Elevador Espacial

• O Elevador Espacial é uma estrutura de elevador imaginária que pode levar da superfície da Terra até o espaço
• Descreve características de diferentes altitudes durante a subida, como nuvens, animais, aeronaves e fenômenos meteorológicos
• A atmosfera é dividida em tropopausa, troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera, e são apresentados os ambientes atmosféricos de cada altitude
• Menciona que a realização do Elevador Espacial exigiria um cabo extremamente resistente
• Explica visualmente os fenômenos experimentados com o aumento da altitude e os principais desafios que humanos e tecnologia precisam superar

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Introdução ao Elevador Espacial

‘Space Elevator’ imagina um elevador que conecta verticalmente a superfície da Terra ao espaço e apresenta um resumo das características, fenômenos naturais e desafios técnicos em diferentes altitudes

Principais animais, equipamentos e fenômenos por altitude

• Em formato de jogo, do solo à fronteira espacial, aparecem a cada cena animais (pomba, leopardo-das-neves, aranha saltadora do Himalaia etc.), aeronaves (Bleriot XI, SR-71, Bell X-1 etc.) e fenômenos meteorológicos (acumulonimbus, cumulus, jet stream etc.)
• À medida que a altitude aumenta, ocorrem mudanças atmosféricas como queda de temperatura, redução de oxigênio e queda da pressão
• Em cada altitude, são apresentados recordes extremos de voo de animais, aeronaves e balões da natureza e da atividade humana
• Por exemplo, andorinha-branca, águia-de-bico-branco e águia-careca-do-rio são citadas como capazes de voar em grandes alturas

Estrutura e características da atmosfera

• Troposfera: a camada mais baixa da atmosfera, onde ocorrem a maior parte das condições meteorológicas terrestres e 99% da umidade
• Estratosfera: localizada a camada de ozônio, onde a temperatura começa a subir novamente
• Mesosfera: com baixa pressão atmosférica, onde a maioria dos meteoros se desintegra. É a região de menor temperatura
• Termosfera: considerada a fronteira com o espaço; a temperatura é muito alta, mas moléculas estão tão espaçadas que a percepção de calor é difícil. A Linha de Kármán (100 km) é reconhecida como o início do espaço

Registros extremos e fenômenos naturais e técnicos por altitude

• Voo de maior altitude: Perlan II (planador), NASA Helios (avião), Felix Baumgartner (queda livre de máxima altitude), Alan Eustace (recorde máximo de altitude em paraquedismo)
• Veículo mais rápido: exemplos como o SR-71 e o NASA X-43
• Fenômenos raros por altitude: sprites, blue jet (raio de alta altitude), aurora, nuvem de pérola e nuvem brilhante noturna
• Registro humano: descrição da queda de altitude máxima de Jospeh Kittinger no Project Excelsior
• Fenômenos especiais: ‘zona de morte’, limite de Armstrong, variação do ponto de ebulição da água conforme a altitude, e orientação sobre baixa pressão e falta de oxigênio na tropopausa superior

Elevador Espacial e a expansão espacial futura

• Enfatiza que o conceito de Elevador Espacial já é objeto de pesquisa por cientistas reais
• Se for viável, pode oferecer uma forma de acesso ao espaço mais barata e segura do que os métodos tradicionais de foguetes
• Os principais entraves práticos são o desenvolvimento de um material de cabo suficientemente forte e a implementação tecnológica
• Atualmente ainda é um conceito conceitual, mas carrega a esperança de transformar o futuro acesso ao espaço

Resumo

Do nível do solo até o espaço, orienta visualmente de forma envolvente como humanos, animais, equipamentos e fenômenos meteorológicos interagem em cada altitude

A partir da ideia de Elevador Espacial, resume de forma concisa a imaginação de cenários extremos, os registros atuais de tecnologia e natureza e a visão para o futuro da expansão espacial

[GN⁺]

Comentário do Hacker News

• O que mais chama atenção aqui é como isso mostra que o espaço está muito mais perto da Terra do que imaginamos. A camada atmosférica onde conseguimos viver é extremamente fina em comparação ao tamanho do planeta. Por exemplo, algo em torno de 100 km é menor que a distância entre algumas grandes cidades. É uma distância que dá para pedalar o dia inteiro. Mais alguns poucos quilômetros que um ônibus atravessando o centro da cidade e você já está em um local sem atmosfera. Com cerca de 15 km de corrida ou trilha a pé, já dá para chegar à estratosfera. Um avião a jato pode parecer tão alto quanto casa ou estádio para a gente, mas, na prática, está mais perto do que pensamos. Esse jeito de olhar para o mapa da Terra faz a gente sentir como é fina a faixa onde a vida realmente existe

  • Se você pegar o globo que vemos em sala de aula, dá para imaginar a atmosfera da Terra como uma camada fina de papel colada por cima
  • Muita gente diz que subir é difícil, mas, na verdade, subir é relativamente fácil. O mais difícil é ir rápido o bastante para “lateralmente” sair e permanecer em órbita
  • O mar também é muito fino, e isso me parece incrível. No passado, achavam que o oceano era absurdamente profundo, mas até a Fossa de Mariana representa só 0,2% do raio da Terra, e a profundidade média do mar é da ordem de 0,05%
  • Se o continente africano tivesse ficado sob controle das grandes potências mundiais, o monte Kilimanjaro poderia ter sido um ótimo local para lançamento de foguete. Só pela altitude, cerca de 3 milhas, já há economia de combustível, e começar na estratosfera ajudaria a furar a atmosfera com menos combustível. É uma abordagem parecida com a que Scaled Composites e Virgin Galactic já tentaram com aeronaves maiores; a vantagem é que não precisaria acertar a hora do lançamento em queda livre
  • Na prática, o que é mais difícil não é subir, e sim atingir e manter a velocidade orbital ao mesmo tempo

• Sobre a aurora: não é que partículas vindas do Sol deixem os átomos da atmosfera excitados para produzir luz. Quando a cauda da magnetosfera da Terra é comprimida pelo vento solar, ocorre reconexão magnética, e nesse processo as partículas são aceleradas em direção à Terra, entrando na atmosfera e gerando a luz. Em outras palavras, o vento solar não é o fluxo de energia direto; a energia fica armazenada no campo magnético e é liberada depois

  • Falando em aurora, é uma pena não mencionar o space tornado (tornado espacial). Não é algo estritamente necessário para explicar a aurora, mas é um fenômeno tão impressionante que merece destaque wiki do space tornado
  • No fim das contas, o vento solar é a origem de energia da aurora, mas, em vez de “bater no ar”, ele injeta energia no campo magnético da magnetosfera terrestre; então essa energia é transferida às partículas na reconexão e forma a aurora

• Esse projeto é realmente impressionante. Fiquei rolando e lendo o tempo todo. Para uma pessoa jovem e curiosa, isso pode ser uma experiência que muda a forma de ver o mundo. Obrigado ao criador. A única coisa que me incomoda é que o meio de doação do “buy me a coffee” não é tão simples quanto PayPal ou Apple Pay, exigindo entrada direta de cartão ou dados bancários

  • PayPal e Apple Pay têm taxa bem alta; cartão é mais barato e transferência bancária é praticamente gratuita. A maioria dos usuários nem percebe ou não se importa com essa diferença, então o dinheiro acaba indo para intermediários
  • De fato, mesmo para pagar com PayPal, ainda é preciso cadastrar cartão ou conta bancária. Uma carteira online como o Link torna o pagamento mais simples do que o PayPal

• A discussão sobre o biplano Caproni ca 161 me chamou atenção. Descobri que, em 1938, Mario Pezzi voou com um avião de hélice até 17.083 m usando um macacão de pressão com aquecimento elétrico, capacete selado e cabine pressurizada. Depois disso, quase não parece ter sido mencionado e é difícil encontrar informação. wiki do Mario Pezzi, imagem do macacão de pressão, imagem adicional, interior da cabine pressurizada

• Aprendi hoje uma coisa nova: diariamente caem mais de 48 toneladas de meteoritos na atmosfera. O elevador espacial pode não ser tão impossível quanto ficção científica, mas ainda está bem distante da realidade. Não existe um cabo que suporte o próprio peso. Também não está claro como manter um cabo e o elevador estáveis na atmosfera. Na Lua, com gravidade, ar e risco de detritos menores, a chance de viabilidade é maior, embora a necessidade prática também seja muito menor

  • Um elevador espacial não viola leis fundamentais da física, mas é incerto se há material disponível para construí-lo. Ele precisaria suportar peso próprio, do elevador, da carga útil e de cabo adicional com resistência à tração e durabilidade térmica ao mesmo tempo. Além disso, a enorme energia armazenada no sistema exigiria considerar um risco de colapso com danos globais gigantescos. Não basta ter a resistência mínima calculada — seria preciso um fator de segurança de dezenas de vezes, além de resistência para não romper facilmente com incidentes comuns. A própria existência de um material que atenda a todas essas características é obscura; parecer compatível com a física não garante viabilidade
  • A rotação lenta da Lua é, na verdade, uma desvantagem. Isso faz com que o cabo precise se estender até o ponto de Lagrange L1, exigindo um elevador de 56 mil km, 20 mil km maior que o da Terra. Nesse caso, um “mass driver” (catapulta/railgun espacial) é muito mais eficiente
  • Na Terra talvez seja irrealista, mas em Marte dá para imaginar um elevador feito com fibras como Zylon ou M5, e na Lua com Kevlar. Há até estimativas de que o custo de um elevador lunar poderia ficar abaixo do preço do lançador móvel da SLS da NASA wiki do M5 fiber, relatório do elevador lunar no espaço (pdf), relatório de auditoria da NASA (pdf)
  • Se os materiais em escala são inacessíveis e os problemas de engenharia são insolúveis, isso é basicamente como o Alcubierre drive: algo só teoricamente possível
  • Outro problema é que o próprio elevador espacial pode virar uma plataforma de arma perigosa. Jogando coisas de cima, dá para causar danos enormes. Um país autoritário provavelmente tentaria destruí-lo antes mesmo de completar a construção. E se uma seção romper em órbita alta, ela pode cair e varrer o solo com força absurda. Esses riscos deixam a realização ainda mais distante

• Me diverti bastante com o jogo stimulation-clicker do neal.fun

  • Fiz uma maratona sem usar trapaça no horário do almoço. Surpreendente!
  • Passou de meia hora rapidinho
  • O jogo te puxa fácil, então cuidado. Melhor evitar usar xdotool

• Esta página é muito boa, então fiz uma doação. No começo, eu esperava que ela chegasse até a órbita geossíncrona (GEO), mas, realisticamente, teria de ficar 420 vezes maior, e não sei se o navegador aguenta

  • Também recomendo o Size of Space do mesmo site. Existe o Solarwalk, que permite rolar por todo o sistema solar, e o If the Moon Were Only One Pixel, com o conceito “se a Lua tivesse só 1 pixel”. Compartilhou também discussões no HN de 4 meses atrás, 6 anos atrás, 3 anos atrás
  • De fato, a órbita geossíncrona não é o fim; acima dela ainda seria necessário estender com um contrapeso para manter o equilíbrio da estrutura com o peso abaixo
  • Como não é uma ideia realmente viável no mundo real, acho que é mais um exercício matemático interessante

• Tentei converter as unidades de Fahrenheit para Celsius meio irritado e me surpreendi ao ver que a conversão acontece na hora

  • No meu navegador, o padrão já estava em Celsius
  • Eu fiz o mesmo aqui. Pensei “esse site é muito bem feito, será que funciona se eu clicar?”, e funcionou de verdade. Esse nível de interação é difícil de encontrar
  • O que me incomoda é que o comprimento (meters) não faz essa conversão do mesmo jeito

• Projeto com acabamento impecável. Comprei um café para o Neal. Fiquei curioso sobre qual seria a vantagem evolutiva de a ave Ruppell's griffon vulture voar até 11.400 m

  • Segundo a Wikipedia, uma explicação é que aumentar a altitude dá visão mais ampla para localizar alimento link relacionado, artigo original no web archive
  • Nem toda característica tem vantagem evolutiva. A seleção natural opera mais como remoção de desvantagens: se algo não ajuda na sobrevivência, tende a desaparecer. A evolução filtra o que é inútil
  • No meio da aviação, usar pés não é especialmente problemático

• Também recomendo o deep-sea do neal.fun

  • Há um site parecido mostrando “para cima”, com outra escala e implementação horizontal. Veja If the Moon were only 1 pixel para referência
  • Eu estava exatamente procurando esse link. Obrigado.