home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SPACEDIG / V13_7 / V13_705.TXT < prev    next >
Internet Message Format  |  1991-06-25  |  19KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from hogtown.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/McNifue00WBwIABU4Z>;
  5.           Tue, 25 Jun 91 03:04:26 -0400 (EDT)
  6. Message-ID: <YcNifmi00WBwMA=k4a@andrew.cmu.edu>
  7. Precedence: junk
  8. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  9. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  10. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  11. Date: Tue, 25 Jun 91 03:04:19 -0400 (EDT)
  12. Subject: SPACE Digest V13 #705
  13.  
  14. SPACE Digest                                     Volume 13 : Issue 705
  15.  
  16. Today's Topics:
  17.             Re: Beanstalk analysis reprise
  18.               Re: Fermi Paradox
  19.            Mars Observer Left without me !!
  20.               Re: SPACE Digest V13 #602
  21.                Aurora observed
  22.             Freedom: I'm not dead!
  23.  
  24. Administrivia:
  25.  
  26.     Submissions to the SPACE Digest/sci.space should be mailed to
  27.   space+@andrew.cmu.edu.  Other mail, esp. [un]subscription requests,
  28.   should be sent to space-request+@andrew.cmu.edu, or, if urgent, to
  29.              tm2b+@andrew.cmu.edu
  30.  
  31. ----------------------------------------------------------------------
  32.  
  33. Date: 5 Jun 91 19:22:17 GMT
  34. From: ssc-vax!bcsaic!hsvaic!eder@beaver.cs.washington.edu  (Dani Eder)
  35. Subject: Re: Beanstalk analysis reprise
  36.  
  37. In article <Toss31w164w@w-dnes.guild.org> waltdnes@w-dnes.guild.org (Walter Dnes    ) writes:
  38. >wreck@fmsrl7.UUCP (Ron Carter) writes:
  39. >
  40. >     I get to play the devil's advocate again. I don't like to
  41. >destroy people's dreams, but a reality check is in order here.
  42. >Your calculations seem to be based on an airless earth, i.e a
  43. >good vacuum. Don't forget that we have an atmosphere. I briefly
  44. >considered cross-posting this followup to sci.geo.meteorology,
  45. >but decided not to since it's all in support of a theoretical
  46. >space discussion. Some questions to consider...
  47. >     1) You've allowed for longitudinal forces. What about
  48. >perpendicular forces ? What happens when the beanstalk gets hit
  49. >by a 100 km/h (60 mph) wind ? How about a 250 km/h (150 mph)
  50. >jetstream somewhere in the stratosphere ? Can you supply some
  51. >typical "Asurf" values along with the taper as a function of
  52. >height. I work in the Atmospheric Environment Service, (Canada's
  53. >weather service) in a unit that calculates meteorological
  54. >parameters for construction. Just down the hall from me, our
  55. >industrial meteorologist does recommendations for CSA-S37, the
  56. >design standard for antenna towers in Canada. I'd like to ask
  57. >her to calculate the wind loading on the lowest (and thinnest)
  58. >portion of the beanstalk.
  59.  
  60. To minimize the cost of a beanstalk, you would not design it
  61. to hang all the way down to the ground.  There is a compromise
  62. design which builds up from the ground using compressive structures
  63. and down from GEO using tensile structures, having their tips
  64. connected but not transmitting large forces across the connection.
  65.  
  66. I have done a conceptual design for a 10 km tower using existing
  67. graphite/epoxy, with standard structural allowables and allowing
  68. for a Mach 1 peak wind at 10km altitude (at jet stream altitude),
  69. tapering down to 150 mph peak wind at ground level.  The numbers
  70. come out not too bad.  Above 10 km, the lower pressure dominates
  71. any conceivable wind speed (I assume no upper atmosphere winds
  72. exceed Mach 1), and the 'scale height', the height over which
  73. the cross sectional area of the structure changes by a factor
  74. of e, increases towards the limit of the material, which is
  75. 10's of km for graphite/epoxy.  If we limit the area ratio of
  76. the tower portion to 300, then we end up with a tower on the
  77. order of 60 km tall (this may be off by as much as a factor of
  78. 2, since I have not gone and done a detailed structural analysis)
  79.  
  80. >     3) Surface temperatures at the equator can hit 40C to 50C.
  81. >You can expect -40C to -50C up in the atmosphere, and some
  82. >utterly farcical values (both hot and cold) in the vacuum of
  83. >space. How will your materials react to this gradient ? How will
  84. >the outer-space portion of the beanstalk react to extreme diurnal
  85. >cycles (day/night) in a vacuum ?
  86.  
  87. The CTE of graphite is -0.5E-6/K.  So if the fiber goes from
  88. 200K (on the night side of the Earth you are still illuminated by
  89. the IR of the Earth itself, to 350K (a blackbody will get to
  90. 390K maximum in space at 1 AU, use a coating that make it not
  91. black), then you will expect a contraction of 75ppm, over a
  92. distance of 35000 km, or 2.6 km contraction.  I suggest you
  93. install a reel meachanism at the bottom end to take up the slack.
  94.  
  95. Note that the upper portion of the tether is thick enough to
  96. carry multi-layer insulation, and would have thermal mass, and
  97. that the entire tether does not go into shadow except at the
  98. equinoxes, and even then, the tether will emerge from shadow over
  99. a period of 45 minutes for the upper half (where the emergence
  100. is fastest).  This means the typical excursions will be less than
  101. a few km, and the peak contraction rates will be on the order
  102. of 1 km/hr.
  103.  
  104. >     5) What about charged particles in the van Allen belts
  105. >"doping" the crystalline structure of the beanstalk ?
  106. >     Questions 4 an 5 are important because you need the great
  107. >strength of a pure "whisker". Chemical impurities and crystal
  108. >irregularities will decrease the strength to the breaking point.
  109.  
  110. A structure that large will absorb the van Allen belts.  There
  111. is only on the order of 1 kg of stuff in the Van allen belts.
  112.  
  113. A beanstalk has enough cross section that the material in the
  114. van-allen belts will be absorbed.  Because of meteoroid and
  115. debris hazards, you will design the beanstalk with multiple
  116. strands crosslinked periodically, so that if a particular
  117. strand is cut for any reason you can stand the loss, then go
  118. in and replace the section of missing strand.  A recommended
  119. cross-link interval is 10 km, and a minimal design should have
  120. 6 strands spaced more than the width of the largest piece of
  121. orbital hardware, so that in the worst case (for a hexagonal
  122. arrangement of strands) , no more than 2 strands get cut.  If
  123. a 100 m space station is the largets object, then space the
  124. strands at least that far apart.
  125.  
  126. Modular beanstalk design also allows incremental upgrading
  127. as better materials become available.  With today's materials,
  128. about half a beanstalk could be built with a tolerable taper
  129. factor.  As stronger materials get developed, or simply for
  130. scheduled replacement if aging is a worry, you go through and
  131. replace one strand section at a time.
  132.  
  133. ------------------------------
  134.  
  135. Date: 31 May 91 18:34:51 GMT
  136. From: ssc-vax!bcsaic!hsvaic!eder@beaver.cs.washington.edu  (Dani Eder)
  137. Subject: Re: Fermi Paradox
  138.  
  139. In article <1991May25.180116.21954@agate.berkeley.edu> fcrary@lightning.Berkeley.EDU (Frank Crary) writes:
  140. >My second objection is the speed at which a civilization is assumed to expand.
  141. >While the actual exploration crafts could have spread all over the galaxy, even
  142. >at 0.001c and in only 500 million years, what the colonies would do is a 
  143. >totally different issue. At the speed I guessed at, travel between stars would
  144. >take roughly 5000 years (at approximately 5 light years between stars.) But
  145. >how long would it take a new colony to settle an entire new world, grow to the
  146. >point where people want to leave it (and form a new colony) and have developed
  147. >the industrial base to support an interstellar colonization effort? Even if
  148. >they worked as hard as they could at it, I suspect it would take at least a
  149. >few thousand years. In fact, however, these colonists might easily get 
  150. >distracted. If they suffered a civil war/interstellar war/collapse of 
  151. >government the above process could be set back a great deal. In short, I feel
  152.  
  153. This is much too slow, because it is thinking bounded by the rocket
  154. propulsion paradigm.  Let us consider an alternate approach:
  155.  
  156. INTERSTELLAR FAX MACHINES
  157.  
  158. (following are logical steps in an argument, not the order of
  159. steps in carrying out the mission)
  160.  
  161. Step 1: Send a small (order of a ton) robotic probe to another star
  162. (alpha Centauri will serve as an example).  Using nuclear-electric
  163. propulsion at a specific impulse of 20,000 s (exhaust velocity of
  164. 200 km/s), a mass ratio of 5, one stage to boost and one stage to
  165. de-boost at the destination, you get an acceleration time of 1 year,
  166. final speed of 321 km/s (0.001c), coast time of 4000 years, and
  167. deceleration time of 1 year.
  168.  
  169. Step 2: The robotic probe using local asteroidal material builds
  170. copies of itself, which eventually build (a) a receiving array, and
  171. (b) an atom-placing machine based on scanning-tunneling microscope
  172. and related technologies
  173.  
  174. The receiving array is located about 1000 AU behind the star, and
  175. uses the gravity of the star to focus incoming signals.  The star
  176. then acts as a gravitational lens.  
  177.  
  178. Step 3: Set up a transmitting array somewhere near the Sun (within
  179. a few hundred AU.  The transmitting array consists of a 10^6 x 10^6
  180. array of emitters spaced 10m apart, emitting in the optical at a
  181. total rate of 10^12 Hz per emitter, for a total data rate of 10^24
  182. bits/sec.  The receive array needs detectors spaced 5 cm apart, giving
  183. a receive array size of 50 km square.  If the array areal thickness is
  184. 1 m (allowing for power supply, etc.), then the total mass of the
  185. receiver is 2.5E9 tons at a density of 1000 kg/m^3.  If the
  186. robot doubling time is 1 year, then the time to get the array
  187. built at the receiver end is 32 years.
  188.  
  189. Step 4: Take a human and read out atom by atom the configuration
  190. (using STM techniques).  Allowing 10 bits per atom to specify
  191. element, isotope, and bonding state, this requires around 10E29 bits
  192. (with no data compression).  At the aforementioned data rate,
  193. it would take a day to send the specification for a person.
  194.  
  195. Step 5: If we have developed human-intelligence level computers,
  196. it sould take on the order of 1E16 bits to specify the equivalent
  197. of the synapse connection stengths of a human brain.  At the 1E24
  198. Hz data rate, the equivalent of the world's population can be
  199. sent in one minute.
  200.  
  201. Step 6: If we use data compression, it should be possible to reduce
  202. the time to specify a human to 1/100 of a day.  For example, water
  203. molecules make up 70% of the body, and they would probably not have
  204. to be specified at all beyond providing the right number density
  205. in a particular region of a cell.  The bones have calcium carbonate
  206. crystals which can be described by the size, position, and orientation
  207. of the crystal rather than listing the atoms.  At this rate you
  208. can send 36,000 people per year through the fax machine.
  209.  
  210. Step 7: The human-assemblers should not be any less efficient than
  211. human themselves are in assembling themselves.  A human consumes on
  212. the order of 20 tons of food to age 18.  36000 people would then require
  213. 720,000 tons of atom-placing machines, which is negligible compared
  214. to the receive array mass.
  215.  
  216. Step 8: There is enough room to easily place 1000 transmit arrays
  217. in solar vicinity (if spaced in a ring 150 AU in radius, they would
  218. be 1 AU apart.  Each array is about the diameter of the Earth.  The
  219. total mass of the transmit arrays would be about that of a large
  220. asteroid (400 km diamteter), so there is plenty of mass to use to
  221. build such a thing.  With 1000 transmit arrays, 36,000,000 people can
  222. be sent per year, or the entire population of the Earth in 150
  223. years.
  224.  
  225. Step 9: Thus, given the ability to manipulate matter at the atomic
  226. scale, using refinements of the STM technology at hand, and given
  227. propulsion no better than nuclear-electric that is within 20 years
  228. of today's technology, we can move the entire population of the
  229. Earth to alpha centauri in 1.5 centuries, which is suely sufficient
  230. to then propagate to the next star.
  231.  
  232. Step 10: Given a high-speed robotic probe (3%c), and assuming that
  233. a human crew of 1 million is sufficient to manage the construction
  234. of the next generation of probe, the cycle time is
  235.  
  236.     Probe travel time        150 years
  237.     Replication/build receiver    32 years 
  238.     Send 1E6 people            28 years
  239.     Build probe             4 years
  240.     -----------------------------------------
  241.     Total cycle time        214 years
  242.  
  243.     Distance        4.3 light years
  244.  
  245.     Average velocity    =0.02c
  246.  
  247. Time to fill galaxy from Earth (max=70,000 LY) = 3.5 million years
  248.  
  249. Conclusion: The Fermi Paradox is very much with us.
  250.  
  251. ------------------------------
  252.  
  253. Date: 6 Jun 91 18:15:21 GMT
  254. From: cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!sdd.hp.com!elroy.jpl.nasa.gov!jpl-devvax!beowulf!carlos@ucbvax.Berkeley.EDU  (Carlos Carrion)
  255. Subject: Mars Observer Left without me !!
  256.  
  257. jenkins@jpl-devvax.JPL.NASA.GOV (Steve Jenkins) writes:
  258. >dona@bilver.uucp (Don Allen) writes:
  259. >>...taken  by Viking 1 in 1976.  Hoagland believes the Mars  observer
  260. >>spacecraft  was  deployed  by the  Space  Shuttle  "Atlantis"  on
  261. >>mission STS-38.
  262. >
  263. >Wow!  I guess we better get busy with the Mars Observer telemetry
  264. >system.  It's not scheduled for ground testing until later this year.
  265. >
  266.     Wait Up!!  I've only just released the Mars Orbit Insertion Sequence
  267. to the Flight Team, and MO has been launched already (and by the Shuttle!) ??
  268. Quick, start up the VTL!!
  269.  
  270.  
  271. carlos.
  272.  
  273. Ever feel like the whole world is a tuxedo and you're a pair of brown shoes?
  274.       ...ames!elroy!jpl-devvax!{beowulf|pituco}!carlos
  275.  
  276. ------------------------------
  277.  
  278. Date:         Thu, 06 Jun 91 17:47:46 EDT
  279. From: Tom McWilliams <18084TM@msu.edu>
  280. Subject:      Re: SPACE Digest V13 #602
  281.  
  282. Re: Aurora
  283.  
  284. Did anyone else see the incredible aurora display the night of June 4/5?
  285.  
  286. Wow!!!!! About 80-90% of our sky was covered for at least 4 hours (I had to
  287. go to bed).  At one point the birds started waking up, apparently since
  288. it was about as bright as early dawn-light.
  289.  
  290. I had gone out to a large field near my house to scope Sag. and Scor.
  291. since we get few nights of very good seeing.  This night was really clear,
  292. to the point of actually seeing the Milky Way (unusual 5 miles from Lansing)
  293. (Lat. about 45%)
  294.  
  295. Good thing I chose southern constellations, as that was all I could see
  296. after about 1:30a.m.
  297.  
  298. It started around midnight, with a strange glow across the northern sky,
  299. about 10 degrees above the horizon.  I looked later, and it had split in two,
  300. the lower one with changing rays and uneven edges.  Later the rays had
  301. extended up to U. Major (about zenith at that time), and covered about 100
  302. degrees of the horizon.  Within another hour, the rays were coming from all
  303. directions and converging in an area about 10 degrees south of zenith.
  304. As I watched, different areas would suddenly increase in brightness relative
  305. to the other areas.  The best description that I can think of is a giant
  306. plasma ball (you know, those things in spencers gifts).  It seemed like
  307. the whole sky was intermittently pulsating, but it was easiest to see
  308. where it all converged.  Sometimes the pulsations seemed to move vertically
  309. along the rays.  And sometimes it seemed like really strong heat-lightning.
  310. Sure wish I'd had a camera.
  311.  
  312. The center areas of the convegence point kept changing shape, too.  At this
  313. point, the entire north side of the sky was a sheet of light.  No stars were
  314. visible, and there were scintillating bands that seemed to flicker like a
  315. distant Drive-in movie screen.  It was mostly greenish-white, but the
  316. brightenings in the center were a deeper green,
  317. and my boss saw some red light, about 20 miles further from the city.
  318.  
  319. At about 2:30 I got cold and tired and headed for home.  My house-mates
  320. had things like "uh" to say when I asked if they wanted to see it. (losers)
  321.  
  322. Just before I went to bed, around 3:00, it had changed from greenish-white to
  323. bluish-white, and instead of a wall of light in all directions, there were
  324. 3 or 4 big twisty rays that still converged near Zenith.  If you watched the
  325. convergence point, all the rays would suddenly drift to to east, making
  326. the illusion of clouds very strong, except for Vega shining through!  As they
  327. drifted east, the east-most areas would fade, and other places on the western
  328. side would increase in brightness, until the whole thing had changed shape,
  329. and it would start again.
  330.  
  331. I've never seen anything even close to this!  No -one at the Physics-
  332. Astronomy Dept. where I work had seen it like this, either, except for
  333. Debbie, when she lived in Alaska.
  334.  
  335. On of my co-workers, who had been doing solar observations for a while,
  336. reported a particularly large sunspot that formed recently, and very
  337. strong magnetic events associated with it are probably the cause of said
  338. aurora.  I'll repost if I hear anything interesting.
  339.  
  340. Since I saw lights to OUR south, I'm assuming they were quite widespread.
  341.  
  342. Anyone else see this the night of June 4/5, Tue/Wed?
  343. June 5/6 had a few rays, very transitory (that I saw), but maybe you saw
  344. more?
  345.  
  346. Tommy Mac
  347. Acknowledge-To: <18084TM@MSU>
  348.  
  349. ------------------------------
  350.  
  351. Date: 6 Jun 91 22:13:58 GMT
  352. From: cis.ohio-state.edu!magnus.acs.ohio-state.edu!ephillip%magnus.acs.ohio-state.edu@ucbvax.Berkeley.EDU  (Earl W Phillips)
  353. Subject: Aurora observed
  354.  
  355.  
  356.  
  357. Right here in Columbus, Oh. (Lat:40.1178, Long:83.0838). Last night,
  358. UT 6/6/91. The show lasted roughly 45 minutes. It began as a line
  359. along the horizon, stretching about 15 degrees either direction E/W,
  360. with rays climbing up about 20 degrees from it. There were brilliant
  361. reds, oranges, and less bright bluish/greens. At times, white rays
  362. were observed almost as bright as an auto-dealer's searchlight! The
  363. curtain would at times seem solid, then break up into rays, then
  364. almost disappear, then come back with a vengeance w/many colors. A
  365. beautiful display !! Of course, I did not bring my camera !! You can
  366. bet I will tonite !! Since I have reports from a couple of my
  367. students that they some some "shimmering colors" for about 5 minutes
  368. in the northern sky night before last, chances are good they'll be
  369. around again tonite, especially in light of the recently reported
  370. new major flare. I'll keep ya posted !!
  371.  
  372. *****************************************************************
  373. *                                    | ====@====      ///////// *
  374. * ephillip@magnus.ircc.ohio-state.edu|     ``________//         *
  375. *                                    |       `------'           *
  376. *                 -JR-               | Space;........the final  *
  377. *                                    | frontier...............  *
  378. *****************************************************************
  379.  
  380. ------------------------------
  381.  
  382. Date: 6 Jun 91 23:30:16 GMT
  383. From: cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!mips!pacbell.com!iggy.GW.Vitalink.COM!widener!hela!aws@ucbvax.Berkeley.EDU  (Allen W. Sherzer)
  384. Subject: Freedom: I'm not dead!
  385.  
  386.  
  387. The House just voted 240 to 173 to adopt the Chapman amendment to freeze
  388. NASA funding and restore funding to Space Station Freedom.
  389.  
  390.   Allen
  391.  
  392. -- 
  393. +---------------------------------------------------------------------------+
  394. |Allen W. Sherzer |   DETROIT: Where the weak are killed and eaten.         |
  395. |   aws@iti.org   |                                                         |
  396. +---------------------------------------------------------------------------+
  397.  
  398. ------------------------------
  399.  
  400. End of SPACE Digest V13 #705
  401. *******************
  402.