Cum ar funcționa un elevator spațial

Un elevator spațial este un sistem de transport propus care conectează suprafața Pământului la spațiu. Ascensorul ar permite vehiculelor să se deplaseze pe orbită sau în spațiu fără utilizarea rachete. În timp ce călătoria cu liftul nu ar fi mai rapidă decât călătoria cu rachete, aceasta ar fi mult mai puțin costisitoare și ar putea fi folosită continuu pentru transportul de marfă și eventual pasageri.

Konstantin Tsiolkovsky a descris pentru prima dată un elevator spațial în 1895. Tsiolkovksy a propus construirea unui turn de la suprafață până la orbita geostationară, făcând în esență o clădire incredibil de înaltă. Problema cu ideea lui a fost că structura va fi strivită de toți greutatea deasupra. Conceptele moderne de ascensoare spațiale se bazează pe un principiu diferit - tensiunea. Ascensorul ar fi construit folosind un cablu atașat la un capăt la suprafața Pământului și la un contragreutate masiv la celălalt capăt, deasupra orbitei geostationare (35.786 km). Gravitatie ar trage în jos pe cablu, în timp ce

În timp ce un elevator normal folosește cabluri în mișcare pentru a trage o platformă în sus și în jos, elevatorul spațial ar fi se bazează pe dispozitivele numite crawlere, alpiniste sau ascensoare care călătoresc de-a lungul unui cablu staționar sau panglică. Cu alte cuvinte, liftul s-ar muta pe cablu. Mai mulți alpinisti ar trebui să călătorească în ambele direcții pentru a compensa vibrațiile din forța Coriolis care acționează în mișcarea lor.

Setarea pentru ascensor ar fi așa: o stație masivă, un asteroid capturat sau un grup de alpinisti ar fi poziționat mai sus decât orbita geostationară. Deoarece tensiunea pe cablu ar fi maximă în poziția orbitală, cablul ar fi cel mai gros acolo, rotind spre suprafața Pământului. Cel mai probabil, cablul ar fi fie dislocat din spațiu, fie construit în mai multe secțiuni, deplasându-se pe Pământ. Climberii s-ar deplasa în sus și în jos pe cablu pe role, ținute la locul lor prin frecare. Energia ar putea fi furnizată de tehnologia existentă, cum ar fi transferul de energie wireless, energia solară și / sau energia nucleară stocată. Punctul de conectare la suprafață ar putea fi o platformă mobilă în ocean, oferind securitate ascensorului și flexibilitate pentru evitarea obstacolelor.

Călătoria cu un elevator spațial nu ar fi rapid! Durata călătoriei de la un capăt la celălalt ar fi de câteva zile la o lună. Pentru a pune distanța în perspectivă, dacă alpinistul s-ar deplasa cu 300 km / h (190 mph), ar fi nevoie de cinci zile pentru a ajunge pe orbita geosincronă. Deoarece alpinistii trebuie să lucreze în concert cu alții pe cablu pentru a-l face stabil, este probabil ca progresul să fie mult mai lent.

Cel mai mare obstacol în calea construcției liftului spațial este lipsa unui material suficient de ridicat rezistență la tracțiune și elasticitate și suficient de scăzut densitate pentru a construi cablul sau panglica. Până în prezent, cele mai puternice materiale pentru cablu ar fi nanotecurile de diamant (sintetizate pentru prima dată în 2014) sau nanotubuli de carbon. Aceste materiale nu au fost încă sintetizate la o lungime suficientă sau la rezistență la tracțiune și densitate. legături chimice covalente conectarea atomilor de carbon în nanotuburi de carbon sau diamant poate rezista la atâta stres înainte de a se dezlipi sau a se rupe. Oamenii de știință calculează încordarea pe care le pot susține legăturile, confirmând că, deși poate fi posibil ca o zi să construiască o panglică suficient de lungă pentru întinzându-se de pe Pământ până pe orbita geostaționară, nu ar putea suporta stresul suplimentar din mediul înconjurător, vibrații și alpinisti.

Vibrațiile și ondularea sunt o considerație serioasă. Cablul ar fi susceptibil la presiune vântul solar, armonice (de exemplu, ca o coardă de vioară foarte lungă), fulgerele și zbuciumate din forța Coriolis. O soluție ar fi controlul mișcării crawlerelor pentru a compensa unele dintre efecte.

O altă problemă este că spațiul dintre orbita geostationară și suprafața Pământului este plin de gunoi spațial și resturi. Soluțiile includ curățarea spațiului aproape de Pământ sau capacitatea de contrapondere orbitală să poată evita obstacolele.

Alte probleme includ coroziunea, impactul micrometeoritelor și efectele centurilor de radiații Van Allen (o problemă atât pentru materiale cât și pentru organisme).

Mărimea provocărilor cuplată cu dezvoltarea rachetelor refolosibile, precum cele dezvoltate de SpaceX, au scăzut interesul pentru ascensoarele spațiale, dar asta nu înseamnă că ideea de ascensor este mort.

Un material adecvat pentru un elevator spațial bazat pe Pământ nu a fost încă dezvoltat, dar materialele existente sunt suficient de puternice pentru a susține un elevator spațial pe Lună, alte luni, Marte sau asteroizi. Marte are aproximativ o treime din greutatea Pământului, totuși se rotește cam la aceeași viteză, astfel încât un elevator spațial marțian ar fi mult mai scurt decât unul construit pe Pământ. Un lift de pe Marte ar trebui să se ocupe de orbita scăzută a luna Fobos, care intersectează în mod regulat ecuatorul marțian. Complicația pentru un elevator lunar, pe de altă parte, este că Luna nu se rotește suficient de repede pentru a oferi un punct de orbită staționară. In orice caz, punctele lagrangiene ar putea fi folosit în schimb. Chiar dacă un ascensor lunar ar avea o lungime de 50.000 km pe partea apropiată a Lunii și chiar mai lung pe partea sa îndepărtată, gravitația mai mică face viabilă construcția. Un lift marțian ar putea asigura un transport continuu în afara puțului gravitațional al planetei, în timp ce un elevator lunar ar putea fi folosit pentru a trimite materiale de pe Lună într-o locație ușor de atins de Pământ.

Numeroase companii au propus planuri pentru ascensoarele spațiale. Studiile de fezabilitate indică faptul că un elevator nu va fi construit până când (a) este descoperit un material care poate susține tensiunea pentru un elevator de pe Pământ sau (b) este nevoie de un elevator pe Lună sau pe Marte. Deși este probabil că condițiile vor fi îndeplinite în secolul 21, adăugarea unei plimbări cu liftul spațial pe lista cu găleată ar putea fi prematură.

• Landis, Geoffrey A. & Cafarelli, Craig (1999). Prezentat sub forma lucrării IAF-95-V.4.07, 46-a Congresul Federației Internaționale de Astronautică, Oslo Norvegia, 2–6 octombrie 1995. „Turnul Tsiolkovski reexaminat”. Jurnalul Societății Interplanetare Britanice. 52: 175–180.
• Cohen, Ștefan S.; Misra, Arun K. (2009). „Efectul tranzitului alpinistului asupra dinamicii ascensoarelor spațiale”. Acta Astronautica. 64 (5–6): 538–553.
• Fitzgerald, M., Swan, P., Penny, R. Lebada, C. Arhitecturi și foi de parcurs pentru elevator spațial, Lulu.com Editori 2015