home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / pc / text / spacedig / v16_4 / v16no467.txt < prev    next >
Internet Message Format  |  1993-07-13  |  15KB

  1. Date: Sat, 17 Apr 93 05:21:52    
  2. From: Space Digest maintainer <digests@isu.isunet.edu>
  3. Reply-To: Space-request@isu.isunet.edu
  4. Subject: Space Digest V16 #467
  5. To: Space Digest Readers
  6. Precedence: bulk
  7.  
  8.  
  9. Space Digest                Sat, 17 Apr 93       Volume 16 : Issue 467
  10.  
  11. Today's Topics:
  12.                       Elevator to the top floor
  13.                          End of the Space Age
  14.                             Guns for Space
  15.                     Orion drive in vacuum -- how?
  16.  
  17.     Welcome to the Space Digest!!  Please send your messages to
  18.     "space@isu.isunet.edu", and (un)subscription requests of the form
  19.     "Subscribe Space <your name>" to one of these addresses: listserv@uga
  20.     (BITNET), rice::boyle (SPAN/NSInet), utadnx::utspan::rice::boyle
  21.     (THENET), or space-REQUEST@isu.isunet.edu (Internet).
  22. ----------------------------------------------------------------------
  23.  
  24. Date: 5 Apr 93 18:58:33 GMT
  25. From: Dani Eder <eder@hsvaic.boeing.com>
  26. Subject: Elevator to the top floor
  27. Newsgroups: sci.space
  28.  
  29. Reading from a Amoco Performance Products data sheet, their
  30. ERL-1906 resin with T40 carbon fiber reinforcement has a compressive
  31. strength of 280,000 psi.  It has a density of 0.058 lb/cu in,
  32. therefore the theoretical height for a constant section column
  33. that can just support itself is 4.8 million inches, or 400,000 ft,
  34. or 75 Statute miles.
  35.  
  36. Now, a real structure will have horizontal bracing (either a truss
  37. type, or guy wires, or both) and will be used below the crush strength.
  38. Let us assume that we will operate at 40% of the theoretical 
  39. strength.  This gives a working height of 30 miles for a constant
  40. section column.  
  41.  
  42. A constant section column is not the limit on how high you can
  43. build something if you allow a tapering of the cross section
  44. as you go up.  For example, let us say you have a 280,000 pound
  45. load to support at the top of the tower (for simplicity in
  46. calculation).  This requires 2.5 square inches of column cross
  47. sectional area to support the weight.  The mile of structure
  48. below the payload will itself weigh 9,200 lb, so at 1 mile 
  49. below the payload, the total load is now 289,200 lb, a 3.3% increase.
  50.  
  51. The next mile of structure must be 3.3% thicker in cross section
  52. to support the top mile of tower plus the payload.  Each mile
  53. of structure must increase in area by the same ratio all the way
  54. to the bottom.  We can see from this that there is no theoretical
  55. limit on area, although there will be practical limits based
  56. on how much composites we can afford to by at $40/lb, and how
  57. much load you need to support on the ground (for which you need
  58. a foundation that the bedrock can support.
  59.  
  60. Let us arbitrarily choose $1 billion as the limit in costruction
  61. cost.  With this we can afford perhaps 10,000,000 lb of composites,
  62. assuming our finished structure costs $100/lb.  The $40/lb figure
  63. is just for materials cost.  Then we have a tower/payload mass
  64. ratio of 35.7:1.  At a 3.3% mass ratio per mile, the tower
  65. height becomes 111 miles.  This is clearly above the significant
  66. atmosphere.  A rocket launched from the top of the tower will still
  67. have to provide orbital velocity, but atmospheric drag and g-losses
  68. will be almost eliminated.  G-losses are the component of
  69. rocket thrust in the vertical direction to counter gravity,
  70. but which do not contribute to horizontal orbital velocity.  Thus
  71. they represent wasted thrust.  Together with drag, rockets starting
  72. from the ground have a 15% velocity penalty to contend with.
  73.  
  74. This analysis is simplified, in that it does not consider wind
  75. loads.  These will require more structural support over the first
  76. 15 miles of height.  Above that, the air pressure drops to a low
  77. enough value for it not to be a big factor.
  78.  
  79. Dani Eder
  80.  
  81. -- 
  82. Dani Eder/Meridian Investment Company/(205)464-2697(w)/232-7467(h)/
  83. Rt.1, Box 188-2, Athens AL 35611/Location: 34deg 37' N 86deg 43' W +100m alt.
  84.  
  85. Reading from a Amoco Performance Products data sheet, their
  86. ERL-1906 resin with T40 carbon fiber reinforcement has a compressive
  87. strength of 280,000 psi.  It has a density of 0.058 lb/cu in,
  88. therefore the theoretical height for a constant section column
  89. that can just support itself is 4.8 million inches, or 400,000 ft,
  90. or 75 Statute miles.
  91.  
  92. Now, a real structure will have horizontal bracing (either a truss
  93. type, or guy wires, or both) and will be used below the crush strength.
  94. Let us assume that we will operate at 40% of the theoretical 
  95. strength.  This gives a working height of 30 miles for a constant
  96. section column.  
  97.  
  98. A constant section column is not the limit on how high you can
  99. build something if you allow a tapering of the cross section
  100. as you go up.  For example, let us say you have a 280,000 pound
  101. load to support at the top of the tower (for simplicity in
  102. calculation).  This requires 2.5 square inches of column cross
  103. sectional area to support the weight.  The mile of structure
  104. below the payload will itself weigh 9,200 lb, so at 1 mile 
  105. below the payload, the total load is now 289,200 lb, a 3.3% increase.
  106.  
  107. The next mile of structure must be 3.3% thicker in cross section
  108. to support the top mile of tower plus the payload.  Each mile
  109. of structure must increase in area by the same ratio all the way
  110. to the bottom.  We can see from this that there is no theoretical
  111. limit on area, although there will be practical limits based
  112. on how much composites we can afford to by at $40/lb, and how
  113. much load you need to support on the ground (for which you need
  114. a foundation that the bedrock can support.
  115.  
  116. Let us arbitrarily choose $1 billion as the limit in costruction
  117. cost.  With this we can afford perhaps 10,000,000 lb of composites,
  118. assuming our finished structure costs $100/lb.  The $40/lb figure
  119. is just for materials cost.  Then we have a tower/payload mass
  120. ratio of 35.7:1.  At a 3.3% mass ratio per mile, the tower
  121. height becomes 111 miles.  This is clearly above the significant
  122. atmosphere.  A rocket launched from the top of the tower will still
  123. have to provide orbital velocity, but atmospheric drag and g-losses
  124. will be almost eliminated.  G-losses are the component of
  125. rocket thrust in the vertical direction to counter gravity,
  126. but which do not contribute to horizontal orbital velocity.  Thus
  127. they represent wasted thrust.  Together with drag, rockets starting
  128. from the ground have a 15% velocity penalty to contend with.
  129.  
  130. This analysis is simplified, in that it does not consider wind
  131.  
  132. loads.  These will require more structural support over the first
  133. 15 miles of height.  Above that, the air pressure drops to a low
  134. enough value for it not to be a big factor.
  135.  
  136. Dani Eder
  137.  
  138. -- 
  139. Dani Eder/Meridian Investment Company/(205)464-2697(w)/232-7467(h)/
  140. Rt.1, Box 188-2, Athens AL 35611/Location: 34deg 37' N 86deg 43' W +100m alt.
  141.  
  142. ------------------------------
  143.  
  144. Date: 16 Apr 93 06:41:04 GMT
  145. From: john baez <baez@guitar.ucr.edu>
  146. Subject: End of the Space Age
  147. Newsgroups: sci.physics,sci.space,sci.astro
  148.  
  149. There is an interesting opinion piece in the business section of today's
  150. LA Times (Thursday April 15, 1993, p. D1).  I thought I'd post it to
  151. stir up some flame wars - I mean reasoned debate.  Let me preface it by
  152. saying that I largely agree that the "Space Age" in the romantic sense
  153. of several decades ago is over, and that projects like the space station
  154. miss the point at this time.  Reading, for example, "What's New" -
  155. the weekly physics update we get here on the net - it's clear that the
  156. romance of the day lies in the ever more fine-grained manipulation of
  157. matter: by which I include biotechnology, condensed matter physics (with
  158. its spinoffs in computer hardware and elsewhere), and the amazing things
  159. people are doing with individual atoms these days.  To a large extent, I
  160. think, the romance some people still have with space is a matter of
  161. nostalgia.  I feel sure that someday we - or more precisely, our "mind
  162. children" - will spread across space (unless we wipe ourselves out); but
  163. I think that *manned* space exploration is not what is exciting about
  164. what we can do *now*.   
  165.  
  166. Anyway, let me quote some of this article, but not all...
  167.  
  168.  
  169. SPACE AGE GLORY FADES FROM VIEW
  170.  
  171. Micheal Schrage (writer, consultant, and research associate at MIT)
  172.  
  173. At 35, America's Space Age won't have to suffer through the angst of a
  174. midlife crisis.
  175.  
  176. The reason is that the Space Age is already dead.  The technologies no
  177. longer define our times, and the public has grown weary of the multibillion
  178. -dollar celestial investments that yield minimal psychic or economic
  179. rewards.  
  180.  
  181. Space exploration has mutated from a central focuse of America's science
  182. and technology debate into a peripheral issue.  Speace is not a
  183. meaningful part of the ongoing industrial competitiveness debate, our
  184. technology infrastructure discussions or even our defense conversion
  185. policy.  
  186.  
  187. To be sure, America should continue to invest in satellite technologies
  188. for telecommunications and remote sensing - cheap deep-space probes
  189. would be nice too - but the ideal of space as a meaningful driver of
  190. scientific and industrial innovation is now dead.
  191.  
  192. .....
  193.  
  194. Before the change in administrations, it would have been foolish to
  195. write an obituary for the Space Age.  The Bush White House aggressively
  196. supported the space program and proposed spending well over $30 billion
  197. to build space station Freedom alone.
  198.  
  199. Even as he proposed budget cuts in other science and technology domains,
  200. Office of Management and Budget Director Richard Darman was an outspoken
  201. public champion of big-ticket space expenditures.  The reality that much
  202. of the civilian space program - from the shuttle to the Hubble telescope
  203. to the space station - was poorly conceived and unimpressively
  204. implemented did not seem to matter much.
  205.  
  206. Political inertia and a nostalgic sense of futurism - not a coherent
  207. vision or cost-effective sensibilities - determined multibillion-dollar
  208. space budgets.
  209.  
  210. Indeed, with few notable exceptions, such as Voyager, the post-Apollo
  211. era is the story of the gold-plated porkification of space exploration
  212. with programs and promises that delivered less for more and more.  
  213.  
  214. ......
  215.  
  216. While the Clinton Administration has kept on the highly regarded Daniel
  217. Goldin as administrator of the National Aeronautics and Space
  218. Administration, it seems clear that space exploration is not being
  219. positioned as either a symbolic or substantive centerpiece of America's
  220. technological prowess.  The space station budget has - rightly - been
  221. slashed.  Space is virtually ignored when the Administration champions
  222. its competitiveness agenda.
  223.  
  224. ......
  225.  
  226. "I wish this had happened 10 years ago instead of starting to happen
  227. now," says Bruce Murray, a Caltech professor who ran NASA's Jet
  228. Propulsion Lab in Pasadena.  "We've put off a lot of things we shouldn't
  229. have.... I would rather see a $10-billion NASA doing well than a
  230. $40-billion one filled with white elephants."
  231.  
  232. ------------------------------
  233.  
  234. Date: 5 Apr 93 17:35:23 GMT
  235. From: Dani Eder <eder@hsvaic.boeing.com>
  236. Subject: Guns for Space
  237. Newsgroups: sci.space
  238.  
  239. Okay, lets get the record straight on the Livermore gas gun.  
  240. The project manager is Dr. John Hunter, and he works for the
  241. Laser group at Livermore.  What, you may ask, does gas guns
  242. have to do with lasers? Nothing, really, but the gun is physically
  243. located across the road from the Free Electron Laser building,
  244. and the FEL building has a heavily shielded control room (thick walls)
  245. from which the gun firings are controlled.  So I suspect that the
  246. office he works for is an administrative convenience.
  247.  
  248. I visited Hunter at the beginning of Feb. and we toured the gun.
  249. At the time I was working on gas gun R&D at Boeing, where I work,
  250. but I am now doing other things (helping to save the space station),
  251.  
  252. The gun uses a methane-air mixture, which is burned in a chamber
  253. about 200 ft long by 16 inch ID (i.e. it looks like a pipe).
  254. The chamber holds a 1 ton piston which is propelled at several
  255. hundred m/s down the chamber.  On the other side of the piston
  256. is hudrogen gas, initially at room temperature andsome tens
  257. of atmospheres.
  258.  
  259. The piston compresses and heats the hydrogen ahead of it until
  260. a stainless steel burst diaphragm ruptures, at around 50,000 psi.
  261. The barrel of the gun is about 100 feet long and has a 4 inch
  262. bore.  It is mounted at right angles to the chamber (i.e. they
  263. intersect).  This was done so that in the future, the barrel
  264. could be raised and the gun fired into the air without having to
  265. move the larger and heavier chamber.  The projectile being used
  266. in testing is a 5 kg cylinder of Lexan plastic, 4 in in diameter
  267. and about 50 cm long.
  268.  
  269. All of the acceleration comes from the expansion of the hydrogen
  270. gas from 50,000 psi downwards until the projectile leaves the
  271. barrel.  The barrel is evacuated, and the end is sealed with a
  272. sheet of plastic film (a little thicker than Saran wrap).  The
  273. plastic is blown off by the small amount of residual air trapped
  274. in the barrel ahead of the projectile.  
  275.  
  276. The gun is fired into a bunker filled with sandbags and plastic
  277. water jugs.  In the early testing fragments of the plastic
  278. projectile were found.  At the higher speeds in later testing,
  279. the projectile vaporizes.
  280.  
  281. The testing is into a bunker because the Livermore test range is
  282. about 3 miles across, and the projectile would go 100-200 km
  283. if fired for maximum range.  The intent is to move the whole gun
  284. to Vandenberg AFB after the testing is complete, where they can
  285. fire into the Pacific Ocean, and use the tracking radar at VAFB
  286. to follow the projectiles.
  287.  
  288. The design goal of the gun is to throw a 5 kg projectile at 4
  289. km/s (half of orbital speed).  So far they have reached 2 km/s,
  290. and the gun is currently down for repairs, as on the last test
  291. they blew a seal and damaged some of the hardware (I think it
  292. had to do with the methane-air more detonating than burning, but
  293. I haven't had a chance to talk to Hunter directly on this).
  294.  
  295. There are people waiting to test scramjet components in this
  296. gun by firing then out of the gun into the air (at Mach 12=
  297. 4 km/s), since the most you can get in wind tunnels is Mach 8.
  298.  
  299. This gun cost about 4 million to develop, and is basically
  300. a proof-of-concept for a bigger gun capable of firing useful-
  301. sized payloads into space.  This would require on the order of
  302. 100 kg projectiles, which deliver on the order of 20 kg
  303. useful payload to orbit.
  304.  
  305. Dani Eder
  306.  
  307. -- 
  308. Dani Eder/Meridian Investment Company/(205)464-2697(w)/232-7467(h)/
  309. Rt.1, Box 188-2, Athens AL 35611/Location: 34deg 37' N 86deg 43' W +100m alt.
  310.  
  311. ------------------------------
  312.  
  313. Date: Sat, 17 Apr 1993 05:33:33 GMT
  314. From: Leigh Palmer <palmer@sfu.ca>
  315. Subject: Orion drive in vacuum -- how?
  316. Newsgroups: rec.arts.sf.science,sci.space
  317.  
  318. In article <1qn4bgINN4s7@mimi.UU.NET> James P. Goltz, goltz@mimi.UU.NET
  319. writes:
  320. >  Background: The Orion spacedrive was a theoretical concept.
  321.  
  322. It was more than a theoretical concept; it was seriously pursued by
  323. Freeman Dyson et al many years ago. I don't know how well-known this is,
  324. but a high explosive Orion prototype flew (in the atmosphere) in San
  325. Diego back in 1957 or 1958. I was working at General Atomic at the time,
  326. but I didn't learn about the experiment until almost thirty years later,
  327. when 
  328. Ted Taylor visited us and revealed that it had been done. I feel sure
  329. that someone must have film of that experiment, and I'd really like to
  330. see it. Has anyone out there seen it?
  331.  
  332. Leigh
  333.  
  334. ------------------------------
  335.  
  336. End of Space Digest Volume 16 : Issue 467
  337. ------------------------------
  338.