¿Qué posibilidades hay de que los humanos puedan construir un ascensor espacial dentro de 15 años? ¿Podrías analizarlo?
Lo más importante es el problema de la financiación, pero este problema no es especialmente grave y debería poder solucionarse.
Reemplazo de cohetes
Este dispositivo de elevación vertical eventualmente reemplazará el cohete A que es demasiado seguro, marcando así el comienzo de una nueva era de conquista humana del espacio. Para entonces, los humanos podrán usar el "ascensor" para lanzar satélites artificiales y sondas espaciales, transportar equipos de estaciones espaciales y también podrán tomar el "ascensor" directamente hacia el cielo y viajar a través del cielo...
El principio es simple
Ya en 1960, el ingeniero soviético Yuri Arthutanov propuso la idea de construir un "ascensor" en su artículo académico. Más tarde, los ingenieros, técnicos y escritores de ciencia ficción estadounidenses se interesaron mucho por esta idea. Por ejemplo, el famoso escritor de ciencia ficción Clark hizo realidad el "ascensor" en su libro "Fuentes del cielo". A primera vista todo parece sencillo. El componente principal del "ascensor" es un cable, con un extremo fijado a la superficie terrestre y el otro extremo extendido hacia el espacio. Su longitud definitivamente supera la imaginación: 100.000 kilómetros, lo que equivale aproximadamente a 1/4 de la distancia entre la Tierra y la Luna. El cable se tensa como una cuerda bajo la acción de dos fuerzas fuertes en direcciones opuestas: la gravedad de la tierra y la fuerza centrífuga. Y permanece absolutamente vertical al suelo, apuntando directamente al centro de la Tierra. El principio es como un niño que ata un nudo de hierro a un extremo de una cuerda y la hace girar. Sabemos que cuanto más cerca está un objeto de la Tierra, más evidente es la fuerza gravitacional; por el contrario, cuanto más lejos de la Tierra, más fuerte es la fuerza centrífuga. Cuando el centro de gravedad del cable se sitúa a una altura de 36.000 kilómetros sobre la superficie terrestre, las fuerzas gravitatorias y centrífugas que soporta alcanzarán el equilibrio y el cable permanecerá en el aire sin caer. Esta altitud es también la altitud de la órbita geosincrónica.
Este es el principio básico del "ascensor". El principio es sencillo, pero surge un problema: ¿de qué material está hecho el cable? Usar un cable de acero no funcionaría porque sería demasiado pesado. Bastaría colgar en el aire un cable de acero de 50 kilómetros de longitud para romperlo por su propio peso. Si en su lugar se utilizan fibras sintéticas livianas y más resistentes, la longitud que pueden soportar puede alcanzar cientos de kilómetros, lo que puede alcanzar la órbita terrestre baja. Sin embargo, para un ascensor espacial, cientos o incluso miles de kilómetros no son suficientes. Los diseñadores hicieron todo lo posible sin éxito. El plan del "ascensor" quedó archivado.
Nuevos materiales
A principios de la década de 1990, la investigación en el campo de nuevos materiales logró avances importantes e inesperados. El científico japonés Sumio Iijima descubrió un nuevo material en 1991: los nanotubos de carbono. Se trata de un tubo fino de carburo, de sólo una millonésima de milímetro de diámetro. ¡Este material es tan fuerte que los filamentos de un milímetro de diámetro tejidos con él pueden soportar un peso de 20 toneladas!
El descubrimiento de nuevos materiales ha allanado el camino para la construcción de un "ascensor", permitiendo que este proyecto de investigación científica pase finalmente de la ciencia ficción al laboratorio. Estados Unidos ha estado estudiando esto durante muchos años. En la primera etapa, las tareas a las que se enfrentan los científicos son: realizar una demostración teórica del plan, determinar el plan de diseño, el coste del proyecto y el plazo de construcción. La NASA asignó fondos a Highlift Systems específicamente para este propósito. Actualmente, la primera fase de las obras se ha completado con éxito.
Uno de los fundadores de la empresa, el famoso físico Dr. Bradley Edwards, está convencido de que este proyecto tendrá éxito. Dijo: "Siempre que haya fondos suficientes, podremos implementar este proyecto en dos años. No debemos demorarnos: quien aproveche la oportunidad podrá controlar el espacio en el nuevo siglo". dinero
¿Qué tiene de atractivo el espacio "ascensor"? Primero, ahorra mucho dinero. Ahora cuesta 10.000 dólares enviar 1 kilogramo de carga útil a la órbita terrestre baja y 40.000 dólares a la órbita geosincrónica. Sin embargo, enviar 1 kilogramo de carga al espacio utilizando un "ascensor" sólo cuesta 100 dólares. A medida que se construyan más ascensores, el costo promedio de transporte podría incluso bajar a $10. En este caso, los beneficios económicos anuales del "ascensor" alcanzarán miles de millones o incluso decenas de miles de millones de dólares. Además, el uso de "ascensores" también protegerá el entorno ecológico del lugar de lanzamiento y aumentará el factor de seguridad.
La importante reducción de los costes de transporte abrirá perspectivas asombrosas para el desarrollo humano del espacio. La gente puede construir más bases de investigación científica en el espacio, construir fábricas para producir medicamentos especiales y nuevos materiales, construir estaciones de energía solar, abrir hoteles... El mismo "ascensor" también se puede construir en la luna para facilitar a los seres humanos viajar de ida y vuelta. adelante en cualquier momento. Entonces será cuando el turismo espacial realmente comenzará a florecer.
Por supuesto, estos son sólo ideales lejanos. Todo dependerá de si se podrá construir con éxito el primer "ascensor". Me comuniqué con el Dr. Edwards a través de Internet y le pedí algunos detalles sobre el proyecto.
"Algunos artículos dicen que para construir un 'ascensor' es necesario construir en el suelo una torre de hasta 50.000 metros de altura. Sin embargo, es obviamente imposible construir un edificio tan alto como la estratosfera. . Dr. Edward, ¿elegiría otro camino?
Por supuesto. No hay ninguna torre en nuestro plan. La estación terrestre del ascensor estará ubicada en alta mar, como una plataforma petrolera en alta mar. Se puede construir cerca del ecuador, donde los vientos y las olas son menores. En el "ascensor" no se utilizan cables normales, sino anchas "tiras de tela" hechas de nanotubos de carbono. Este cable plano es ligero y resistente. Sin embargo, también tiene peso. Según su suposición, la longitud del cable es de 100.000 kilómetros, el ancho es de 1 metro, el espesor es de 2 micrones y el peso total es de sólo 800 toneladas.
Cómo “propagarlo” a la estación espacial
¿Cómo “propagarlo” a la estación espacial o incluso más arriba? Primero, un cohete enviará un cable de 40 toneladas a la estación espacial. Coloque un pequeño cinturón de cables (5-11,5 cm de ancho, 1 micrón de espesor) desde la estación espacial hasta el suelo. Su capacidad de carga es de aproximadamente 495 kg. Luego se coloca la parte encima de la estación espacial. Finalmente, se utiliza una pequeña cabina de ascensor especial para ensanchar y engrosar gradualmente la cinta de cables a lo largo del pequeño "ascensor" ya pavimentado.
¿Cómo se puede fijar la cabina del ascensor a la correa de cables? La cabina del ascensor está equipada con dos juegos de unidades de orugas que sujetan los cables por ambos lados, como si fueran hamburguesas. La cabina del ascensor puede deslizarse hacia arriba y hacia abajo, o puede fijarse firmemente al cable mediante fricción.
Láser como fuente de energía
El Dr. Edward también explicó que la energía para el funcionamiento de la cabina del "ascensor" proviene de láseres emitidos desde el suelo. La energía luminosa emitida por el láser se convierte en energía eléctrica para accionar el motor de la cabina del ascensor. La cabina del ascensor funciona a una velocidad de 200 kilómetros por hora.
Por supuesto, se deben realizar muchas pruebas complejas antes de que el "ascensor" se construya oficialmente. Las fibras fabricadas a partir de nanotubos de carbono están sujetas a diversas pruebas técnicas. Los técnicos examinarán su rendimiento bajo la acción de diversos factores como el oxígeno atómico, la presión del aire alta y baja y la radiación. La cabina del ascensor y el equipo óptico también deben pasar una serie de pruebas. Además, en la estación espacial se llevarán a cabo muchos experimentos relacionados.
Calendario
Los científicos tienen un calendario para todo esto. Mientras se consigan los fondos, todos los procesos tecnológicos básicos se completarán en dos años. Se necesitarán 3 años para probar y perfeccionar la tecnología del proceso. La siguiente etapa es la construcción, que tomará alrededor de seis años para construir el "ascensor" primario (es decir, tender la estrecha cinta de cables), y otros dos años y medio para ampliar la cinta de cables. De esta forma, en 2017 se instalará el primer "ascensor" con una capacidad de carga de 5 toneladas.
El coste es elevado.
Sin embargo, muchos expertos no son tan optimistas. En primer lugar, la cuestión de la financiación aún no se ha resuelto. La instalación del primer "ascensor" costará entre 7.000 y 10.000 millones de dólares, y se necesitarán unos 40.000 millones de dólares para completar todo el plan del "ascensor". Actualmente, ninguna institución o consorcio está dispuesto a invertir una suma de dinero tan grande. En segundo lugar, muchos problemas técnicos aún no se han superado. Por ejemplo, el "ascensor" evita el impacto de los meteoritos. Otro ejemplo: ¿cómo afrontar el impacto de los fuertes vientos? El cable de 1 metro de ancho es como una vela gigante, y es imposible esperar que no soplen fuertes vientos en el mar. Sin embargo, incluso los científicos pesimistas tienen que admitir que el uso del transporte por cable en el ámbito aeroespacial tiene perspectivas prometedoras. El debate actual es sólo cuestión de tiempo. El experto de la NASA, Robert Kazanov, cree que el primer "ascensor" espacial podría no aparecer hasta al menos 50 años después. También cree firmemente que el transporte por cable acabará sustituyendo por completo al transporte por cohetes.