home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #1 / NN_1993_1.iso / spool / sci / space / 18991 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-08  |  6.6 KB

  1. Path: sparky!uunet!bcstec!bronte!hsvaic!eder
  2. From: eder@hsvaic.boeing.com (Dani Eder)
  3. Newsgroups: sci.space
  4. Subject: Re: Question:How Long Until Privately Funded Space Colonizati
  5. Message-ID: <1857@hsvaic.boeing.com>
  6. Date: 6 Jan 93 17:20:46 GMT
  7. References: <3954@key.COM> <726261192snz@chrism.demon.co.uk>
  8. Distribution: na
  9. Organization: Boeing AI Center, Huntsville, AL
  10. Lines: 134
  11.  
  12. chris@chrism.demon.co.uk (Chris Marriott) writes:
  13.  
  14. >In article <3954@key.COM> rburns@key.COM writes:
  15.  
  16. >>
  17. >>What are the current estimates of folks in this newsgroup of how long it 
  18. >>will be until the world starts to see privately funded space colonization?
  19. >>
  20. >>I've noticed that there are some _extremely_ capital intensive schemes around
  21. >>which might make the marginal cost of launching mass to orbit fairly cheap.
  22. >>(I'm thinking of mechanisms like Clarke's space "elevator" or Bull's 
  23. >>gun). I'm more interested in technologies like the Henson Sling or SSTO
  24. >>technology that might be more useful to private citizens and less likely to
  25. >>be shelved or monopolized by governments or mega-corps.
  26. >>
  27. >>
  28. >>Thanks!
  29. >>
  30.  
  31. >The "space elevator" - basically dropping a cable from a geosynchronous
  32. >satellite to Earth (and, of course, another one upwards so the centre of
  33. >mass stays still) is probably the most *lethal* device one might conceive
  34. >of building!  Imagine the cable breaks near the mid-point.  You have 38000km
  35. >of cable falling to earth at *orbital* velocities, enough to wrap itself
  36. >around the entire equator of the planet!  Go figure out the kinetic energy
  37. >involved.  How much ocean would it vaporize?  Massive medium-term climatic
  38. >changes at best - "nuclear winter" scenarios.  A new Ice Age a distinct
  39. >possibility.
  40.  
  41. I have to comment on the above in sequence:
  42.  
  43. 1) Given my income stream, I could save $15,000 per year.  At six
  44. percent compounded, I would have $80 million in today's dollars
  45. in a century.  By then, it should be within that cost due to improvements
  46. in technology.  So a century would be an upper bound.  One billionaire
  47. could fund a private space colony out of his assets if he wanted to
  48. and spent the money intelligently.  So the lower bound is zero time.
  49.  
  50. 2) Gerald Bulls gun, or the much-improved versions of gas guns that
  51. are being developed, would be expensive by ordinary human scale,
  52. but cheap in relation to current space costs. The gas gun design I
  53. am working on at Boeing is estimated to cost less than 2 Ariane IV
  54. launches to build (<$130 million), or less than one 747-400 aircraft
  55. to buy.
  56.  
  57. 3) The Space Elevator that reaches to GEO is the limit case of
  58. the large class of possible orbital structures.  Given today's
  59. material strengths, it is not economic to build a full space elevator.
  60. It is, however, resonable to build a structure several thousand
  61. km long, whose bottom end is substantially slower than orbit
  62. velocity (by 2-3 km/s), and using an elevator the rest of the
  63. way.
  64.  
  65. 4) Let us assume a cable with a lifting capacity of 1 million
  66. pounds of payload has a tensile strength of 2 million psi.
  67. This is twice the strength of today's materials, but you wouldn't
  68. build such a thing until you have suitable materials.  If you
  69. use a working strength of 2/3 (factor of safety = 1.5), then
  70. the scale length of the cable is 500 km.  The cross section
  71. must increase by a factor of e per scale length going up the
  72. gravity well.  The earth's gravity well is equivalent to 6375
  73. km deep, and from the surface to GEO is equivalent to 6,230 km
  74. deep.  Thus you have 12.5 scale lengths, thus the cable is
  75. exp(12.5)=268,000 times the cross sectional area at GEO as
  76. at the bottom end.  Given a working strength of 1.33 million psi,
  77. the tip cross section is 0.75 square inch.  So the GEO
  78. cross section is 200,000 square inches, or 37 feet.  
  79.  
  80. With a cross section of 130 sqaure meters, a length of 35000
  81. km, and a density of 1900 kg/m^3, we have a total mass opf
  82. 8.64x10^12 kg, or 8.65 million tons.  Allowing for the fact
  83. that the thing is not the full width the whole length, and
  84. not all of it is falling from GEO, let us reduce this to
  85. 4.3 megatons of falling stuff.  
  86.  
  87. Something falling from GEO hits the surface at close to
  88. escape velocity, so has about 14 times the energy content of
  89. TNT (4.2MJ/kg) to dissipate, so the equivalent energy
  90. is 60 Megatons of TNT.  This is definitely a lot, but it
  91. can be compared to the yield from one Trident- Class
  92. nuclear submarine, which comes in at 87 Megatons.
  93.  
  94. 5) For economy's sake, a full GEO system would not be built
  95. as a hanging cable all the way from GEO.  Using the same
  96. strong materials, you would build a tower up from the
  97. ground to meet it, with the same number of scale lengths
  98. in each structure, for minimum mass.  Compressive
  99. towers are not as strength-efficient as cables.  They can
  100. achieve about 40% the effective strength.  Therefore,
  101. the span will be covered by a tower and a cable, each 9
  102. scale lengths long each.  The maximum cross section of
  103. the cable is then 8000 times the bottom tip, or 4 square
  104. meters.  The impact energy is then reduced to less than
  105. 2 Megatons, still a serious matter but hardly a climate-
  106. changing one.
  107.  
  108. 6) For safety's sake and to make it manufacturable and
  109. deliverable, the cable will probably be made in strands
  110. about 1 cm across (ever try to wind a cable 2 meters
  111. thick on a drum?) and no more than 10 km long.  This
  112. produces cable reels massing about 2 tons each, which
  113. is a manageable construction item.  The parallel strands,
  114. all 40,000 of them, will be spread apart in space to
  115. protect against accidental impact by spacecraft or 
  116. space debris.  With 1 km inter-strand spacing, the
  117. structure is 200 km wide at the GEO point, tapering
  118. down to a set of 4 strands in a square pattern 1 km
  119. apart at the cable-tower join point ( which will
  120. be at a height of 1200 km).  The tower then expands
  121. outward from there to a width of perhaps 60 km at
  122. the base.
  123.  
  124. 7) The total mass in space is on the order of 200
  125. kilotons of cable, at a price of about $40/kg hypothesized
  126. for large scale production of high strength carbon fiber, for
  127. a material cost of $8 billion.  So we are talking a couple
  128. of tens of billions total project cost.  
  129.  
  130. With a elevator capable of 30 kph, it will take
  131. 1000 hours to raise a cargo to GEO, so today's elevator
  132. technology is not suitable for people, but okay for
  133. bulk items.  A mono-rail type device running at
  134. 300 kph up to GEO would take 4 days to ride.  This
  135. is more reasonable.  At 1000 tons x 90 deliveries per
  136. year x 12 year amortization, we are talking about
  137. an amortized cost of $20/kg to GEO.  This compares
  138. to the present cost of $20,000/kg to GEO, a hell of
  139. an improvement.
  140.  
  141. Dani Eder
  142.  
  143. -- 
  144. Dani Eder/Meridian Investment Company/(205)464-2697(w)/232-7467(h)/
  145. Rt.1, Box 188-2, Athens AL 35611/Location: 34deg 37' N 86deg 43' W +100m alt.
  146.