Ako by fungoval vesmírny výťah

Vesmírny výťah je navrhovaný dopravný systém spájajúci zemský povrch s vesmírom. Výťah by umožnil vozidlám cestovať na obežnú dráhu alebo do priestoru bez použitia rakety. Zatiaľ čo cestovanie výťahom by nebolo rýchlejšie ako cestovanie raketou, bolo by to oveľa lacnejšie a mohlo by sa neustále používať na prepravu nákladu a prípadne cestujúcich.

Konstantin Tsiolkovsky prvýkrát opísal vesmírny výťah v roku 1895. Tsiolkovksy navrhol postaviť vežu od povrchu až po geostacionárnu obežnú dráhu, čo v podstate vytvára neuveriteľne vysokú budovu. Problém s jeho myšlienkou bol v tom, že túto štruktúru rozdrvia všetci váha nad tým. Moderné koncepcie kozmických výťahov sú založené na inom princípe - napätí. Výťah by sa mal stavať pomocou kábla pripevneného na jednom konci k zemskému povrchu a na masívne protiváhu na druhom konci, nad geostacionárnou obežnou dráhou (35 786 km). Gravitácia zatiahli by za kábel dole odstredivá sila z obežnej protiváhy by sa vytiahlo nahor. Protichodné sily by znížili namáhanie výťahu v porovnaní s výstavbou veže do vesmíru.

Zatiaľ čo normálny výťah používa pohyblivé káble na ťahanie plošiny hore a dole, vesmírny výťah by bol spoliehajte sa na zariadenia nazývané pásové, horolezecké alebo zdvíhacie zariadenia, ktoré sa pohybujú pozdĺž stacionárneho kábla alebo stuhou. Inými slovami, výťah by sa pohyboval po kábli. Viacerí lezci by museli cestovať v oboch smeroch, aby kompenzovali vibrácie pôsobiace Coriolisovou silou pôsobiacou na ich pohyb.

Nastavenie výťahu by bolo niečo také: Masívna stanica, zajatý asteroid alebo skupina horolezcov by bola umiestnená vyššie ako geostacionárna obežná dráha. Pretože napätie na kábli by bolo maximálne na obežnej pozícii, kábel by bol najhrubší a zužoval by sa smerom k zemskému povrchu. Najpravdepodobnejšie by bolo, keby bol kábel rozmiestnený z vesmíru alebo by bol skonštruovaný vo viacerých sekciách a pohyboval by sa nadol na Zem. Horolezci by sa pohybovali hore a dole po lane na valcoch, držaných na mieste trením. Energia by mohla byť dodávaná existujúcou technológiou, ako je napríklad bezdrôtový prenos energie, solárna energia a / alebo uložená jadrová energia. Spojovacím bodom na povrchu by mohla byť mobilná platforma v oceáne, ktorá poskytuje bezpečnosť výťahu a flexibilitu na vyhýbanie sa prekážkam.

Cestovanie vesmírnym výťahom by nebolo rýchle! Čas cesty z jedného konca na druhý bude niekoľko dní až mesiac. Aby sme uviedli vzdialenosť v perspektíve, ak by sa horolezec pohyboval rýchlosťou 300 km / h (190 mph), dosiahnutie geosynchrónnej dráhy by trvalo päť dní. Pretože horolezci musia na kábli spolupracovať s ostatnými, aby bol stabilný, je pravdepodobné, že pokrok by bol omnoho pomalší.

Najväčšou prekážkou pri konštrukcii kozmického výťahu je nedostatok materiálu s dostatočne vysokou výškou pevnosť v ťahu a pružnosť a dostatočne nízka hustota na zostavenie kábla alebo pásky. Zatiaľ najsilnejšími materiálmi pre kábel by boli diamantové nanopriadze (prvýkrát syntetizované v roku 2014) alebo uhlíkové nanorúrky. Tieto materiály sa ešte musia syntetizovať na dostatočnú dĺžku alebo pomer pevnosti v ťahu k hustote. kovalentné chemické väzby Spojenie atómov uhlíka v uhlíkových alebo diamantových nanorúrkach môže vydržať toľko napätia skôr, ako sa rozopnú alebo roztrhnú. Vedci spočítajú kmeň, ktorý môžu väzby niesť, a potvrdzujú, že zatiaľ čo je možné jedného dňa skonštruovať stuhu dostatočne dlho, aby Keďže sa tiahli od Zeme po geostacionárnu obežnú dráhu, nebolo by možné udržať ďalšie zaťaženie prostredia, vibrácií a horolezcov.

Vibrácie a kolísanie sú vážne úvahy. Kábel by bol náchylný na tlak slnečný vietor, harmonické (t. j. ako naozaj dlhá husľová šnúra), zásahy blesku a kolísanie od Coriolisovej sily. Jedným z riešení by bolo riadenie pohybu prehľadávačov, aby sa kompenzovali niektoré z účinkov.

Ďalším problémom je, že priestor medzi geostacionárnou obežnou dráhou a zemským povrchom je posiaty vesmírnym odpadom a troskami. Riešenia zahŕňajú čistenie priestoru blízko Zeme alebo umožnenie vyhnúť sa prekážkam v orbitálnej protiváhe.

Medzi ďalšie problémy patrí korózia, mikrometeoritové vplyvy a účinky radiačných pásov Van Allen (problém pre materiály aj pre organizmy).

Rozsah výziev spojených s vývojom opakovane použiteľných rakiet, ako sú tie vyvinuté od SpaceX, majú znížený záujem o vesmírne výťahy, ale to neznamená, že nápad na výťah je mŕtvy.

Vhodný materiál pre vesmírny výťah založený na Zemi sa musí ešte vyvinúť, ale existujúce materiály sú dostatočne silné na to, aby podporovali vesmírny výťah na Mesiaci, ďalších mesiacoch, Marse alebo asteroidoch. Mars má asi tretina gravitácie Zeme, ale stále sa otáča približne rovnakou rýchlosťou, takže marťanský vesmírny výťah by bol oveľa kratší ako výťah postavený na Zemi. Výťah na Marse by musel riešiť nízku obežnú dráhu Mesiac Phobos, ktoré pravidelne pretína marťanský rovník. Na druhej strane komplikácia lunárneho výťahu je, že Mesiac sa neotáča dostatočne rýchlo na to, aby ponúkol stacionárny orbitálny bod. Avšak, Lagrangovské body namiesto toho sa dá použiť. Aj keď by lunárny výťah bol na blízkej strane Mesiaca dlhý 50 000 km a na jeho vzdialenejšej strane dlhší, vďaka nižšej gravitácii je konštrukcia uskutočniteľná. Marťanský výťah by mohol zabezpečiť prebiehajúci transport mimo gravitácie planéty, zatiaľ čo lunárny výťah by sa mohol použiť na posielanie materiálov z Mesiaca na miesto, ktoré Zem ľahko dosiahne.

Početné spoločnosti navrhli plány výťahov do vesmíru. Štúdie uskutočniteľnosti naznačujú, že výťah sa nebude stavať, kým (a) kým sa neobjaví materiál, ktorý dokáže podnietiť napätie výťahu Zeme alebo (b) je potrebný výťah na Mesiaci alebo na Marse. Aj keď je pravdepodobné, že podmienky sa splnia v 21. storočí, pridanie jazdy do vesmírneho výťahu do vášho zoznamu vedier môže byť predčasné.

• Landis, Geoffrey A. & Cafarelli, Craig (1999). Prezentované ako papier IAF-95-V.4.07, 46. medzinárodný kongres Astronautickej federácie, Oslo Nórsko, 2. - 6. októbra 1995. "Tsiolkovského veža prehodnotená". Denník Britskej medziplanetárnej spoločnosti. 52: 175–180.
• Cohen, Stephen S.; Misra, Arun K. (2009). "Vplyv prepravy horolezca na dynamiku kozmického výťahu". Acta Astronautica. 64 (5–6): 538–553.
• Fitzgerald, M., Swan, P., Penny, R. Swan, C. Architektúry a plány vesmírnych výťahov, vydavatelia Lulu.com 2015