órbita se denomina, por lo tanto, órbita geoestacionaria, y es una de las órbitas geosíncronas de período 24 horas (otras de ellas no son circulares o no están en el plano ecuatorial). Por si te estás preguntando a qué altura sobre el suelo se tarda en recorrer la órbita 24 horas, por supuesto es la altura de la torre propuesta por Tsiolkovsky: 35.790 km. A veces se denomina a esta órbita –y no puedo dejar de mencionarlo– órbita de Clarke, pues el genial Arthur C. Clarke fue el primero en sugerir situar satélites artificiales a esa altitud para que siempre pudieran cubrir una zona del suelo.

La cuestión es que la torre de Tsiolkovsky estaría construida sobre el suelo, es decir, daría una vuelta al centro de la Tierra cada día (como el suelo). De modo que su cima daría también una vuelta al centro de la Tierra cada 24 horas, exactamente el período de la órbita a esa altura, que es la geoestacionaria. Por lo tanto, si dejases caer una manzana desde la cima de la torre, estaría moviéndose exactamente a la velocidad adecuada para estar en una órbita alrededor de nuestro planeta.

Órbita geoestacionaria

Órbita geoestacionaria. Crédito: Wikipedia/GPL.

Desde luego, un ascensor que llegase a lo alto de la “Torre Tsiolkovsky” necesitaría una gran cantidad de energía para hacerlo, pero podría gastarla al ritmo que se deseara, o incluso pararse por el camino. No habría aceleraciones incómodas, pérdidas por calentamientos ni fricción con el aire, motores de combustión violenta… A cambio, por supuesto, es posible que se tardasen días en alcanzar la cima, pero ¿qué más da? Podrían fabricarse grandes ascensores con habitaciones como las de un hotel, e incluso tener cocinas y salas de billar para entretener a los viajeros.

El problema de la genial idea de Tsiolkovsky es que una estructura de ese tipo, apoyada en el suelo y soportando su propio peso, sería total y absolutamente imposible de construir: se colapsaría bajo la presión de esa gigantesca cantidad de acero muchísimo antes de alcanzar la altura requerida. Sin embargo, otro ruso (en este caso, soviético, pues hablamos de 1959), Yuri N. Artsutanov, propuso una idea alternativa (que es, básicamente, la que seguimos tratando de llevar a la práctica): no hay que construir algo apoyado en el suelo, sino colgado del espacio. La solución no era la compresión, sino la tensión.

¿Cómo puede estar algo “colgado” del espacio, te estarás preguntando? La idea de Artsutanov, como tantas otras grandes ideas, es de una elegancia y simpleza extraordinarias: en primer lugar, se pone en órbita geoestacionaria un satélite. Desde ese satélite se empiezan a construir dos cables – uno hacia el suelo y otro hacia el espacio exterior, en sentidos opuestos. El cable que se aleja de la Tierra, una vez construido, tendría en su extremo un contrapeso. El cable que baja hacia el suelo no tendría ningún tipo de contrapeso, literalmente estaría colgado del satélite hasta llegar al suelo. El contrapeso tendría que tener una gran masa: podría ser una estructura artificial o incluso un pequeño asteroide traído específicamente para ese propósito.

De modo que el centro de masa de toda la estructura se encontraría exactamente donde estaba el satélite original: en la órbita geoestacionaria. El cable que llega al suelo sería mucho más largo que el otro, por supuesto: ¡de 35.790 km! Sin embargo, el más corto y su contrapeso tendrían exactamente la misma masa que todo el cable largo, de modo que toda la estructura estaría en órbita geoestacionaria alrededor de la Tierra, incluso aunque uno de sus extremos alcanzase el suelo:

Ascensor espacial

Diagrama de un ascensor espacial: 1. Órbita geoestacionaria, 2. Centro de masa del ascensor (satélite inicial), 3. Contrapeso, 4. Cable, 5. Cabina, 6. Tierra. El dibujo no está a escala. Crédito: Wikipedia/GPL.

Por supuesto, esto es una simplificación y los problemas prácticos han hecho que aún no hayamos logrado la proeza de construir el ascensor espacial. El primer problema evidente para todo el mundo casi desde el principio era el material: aunque la estructura propuesta por Artsutanov tenía la mayor parte de su masa muy alejada del suelo, las tensiones involucradas en el cable serían tremebundas. Un cable de acero se partiría como una brizna de hierba si estuviera sometido a esfuerzos así: y hacerlo más grueso no serviría de nada, porque entonces pesaría aún más.

La solución a ese problema será en el futuro, casi nadie lo duda, la construcción de los cables con nanotubos de carbono, como mencionamos en el artículo anterior. La enorme resistencia a la tensión de estos materiales los convierte en los candidatos ideales. De hecho, aunque no ganaron, ingenieros del MIT ya presentaron un cable de nanotubos de carbono de 2 gramos de masa en la competición Elevator:2010 el año pasado. Tiempo al tiempo.

Nanotubos de carbono

Diagrama de un nanotubo de carbono. Crédito: Wikipedia/GPL.

Una vez construido el cable está el problema de las cabinas del ascensor: en un ascensor convencional, los cables suben y bajan con las cabinas colgando, pero en este caso el cable está estacionario, de modo que las cabinas deben subir y bajar por él. Existen múltiples soluciones para este problema, y todas ellas tienen la enorme ventaja respecto a las naves espaciales convencionales de que puede subirse y bajarse por el cable al ritmo que se quiera: la energía total puede ser grande, pero la potencia puede ser muy pequeña, a costa de tardar más en llegar arriba. Sin embargo, una semana de ascenso a 35.790 km de altura simplemente requiere una velocidad media de unos 210 km/h. ¡Compáralo con las decenas de miles de km/h de los transbordadores espaciales!

Y, por supuesto, subir carga sería aún más fácil y barato. Si se está dispuesto a esperar un mes, podrían llevarse toneladas de masa subiendo simplemente a 50 km/h. Velocidades medias tan pequeñas nos liberan de la dependencia de los combustibles líquidos de las naves espaciales actuales: podrían usarse muchas otras fuentes de energía de menos potencia, pero espera a oír la siguiente idea excepcional, porque tiene que ver con esto.

Entre las muchas diferencias entre las naves espaciales y el ascensor, una pasa inadvertida fácilmente pero es fundamental – el ascensor tiene una posición fija. Esto significa que la fuente de energía de las cabinas puede no estar en la cabina, sino en el suelo, y dirigir la energía hasta la cabina. De ese modo, el peso de la cabina se reduce muchísimo, ¡todo el combustible necesario puede quedarse en el suelo!

Existen distintas maneras de lograr esto, pero las dos más plausibles son utilizar un láser o (mi favorita, una vez más por su sencillez) emplear el propio cable:

  • Las cabinas podrían tener paneles fotovoltaicos en la base. Un láser de gran potencia podría lanzar un haz de luz hacia arriba a lo largo del cable que impactaría exactamente en los paneles, y la cabina emplearía la energía eléctrica producida en subir a lo largo del cable.

  • Si se logran materiales superconductores a temperatura suficientemente alta y razonablemente ligeros, puede llevarse la corriente eléctrica hasta la cabina directamente a lo largo del cable.

Para ascender físicamente por el cable existen también diversas ideas, aunque casi todas se basan simplemente en algún sistema de agarre (con ruedas o engranajes) que vaya “trepando” a lo largo del cable, arriba o abajo, según se desee – porque no hay que olvidar el problema de bajar.

cabinas

Crédito: Wikipedia/GPL.

Sería posible, en primer lugar, simplemente dejar caer las cabinas desde la órbita geoestacionaria. Por supuesto, “dejar caer” es un término relativo: si se soltasen del cable en la cima, ¡no caerían al suelo! Simplemente se quedarían en órbita, dando una vuelta al centro de la Tierra cada 24 horas. Haría falta frenarlas de alguna manera, gastando algo de energía, para que empezasen a caer. Una vez conseguido esto, una de dos: o se deja que se destruyan en la reentrada, o se construyen con la suficiente resistencia como para que sobrevivan la caída y puedan recogerse en el océano, para volver a utilizarlas.

Otros, como el estadounidense Bradley C. Edwards, proponen que las cabinas no vuelvan a bajar, al menos al principio, sino que sigan subiendo hasta el contrapeso en el otro extremo del cable, ayudando a alcanzar la masa necesaria, ¡que es mucha! Finalmente, es posible hacer que las cabinas bajen de manera similar a la que subieron, o que llegado cierto punto desciendan por su propio peso, frenándose contra el cable regularmente para no ir demasiado deprisa.

¿Cómo sería el viaje en uno de estos ascensores espaciales? Me imagino que las cabinas tendrían bastantes comodidades, pues no se van a mover muy deprisa (con lo que los pasajeros podrían caminar y moverse libremente excepto al principio y al final), y el largo viaje requeriría distracciones. Al principio todo sería muy parecido a un crucero tranquilo, y supongo que la gente pasaría mucho tiempo en las terrazas o miradores para admirar la belleza del ascenso.

Sin embargo, poco a poco la temperatura disminuiría y la presión también, obligando a presurizar el interior de la cabina, como en un avión. No sólo eso – llegaría un momento en el que los viajeros notarían claramente la disminución de la atracción gravitatoria, hasta que hicieran falta medidas de seguridad para que la gente (especialmente niños o ancianos) no se hiciera daño cuando las condiciones fueran de microgravedad. Al llegar al “castillo geoestacionario” de Tsiolkovsky, la gravedad aparente sería nula. No es que no haya gravedad, sino que la sensación sería tal. Estoy seguro de que ahí arriba habría algún tipo de hotel, y de que mucha gente pagaría enormes cantidades de dinero por visitarlo.

Naturalmente, el turismo no sería el principal beneficio que una estructura de estas características supondría para la humanidad, ni mucho menos: un ascensor espacial sería un punto de inflexión en la exploración de nuestro Sistema Solar. Podríamos llevar cantidades gigantescas de masa al espacio gastando una fracción del dinero que nos cuesta hacerlo ahora, de una manera muchísimo más segura. Cuando se construya (pues no tengo dudas de que se logrará, aunque no sé cuándo) habremos cruzado un umbral muy significativo en nuestra historia, y no habrá vuelta atrás. ¿Quién se lo hubiera dicho a Tsiolkovsky?

Pues la verdad es que no haría falta que nadie se lo dijera: este verdadero genio de la Rusia Imperial (y posteriormente de la U.R.S.S.), injustamente ignorado por muchos, llegó a establecer un plan de 16 puntos que culminaba con el abandono del Sistema Solar y la colonización de la Galaxia entera (ojito al individuo), un plan que incluía cosas como el cultivo hidropónico de plantas en estaciones espaciales para producir oxígeno. La idea del ascensor espacial fue muy ingeniosa, pero espera a oír otras del tremendo Tsiolkovsky. Pero hablando de Konstantin Tsiolkovsky…

Para saber más:

Hablando de..., Tecnología

55 comentarios

De: Cruzki
2008-04-04 10:11:08

Eres horriblemente malo. Ahora me dejas con las ganas de saber mas de este individuo :P


De: Kent Mentolado
2008-04-04 10:45:00

Genial el artículo, como siempre. Los ascensores espaciales son, sin duda, la mejor solución a largo plazo para conquistar el espacio. Una vez arriba, es relativamente sencillo impulsar una nave para viajar a otros destinos, puesto que la parte más difícil (escapar de la Tierra) ya habrá sido realizada. Seguro que si sumamos todo lo gastado en astronaútica hasta ahora (naves, cohetes, combustibles, estaciones...) el ascensor espacial (uno o varios) sale mucho más barato. Por cierto, no se si en el artículo queda muy claro, pero el ascensor espacial solo puede construirse en el ecuador. De hecho, la órbita geoestacionaria no es una esfera que rodee el planeta tierra, sino una circunferencia muy definida. Según tengo entendido, empieza a haber problemas para poner más satélites geoestacionarios, porque esa pequeña circunferencia ya está muy saturada. En esta página (http://science.nasa.gov/realtime/jtrack/3d/JTrack3D.html) se puede ver en tiempo real la posición de muchos satélites. Me encanta como se ve perfectamente la zona de órbita geoestacionaria, parece que tenemos nuestro propio anillo planetario de cacharritos, al estilo de Saturno :)

Según leí una vez, uno de los grandes problemas de este sistema es que el cable se rompa. Si el cable se suelta del contrapeso, habían calculado que caeria contra la tierra con gran violencia que el golpe produciría una cicatríz mayor que el Gran Cañón del Colorado al rededor de casi toda la Tierra. Algunas de las soluciones propuestas es llenar el cable de cargas explosivas, de manera que si advertimos que se suelta, podemos detonarlo y pulverizarlo en el aire.

PD: "... el genial Arthur C. Clarke fue el primero en sugerir situar satélites artificiales a esa altitud para que siempre pudieran cubrir una zona del suelo...". Por eso dije que Clarke es algo más que un escritor de ciencia ficción, y que está por encima (no como escritor, sino como pensador en general) a otros escritores.

PD2: Ya que has hablado del ascensor espacial, podrías hacer otro artículo hablando de las hondas espaciales (que no las hondas gravitatorias). No recuerdo mucho del tema, pero básicamente seria subir la nave hasta el contrapeso (de manera que damos vueltas alrededor de la tierra como una peonza) y luego soltarnos de la cuerda, con lo que nuestra nave saldría despedida a gran velocidad. La reentrada es un poco más compleja :)


De: morti
2008-04-04 12:57:17

Pedro, enhorabuena y gracias por este genial artículo, cada vez dejas tu propio listón más alto. Sólo matizaría lo que comentas del combustible de los cohetes, porque no siempre es líquido (Por ejemplo, los cohetes auxiliares de la lanzadera son de combustible sólido), ni cuando es líquido es siempre hidrógeno (Por ejemplo la fase 1 del Saturno V utilizaba petróleo refinado).

Saludos


De: López
2008-04-04 13:50:03

Muy bueno. A quien le apetezcan historias con ascensores espaciales les recomiendo Marte Rojo, Marte Verde y Marte Azul de K.S. Robinson


De: meneame.net
2008-04-04 14:56:31

El ascensor Espacial

Como probablemente sabes, escapar del campo gravitatorio terrestre es una tarea ardua, poner en órbita un transbordador espacial cuesta unos 15.000-20.000$ por kilogramo. ¿Por qué no construir un ascensor y ahorrarnos todos estos gastos?


De: Diego
2008-04-04 15:01:39

ahh me dejastes con las ganas de saber mas sobre este tipo!!
excelentisima informacion , no sabia nada al respecto de este proyecto.

estaria bueno que al subir el "ascensor, este se deprendiera y fuera capturado por una nave /transbordador espacial para las misiones. de este manera la nave pocas veces aterrizaria y podrian construirse con caracteristicas mas espaciales que terrestres.

saludos


De: Leon
2008-04-04 15:02:38

Bueno, es verdaderamento un ejercicio de ingenio, pero no resolvieron el problema mas importante, que es el paso por la termósfera, que complica los vuelos espaciales en su ascenso por cuanto exige una velocidad extrema para no quedar achicharrado. En este caso el problama existiría también al reingreso.


De: Apoxia
2008-04-04 15:33:05

Kent Mentolado me encanta el link de los satelites de la nasa, curioso lo de los geoestacionarios.
Otra cosa, en el articulo sobre los nanotubos hablabas de esto.

¿cuál es la máxima longitud de un cable de ese material que puede erigirse verticalmente sin que se colapse por su propio peso? En el caso del acero se puede conseguir un cable de 26 km, que ya está bien. En el caso de los buckytubos, 4.700 km

Entonces, como construir un cable de 35.000 km?


De: yo
2008-04-04 15:34:06

"Un objeto en una órbita circular que tardase justo 24 horas en dar una vuelta se encontraría siempre exactamente sobre el mismo punto de la Tierra" ....

si está en órbita ecuatorial.

Las órbitas tambien pueden ser polares o inclinadas, y en ese caso el 'objeto' pasa cada 24 h por el mismo sitio, pero no permanece 'fijo' respecto a nosotros.


De: Manuko
2008-04-04 16:50:09

Tú: sinceramente, no había oido en mi vida lo de "órbita ecuatorial". Aquí se está hablando de órbita geoestacionaria, que si, está justo encima del ecuador, pero no es una "órbita ecuatorial", simplemente porque en el espacio no hay ningún ecuador. Lo que si hay es un planeta que rota sobre si mismo, y si te situas sobre él siguiendo justo su eje de rotación, girarás a la vez y estarás siempre sobre el mismo punto, es decir, estás estacionario sobre la Tierra. De hecho, si se llama geoestacionaria es por algo...


De: Luis
2008-04-04 18:03:48

Supongo que has leído "Las fuentes del paraiso" de Arthur C. Clarke. Si no es así, te lo recomiendo. Cuenta la construcción de un ascensor espacial.... y algo más.
Felicidades por el blog


De: yo
2008-04-04 20:19:04

manuko, te informo:

órbita ecuatorial, aquella que está sobre el plano ecuatorial.

En la frase que entrecomillo no se está hablando de órbita geoestacionaria (que no es lo mismo que geosíncrona, por si no lo sabías), sino de que un objeto con en una órbita circular a 35.790 km (es decir, un periodo de 24 h) siempre está en la misma posición relativa a un obervador terrestre, y vuelvo a afirmar que sólo es correcto para la órbita cuya inclinación es 0º, es decir órbita ecuatorial.


De: Pedro
2008-04-04 21:02:12

Muchos comentarios y poco tiempo para responder. Ametralladora:

Kent,

Cojonudo el enlace de los satélites, ¡gracias! Y estamos completamente de acuerdo en Clarke, como bien sabes ;)

morti,

Voy a añadir un "en la mayoría de los casos", pero siempre me da miedo ponerme pejiguero porque acabo escribiendo continuamente cosas así, en casi todas las frases. Claro, si no lo hago puede inducir a error. En este caso, no me cuesta hacerlo porque no es muy repetitivo en el texto -creo-, y me fío de tu percepción de que es mejor dejarlo claro.

Apoxia,


Entonces, como construir un cable de 35.000 km?


En primer lugar, mejorando los nanotubos, que aún tienen mucho recorrido. Además, en este caso no es una estructura de compresión sino de tensión, y estos tubillos son la pera limonera aguantando tensiones. Finalmente, con esta altura una gran parte de la masa del tubo se encuentra en gravedades mucho menores que las del suelo. Se piensa que utilizando nanotubos sí se puede lograr un cable de 35.000 km, ¡algún día, por supuesto!

yo,

Como Manuko, partía de la base de que es evidente en la frase que se trata de una órbita sobre el ecuador, pero es cierto que no cuesta nada mencionar explícitamente el ecuador y así no puede inducir a engaño. Modificaré el párrafo. (No entiendo bien la razón de la referencia al geosincronismo, que Manuko no menciona en su comentario).

Luis,

Sí lo he leído, y yo también se lo recomiendo a todo el mundo. Bueno, como todo lo de Clarke ;) Ah, y me uno también encarecidamente a la recomendación de la trilogía de Kim Stanley Robinson. ¡Hace falta más CF "dura"!

¡Gracias a todos por los comentarios!


De: DanielSantos
2008-04-04 21:51:43

Siempre me ha fascinado el proyecto del ascensor espacial. Como dices me parece la única opción viable en la exploración espacial.

Y ya que hablamos de exploración espacial, me ha sorprendido mucho no ver aquí ninguna noticia del Jules Verne.


De: Pedro
2008-04-04 22:00:13

Daniel,

Es una razón muy sencilla: estoy de juntas de evaluación durante un par de semanas, y no tengo apenas tiempo de escribir. Eso significa que si escribiera noticias, saldrían casi una semana después de suceder, mientras que este tipo de artículos "intemporales" da igual cuándo consigo terminarlos.

Aunque tampoco tengo tiempo de leer casi nada, seguro que en otros sitios más activos se ha hablado mucho del tema, y sería poco útil hablar de lo mismo cuando ya ni es noticia...

A ver cuándo tengo tiempo de publicar algo noticioso para variar :)


De: ango
2008-04-04 22:12:10

Dices que si suelto un objeto arriba del todo, éste debería quedar dando vueltas a la Tierra quietecito en su lugar. Daría una vuelta cada 24h, pero si lo miramos así: Si suelto un objeto arriba, éste está quieto respecto la superfície terrestre, por tanto la atracción gravitatorio debería hacerlo caer poco a poco ¿no?

Pedazo de artículo. Saludos.


De: Manuko
2008-04-04 22:38:59

Daniel,

Para eso están los foros... cuentanoslo :P


De: Rober
2008-04-04 22:54:09

Estupendo artículo. Y también me uno a los elogios del link de la NASA, es genial.

Sólo una cosita: seguro que se podría resolver, pero sería un peligro para la aviación. Pero ... ¿quién quiere montar en avión pudiendo ir al espacio? :-)


De: Pedro
2008-04-04 23:02:39

ango,

No, aunque estaría quieto respecto a la superficie terrestre, tendría una gran velocidad lineal respecto al centro de la Tierra -- justo la necesaria para estar en órbita a esa altitud, por supuesto. Con lo que su altura respecto al suelo no cambiaría. Si no lo has leído, echa un ojo al artículo enlazado en el texto sobre lo de que no hay gravedad, porque se explica un poco más en detalle.


De: Dubitador
2008-04-05 16:07:51

Añado enlace a noticia mas o menos reciente, aparecida de AstroSeti, relativa al ascenson espacial:
http://www.astroseti.org/noticia_3266_averiado_ascensor_espacial.htm


De: Mikel
2008-04-07 12:04:41

no se si es por vivir en españa pero no se debe cambiar el . por la coma, en las cifras? vamos que 35.790 Km es una barbaridad (más de la decima parte de la distancia a la luna), mejor 35,790 metro no?


De: Mikel
2008-04-07 12:07:52

35.790 metros o 35,790 Km. quería decir, saludos!


De: Manuko
2008-04-07 13:02:04

Mikel, la orbita de clarke son 35.790km por encima del nivel del mar y en linea con el ecuador, es decir, treinta y cinco mil setecientos noventa kilómetros. Más cerca, tardas menos de 24 horas en hacer una órbita completa. Más lejos, más tiempo...

Para que te hagas una idea, la estación espacial internacional hace una órbita cada hora y media estando a 340km por encima del nivel del mar...


De: Mikel
2008-04-07 14:01:55

gracias Manuko, eso me pasa por postear antes de leer el articulo entero.
A lo que me llevaba mi sorpresa de semejanete cifra era la idea de si es necesario crear un cable de ascensor tan largo. ¿Es acaso necesaria un orbita geostacionaria para crear un ascensor espacial? No bastaría simplemente con una longitud suciente para llegar a "orbitar" (son unos 100km no?), saludos, y felicidades a los creadores de la página, es genial.


De: Manuko
2008-04-07 21:34:23

Mikel: ese ascensor se caería, es decir, necesitaría correcciones de la órbita para no estrellarse contra la Tierra. De hecho, se caería rapidísimo y necesitaría mucha energía constante para mantenerse girando a una órbita cada 24 horas a 100 kilómetros de altura. A esa distancia, es mucho más sencillo lanzar el objeto a más velocidad y mantener la caida en curva (de modo que no caes, sino que das la vuelta al planeta). La caida hacia el planeta es en ese caso la que hace que el objeto se mueva, por lo que al estar todo el rato callendo en curva, se mantiene en órbita.

Queda mucho más simple y mejor dicho de esta forma: si estás a esa altura, la gravedad te hace moverte muy rápido. O lo haces girando alrededor del planeta, o te caes...

Por poner el mismo ejemplo de antes, a 340 kilómetros de altura, la ISS da una vuelta al planeta cada hora y media, ya que está cayendo en curva y muy cerca del planeta. Además, esas velocidades y esa ceranía implican que la órbita tampoco es estable del todo, por lo que la ISS necesita corregir su rumbo cada pocas horas. Suerte que, como va muy rápido y apenas hay presión externa, con unos simples chorros de gas de vez en cuando logra mantenerse...


De: Brigo
2008-04-08 02:58:15

Acabo de leer una buena idea, tener dos módulos sobre el cable, cuando uno sube el otro baja y aprovechar la energía del que baja para impulsar el que sube, se podría subir casi sin energía !


De: Manuko
2008-04-08 11:51:06

Brigo: hace falta energía o la ley de vasos comunicantes acaba de perder todo el sentido para mi...


De: otroJuan
2008-04-08 12:08:28

Hay un pequeño detalle que me escama ¿Al subir un ascensor muy cargado no se estaría variando el centro de masa del conjunto? ¿O sería un cambio insignificante?

Con dos módulos como dice Brigo ¿Uno compensaría la variación de peso del otro?


De: Pedro
2008-04-08 17:44:36

Brigo,

Sí, es una de los posibles planes para las cabinas. Manuko, creo que no se refiere a un sistema como el de vasos comunicantes, sino a cabinas completamente independientes, pero de modo que la que baja pueda convertir su energía potencial en eléctrica, y que luego ésa se transfiera a la segunda cabina.

Desde luego, como dice Manuko, haría falta energía, pues parte se perdería en forma de rozamiento, pero es una solución que haría ahorrar mucha. Es como la fatídica lámpara "Gravia", pero que funciona :)

otroJuan,

El centro de masas del cable no se vería afectado porque suba una cabina, pues la masa del cable entero sería muchísimo más grande que la de la cabina, de modo que eso no es un problema.


De: ElHombrePancho
2008-04-09 19:19:52

Cachis, ya iba yo a proponer lo de dos módulos, uno subiendo y el otro bajando...


De: Ascensor Espacial | La Ferretería Cylon
2008-04-22 12:40:01

[...] Ficción y la tecnología, no dejes de leer El Tamiz. En especial, hoy traigo un artículo sobre la idea de fabricar un ascensor que suba al espacio. Así, como suena. Francamente interesante. La pregunta inicial sería: “¿Por qué gastar [...]


De: ElHombrePancho
2008-08-27 03:12:51

Una alternativa al ascensor espacial: http://www.imm.org/publications/reports/rep016/

Y barata y factible, o eso dice el tipo.


De: Guille
2008-09-06 03:58:21

¿Es verdad que también hay que tener en cuenta un efecto eléctrico? Por ahí leí o escuché que cuando hay cables que se conectan con mucha diferencia de altura (como en el caso de las hondas espaciales, así que imagino que con el ascensor sería mucho peor) se generan diferencias de potencial importantes. Me gustaría saber si esto es así y por qué, ya que lo que para unos es una desventaja otros tal vez la puedan aprovechar para algo... (¿impulsar la cabina?).


De: ElHombrePancho
2008-09-23 00:50:54

Atención: los japoneses dicen que van a hacer uno

http://spanish.peopledaily.com.cn/92121/6503764.html


De: Pedro
2008-09-23 06:52:05

@ ElHombrePancho,

Interesante, aunque me parece algo pronto y puede ser más RR.PP. que otra cosa. Pero no está mal empezar a pensar sobre los aspectos prácticos del asunto...


De: ElHombrePancho
2008-09-24 17:24:16

Si se empiezan a hacer congresos sobre el asunto eso significa que más pronto que tarde se construirá de verdad... salivo sólo de pensarlo.


De: Pedro
2008-09-24 17:27:02

¡Jajajaja! Me has hecho reírme en voz alta solo delante del ordenador. Salivando aquí también, profusamente :)


De: Miguel
2009-03-18 16:06:35

Perdona pero no entiendo por que no se puede construir, no consistiria en ir haciento el cable cada vez más gordo. Que el cable sea estrecho cerca de la tierra y se vaya ensanchando poco a poco conforme vaya siendo necesario. Con forma de cono vamos.


De: Adan
2009-07-07 21:13:45

Yo lo que nunca entendi es porque lanzan los cohetes desde el nivel del mar. Si lo montasen todo en un lugar como el teide se ahorrarian los primeros 3 kilometros y medio.


De: ezeqdb
2009-08-18 05:03:47

Adan:

Para elegir un lugar de despegue se analizan varios factores:

-Tiene que ser cerca del ecuador para aprovechar la velocidad tangencial de la rotación de la Tierra

-Tiene que ser un lugar de fácil accesibilidad para establecer una plataforma de lanzamiento, con todos los materiales que eso necesita..

-Tiene que ser un lugar seguro, en caso de que haya un accidente, que no caigan los restos sobre un lugar poblado

Y por tres kilómetros de ascenso, tal vez haya que sacrificar muchos de los otros factores, lo cual puede no ser redituable..

Pedro:

En el comentario 28 dices que el centro de masas no se vería afectado por la cabina (que incluso podría tener un contrapeso) pero lo importante es que jugarían un papel muy importante las fuerzas coriolis, a medida que vaya subiendo, la cabina (que tiene una gran masa respecto a un trozo de cable local) comenzaría a tirar para "atrás" respecto a la rotación de la Tierra, y para "adelante" cuando vaya bajando.

Lo cual es interesante ya que tendría que estabilizarse con un pequeño cohete que empuje para atrás o para adelante, y le agrega belleza al aparato. :-)

Saludos! y muy lindo artículo, quería escribir algo similar, admito que el hecho de que ya lo hayas hecho aquí me desilusiona un poco, pero intentaré hacer algo menos extenso, y porsupuesto te enlazaré.


De: Pedro
2009-08-18 07:24:13

ezeqdb, el contrapeso también sirve para contrarrestar el efecto de Coriolis. Cuando la cabina baja, el contrapeso sube (y tira en sentido contrario del ascensor), y al revés. El cohete también serviría para eso, pero me gusta más el contrapeso ;)

No dejes de escribir el artículo por esto, al fin y al cabo, Clarke hizo una novela entera y hemos seguido hablando del asunto :)


De: ezeqdb
2009-08-29 04:27:05

mmm.. especulando un poco sobre el contrapeso y el efecto coriolis, y haciendo una analogía con un hilo largo largo..

Con el peso cerca de la base (el peso estaría subiendo), el efecto coriolis ejercería una fuerza perpendicular al hilo (supongamos para adelante) y el contrapeso bajando (por lo que estaría cerca de la órbita), la fuerza sería para atrás..

Por un lado, creo que aunque tengan masas similares, el peso sería diferente dado la altura del contrapeso.

Y por otro lado, aunque fuesen iguales, o la diferencia fuese de un 10%, o lo que sea.. cada fuerza generaría un momento diferente sobre el centro de masas, por lo que el cable (¿se enroscaría, cortaría, rompería?).. no se que le pasaría al cable exactamente, pero no veo que fuese un sistema equilibrado de una linda manera, por lo menos habría enormes fuerzas por todos lados, tensiones extra, momentos, etc..

Por eso sigo defendiendo un pequeño cohete que sólo se encargue de contrarrestar las fuerzas coriolis.

Incluso se podría complementar con tu sistema de contrapeso, colocando un cohete en la cabina apuntando para "adelante" como en el contrapeso apuntando hacia "atrás" :-)

No se que opinas.. y cuando nos juntamos para empezar a construirlo xD


De: Pedro
2009-08-29 21:21:01

Ah, pero los efectos, sumados a lo largo de todo el trayecto de subida y bajada, y luego otro de bajada y subida, sí son simétricos incluso en Coriolis. Sigo pensando que no hace falta ningún cohete, pero si te hace feliz ponerlo cuando lo construyamos, lo ponemos ;)


De: ezeqdb
2009-08-31 20:02:22

Me tomé el trabajo de hacer un pequeño esquema para explicarte mejor lo que quería decirte:

http://dl.getdropbox.com/u/701655/Coriolis%20y%20ascensor%20espacial.JPG

Es que si bien son simétricos los efectos luego de todo el recorrido, no lo son transcurridos 1/4 del mismo, y es ahí donde aumentarían peligrosamente las tensiones sobre el cable (dependiendo de la masa de la carga y contracarga), y por eso es que creo que mal no puede andar un pequeño cohetito :)

Ya está, no molesto más jajaj, saludos!


De: Pedro
2009-08-31 21:04:21

¡Aaah! No entendía tu pega, y el diagrama me lo ha hecho entender perfectamente: pensaba que te preocupaba que el efecto fuera poco a poco sumándose e intentando desplazar el cable tras muchas subidas-bajadas. El cohetito tiene mucho más sentido de lo que pensaba, lo siento :)

Sigo pensando que, dada la masa del cable y la del ascensor/contrapeso, no le afectaría lo suficiente para ser un peligro, pero bueno. Si aceptas el contrapeso, acepto el cohete por si las moscas ;)


De: La economía de la colonización espacial planetas | GurusBlog
2010-01-28 18:01:25

[...] embargo, la gran esperanza para la futura exploración espacial es el ascensor espacial. Gracias a él pueden esperarse costes tan bajos como $300 por kg a una órbita geoestacionaria. [...]


De: xx32
2010-01-28 19:58:55

acabo de ver el esquema, y creo que con el peso del "contrapeso orbital" y la resistencia a la tensión del cable (si es la suficiente), no serían necesarios los cohetes (que si les da por girar unos grados.......................)


De: serxio
2010-03-17 13:11:52

Acabo de leer una novela de Joe Haldeman llamada 'Marsbound' en la que los primeros capítulos se centran en un 'ascensor espacial'. El autor hace un ejercicio técnico minucioso y muy bien planteado.


De: pablo alonso
2010-05-12 21:12:15

¿Pero no supondría un gran problema la enorme cantidad de radiación existente en el espacio?Sobre todo la radiación de electrones, ya que para frenarla habría que cubrir las paredes de boro u otro elemto que absorba neutrones


De: Edisto
2011-06-10 20:25:41

Por un lado, aun pensando en unas cuantas maravillas como los nano tubos, el proyecto general de un ascencsor con cable me parece que será un gran disparate siempre, y por otro lado, no encuentro tan útil la órbita geoestacionaria, casi todos los experimentos y mediciones que querramos hacer se pueden hacer con órbitas mucho mas bajas y fáciles de alcanzar. Por ejemplo los telecopios en el espacio no estan en esa órbita y logran una impresionante cantidad de valiosos datos. Seria mucho mas útil una estación en el punto de Lagrange opuesto al Sol, detras de la Tierra, para explorar .


De: Jose
2012-04-21 23:41:00

Yo es que no entiendo mucho de física y soy ya mayor, pero hay cosas que no entiendo del ascensor orbital.


  1. ¿qué ocurre con la fricción del contrapeso que se encuentra fuera de la órbita estacionaria?


  2. Si el planeta se mueve y la estación con él porque están en órbita estacionaria, el contrapeso se encuentra fuera de ese movimiento al encontrarse fuera de esa órbita, por lo que tiraría de la estación en sentido contrario al movimiento de rotación ¿no? ¿no arrancaría la estación o produciría una tensión sobre ella?


3, ¿La estación y el contrapeso no sufrirían la fricción tal y como hacen los cohetes que rozan con la atmosfera?


De:
2012-09-20 11:06:46

[...] [...]


De: casu
2012-10-19 18:27:19

Al leer la entrada recordé una novela del escritor alemán Frank Schätzing, "Limit", del año 2009 ó 2010, en la que se habla de un ascensor espacial que se utiliza para construir un hotel (!) en la Luna. Está muy bien, se los recomiendo (con cuidado porque si mal no recuerdo son unas 1400 páginas, a parte que no sé si ya está traducido al español). Bastante acción, tanto en la Tierra como en los mares selenitas, y bastante información.
Saludos y ahora me tocará ponerme a leer lo que ha escrito Pedro sobre Konstantin Tsiolkovsky…


De: Patricio Morgado
2014-10-08 22:12

Tengo la solución para la bajada del ascensor sin frenos ni nada. Hay que hacer como los ascensores de Valparaíso: mientras uno sube, el otro baja, como una balanza. No habría peligro ni enormes gastos de energía para mover el sistema. Eso si, aumenta el cable al doble de largo. Saludos

De: Fulcrum
2014-10-09 11:12

Respecto a la velocidad tangencial, ¿no habría que ir acelerando el ascensor para que alcanzase la velocidad orbital? En la órbita la velocidad es más de 5 veces mayor que en la superficie. Por ello o habría que acelerar la cabina o ésta, conforme sube, iría frenando a la estación, la cual acabaría cayendo a una órbita inferior.

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