Hogyan működne egy űrlift

Az űrlift egy javasolt szállítási rendszer, amely összeköti a Föld felszínét az űrrel. A felvonó lehetővé tenné a járművek számára, hogy pályájára vagy űrre menjenek az út használata nélkül rakéták. Noha a felvonó nem haladna gyorsabban, mint a rakéta, sokkal olcsóbb, és folyamatosan felhasználható rakomány és esetleg utasok szállítására.

Konstantin Tsiolkovsky 1895-ben először írt egy űrliftet. Tsiolkovksy azt javasolta, hogy építsenek egy tornyot a felszíntől a geostacionárius pályára, lényegében hihetetlenül magas épületet képezve. Az ötletének problémája az volt, hogy a szerkezetet mindenki megsemmisíti a súlyt felette. Az űrliftek modern koncepciói eltérő elven - a feszültségen - alapulnak. A felvonót egy kábel segítségével építik fel, amely az egyik végén a föld felszínéhez van csatlakoztatva, a másik végén pedig egy hatalmas ellensúlyra, a geostacionárius pálya fölött (35 786 km). súly miközben lefelé húzná a kábelt centrifugális erő a keringő ellensúly felfelé húzódna. Az ellentétes erők csökkentik a lift terhelését, összehasonlítva a torony építésével az űrbe.

Míg egy normál felvonó mozgó kábelekkel mozgatja a peronot felfelé és lefelé, addig a helyfelvonó ezt tenné támaszkodjon bejáróknak, hegymászóknak vagy emelőknek nevezett eszközökre, amelyek álló kábel mentén haladnak vagy szalag. Más szavakkal, a felvonó mozoghat a kábelen. Több hegymászónak mindkét irányban kell haladnia, hogy ellensúlyozza a mozgásukra ható Coriolis-erőt.

A felvonó felállítása így lenne: Egy hatalmas állomás, elfogott aszteroida vagy mászók csoportja magasabb helyzetbe kerülne, mint a geostacionárius pálya. Mivel a kábel feszültsége a pálya körül a legnagyobb lesz, a kábel ott lesz a legvastagabb, a Föld felszíne felé esik. Valószínűleg a kábelt vagy az űrből szállítják, vagy több szakaszban építik fel, és a föld felé mozognak. A hegymászók felfelé és lefelé mozgathatnák a görgőkön a kábelt, súrlódás által a helyükön. Az energiát meglévő technológiák, például vezeték nélküli energiaátvitel, napenergia és / vagy tárolt nukleáris energia szolgáltathatják. A felszíni csatlakozási pont lehet egy mobil platform az óceánban, biztosítva a lift biztonságát és rugalmasságot az akadályok elkerülése érdekében.

Az űrlifttel való utazás nem lenne gyors! Az egyik végről a másikra történő utazási idő több nap vagy egy hónap lehet. A távolság perspektíva szempontjából, ha a hegymászó 300 km / h sebességgel mozog, öt napba kerül a geoszinkron pálya elérése. Mivel a hegymászóknak másokkal együtt kell dolgozniuk a kábelen, hogy stabil legyen, ez a haladás valószínűleg sokkal lassabb lesz.

A felvonó felépítésének legnagyobb akadálya egy elég magas anyag hiánya szakítószilárdság és rugalmasság és elég alacsony sűrűség a kábel vagy szalag felépítéséhez. Eddig a kábel legerősebb anyaga a gyémánt nanotér (az első szintetizálása 2014-ben történt) vagy szén nanocsövek. Ezeket az anyagokat még nem kell megfelelő hosszúságú vagy szakítószilárdság / sűrűség arányú szintézissel szintetizálni. Az kovalens kémiai kötések a szénatomok összekapcsolása a szénben vagy a gyémánt nanocsövekben csak annyira képes ellenállni a stressznek, mielőtt kibontja vagy széttöredezi. A tudósok kiszámítják azt a törzset, amelyet a kötések támogathatnak, megerősítve, hogy bár lehetséges, hogy egy nap szalagot építenek elég hosszúra ahhoz, hogy a Földtől a geostacionárius pályára haladva nem képes fenntartani a környezet, a rezgések és a hegymászók által okozott további stresszt.

A rezgések és az ingadozás komoly szempont. A kábel érzékeny lenne a a napszél, harmonikusok (azaz olyan, mint egy igazán hosszú hegedűhúr), villámcsapások és hullámok a Coriolis erejétől. Az egyik megoldás a bejárók mozgásának ellenőrzése lenne a hatások némelyike ​​ellensúlyozása érdekében.

Egy másik probléma az, hogy a geostacionárius pálya és a Föld felszíne közötti teret koszos hulladék és törmelék telezik. A megoldások magukban foglalják a Föld közeli tér megtisztítását vagy az orbitális ellensúly megteremtését az akadályok elkerülésére.

Egyéb kérdések közé tartozik a korrózió, a mikrometeoritok és a Van Allen sugárzó hevederek hatása (mind az anyagok, mind az organizmusok problémája).

A kihívások nagysága az újrafelhasználható rakéták fejlesztésével együtt, hasonlóan a kifejlesztetthez a SpaceX szerint csökkent az érdeklődés az űrliftek iránt, de ez nem jelenti azt, hogy a felvonó ötlet az halott.

Még nem fejlesztették ki a földi alapú űrlift megfelelő anyagát, de a meglévő anyagok elég erősek ahhoz, hogy támogassák az űrliftet a Holdon, más holdokon, Marson vagy aszteroidákon. Marsnak van a Föld gravitációjának kb. egyharmadát, de ugyanakkora sebességgel forog, tehát a marsi űrlift sokkal rövidebb lenne, mint a Földön épített. A felvonón a Marson kellene lennie, hogy az alacsony pályára lépjen a Phobos hold, amely rendszeresen keresztezi a marsi egyenlítőt. A holdi lift komplikációja viszont az, hogy a Hold nem forog elég gyorsan, hogy helyhez kötött pályát kínáljon. Azonban, a lagrangi pontok helyette használható. Annak ellenére, hogy egy holdfelvonó 50 000 km hosszú lenne a Hold közvetlen oldalán, és még hosszabb a távoli oldalán, az alacsonyabb gravitáció lehetővé teszi az építkezés megvalósítását. A marsi felvonó folyamatos szállítást tudna biztosítani a bolygó gravitációs kútján kívül, míg egy holdfelvonó felhasználhatta anyagok szállítását a Holdról a Föld által könnyen elérhető helyre.

Számos cég javasolta az űrliftek terveit. A megvalósíthatósági tanulmányok azt mutatják, hogy a felvonót csak akkor építik fel, amíg (a) fel nem fedeznek egy anyagot, amely támogatja a földi felvonó feszültségét, vagy b) szükség van felvonóra a Holdon vagy a Marson. Noha valószínű, hogy a feltételek a 21. században teljesülnek, korai lehet, ha egy kosárfelvonót felveszünk a vödör-listádba.

• Landis, A. Geoffrey & Cafarelli, Craig (1999). IAF-95-V.4.07, 46. Nemzetközi Űrhajózási Szövetség kongresszusa, Norvégia, Oslo, 1995. október 2–6. "A Tsiolkovski-torony újra megvizsgálva". A Brit Interplanetary Society folyóirat. 52: 175–180.
• Cohen, Stephen S.; Misra, K. Arun (2009). Msgstr "A mászó tranzitjának hatása az űrlift dinamikájára". Acta Astronautica. 64 (5–6): 538–553.
• Fitzgerald, M., Swan, P., Penny, R. Swan, C. Space Elevator Architecture and Roadmaps, Lulu.com Publishers 2015