Kuidas kosmose lift töötaks

Kosmoslift on kavandatud transpordisüsteem, mis ühendab Maa pinda kosmosega. Lift võimaldaks sõidukitel liikuda orbiidile või ruumi ilma seda kasutamata raketid. Kuigi liftiga sõitmine poleks kiirem kui raketireis, oleks see palju odavam ja seda saaks pidevalt kasutada lasti ja võimalusel ka reisijate veoks.

Konstantin Tsiolkovsky kirjeldas kosmosetõstukit esmakordselt 1895. aastal. Tsiolkovksy tegi ettepaneku ehitada torn maapinnast kuni geostatsionaarse orbiidini, muutes sisuliselt uskumatult kõrge hoone. Tema idee probleem oli selles, et struktuur purustatakse kõigi poolt kaal selle kohal. Kosmosliftide tänapäevased kontseptsioonid põhinevad teistsugusel põhimõttel - pingel. Lifti ehitamiseks kasutatakse kaablit, mis on ühe otsaga kinnitatud Maa pinnale ja teise otsa massiivse vastukaalu abil geostatsionaarse orbiidi kohale (35 786 km). Gravitatsioon tõmbaks kaabli allapoole, samal ajal tsentrifugaaljõud orbiidil olev vastukaal tõmbaks ülespoole. Vastupidised jõud vähendaksid lifti koormust võrreldes torni ehitamisega kosmosesse.

Kui tavaline lift kasutab platvormi üles ja alla tõmbamiseks liikuvaid kaableid, siis kosmoselift seda teeks tugineda seadmetele, mida nimetatakse roomikuteks, mägironijateks või tõstukiteks ja mis liiguvad paigal paikneva kaabli või Pael. Teisisõnu, lift liiguks kaabli peal. Mitu ronijat peaks liikuma mõlemas suunas, et tasakaalustada nende liikumisel mõjuva Coriolise jõu vibratsiooni.

Lifti seadistamine oleks midagi sellist: Massiivne jaam, püütud asteroid või ronimisrühm asuks geostatsionaarsest orbiidist kõrgemal. Kuna kaabli pinge oleks orbitaalses asendis maksimaalne, oleks kaabel seal kõige paksem, kitsenedes Maa pinna poole. Tõenäoliselt paigutatakse kaabel kas kosmosest või ehitatakse mitmesse ossa, liikudes Maa poole. Mägironijad liiguvad rullidel asuvat kaablit üles ja alla, hoides seda hõõrdumise tõttu. Energiat saab toota olemasoleva tehnoloogia abil, näiteks juhtmevaba energia ülekandmine, päikeseenergia ja / või salvestatud tuumaenergia. Ühenduspunktiks maapinnal võiks olla liikuv platvorm ookeanis, pakkudes lifti turvalisust ja paindlikkust takistuste vältimiseks.

Kosmosliftiga reisimine poleks kiire! Reisi aeg ühest otsast teise oleks mitu päeva kuni kuu. Kui vahemaad perspektiivi arvestada, siis kui ronija liigub kiirusel 300 km / h (190 miili tunnis), kulub geosünkroonsele orbiidile jõudmiseks viis päeva. Kuna mägironijad peavad kaabli stabiilseks muutmiseks tegema teistega kooskõlastatult tööd, on tõenäoline, et edasiminek on palju aeglasem.

Ruumilifti ehituse suurim takistus on piisavalt kõrge materjali puudumine tõmbetugevus ja elastsus ja piisavalt madal tihedus kaabli või lindi ehitamiseks. Siiani oleks kaabli tugevaimateks materjalideks teemantide nanotiidid (sünteesiti esmakordselt 2014. aastal) või süsiniku nanotorud. Need materjalid ei ole veel sünteesitud piisava pikkuse või tõmbetugevuse ja tiheduse suhte jaoks. kovalentsed keemilised sidemed süsinikuaatomite ühendamine süsiniku- või teemant nanotorudes suudab nii palju stressi vastu pidada alles enne lahti pakkimist või purunemist. Teadlased arvutavad välja pinge, mida võlakirjad võivad toetada, kinnitades, et kuigi võib olla võimalik ühel päeval ehitada lint piisavalt pikk, et ulatudes Maast geostatsionaarsele orbiidile, ei suuda see keskkonnast, vibratsioonist ja mägironijatest täiendavat stressi taluda.

Vibratsioon ja võnkumine on tõsine kaalutlus. Kaabel on vastuvõtlik survele päikesetuul, harmoonikud (s.o nagu tõesti pikk viiulikeel), välk lööb ja Coriolise jõust võpatab. Üks lahendus oleks indekseerijate liikumise kontrollimine, et korvata mõni mõju.

Teine probleem on see, et geostatsionaarse orbiidi ja Maa pinna vaheline ruum on täis kosmoseprügi ja prahti. Lahendused hõlmavad Maa-lähedase ruumi puhastamist või orbiidi vastukaalu võimaldamist takistustest hoidumiseks.

Muud küsimused hõlmavad korrosiooni, mikrometeoriidi mõjusid ja Van Alleni kiirgusvööde mõju (probleem nii materjalidele kui ka organismidele).

Väljakutsete ulatus koos korduvkasutatavate rakettide arendamisega, nagu need, mis arenesid SpaceXi poolt on vähendanud huvi kosmose liftide vastu, kuid see ei tähenda, et lifti idee oleks surnud.

Maapealse kosmoseelemendi jaoks sobivat materjali tuleb veel välja töötada, kuid olemasolevad materjalid on piisavalt tugevad, et toetada kosmoseelementi Kuul, muudel kuudel, Marsil või asteroididel. Marsil on umbes kolmandik Maa gravitatsioonist, pöörleb siiski umbes sama kiirusega, seega oleks Marsi kosmoseelement palju lühem kui Maa peal ehitatud. Marsil asuv lift peaks olema suunatud madalale orbiidile kuu Phobos, mis ristub regulaarselt Marsi ekvaatoriga. Teisalt on Kuu lifti jaoks keeruline see, et Kuu ei pöörle piisavalt kiiresti, et pakkuda statsionaarset orbiidipunkti. Kuid, Lagrangiani punktid võiks selle asemel kasutada. Ehkki Kuutõstuki pikkus oleks Kuu lähedasel küljel 50 000 km ja kaugemal küljel veelgi pikem, muudab madalama raskusastme ehitamine teostatavaks. Marsi lift võiks pakkuda pidevat transporti väljaspool planeedi gravitatsiooni kaevu, samas kui Kuu lifti saaks kasutada materjalide saatmiseks Kuult kohta, kuhu Maa kergesti pääseb.

Mitmed ettevõtted on välja pakkunud kosmoseelementide plaanid. Teostatavusuuringud näitavad, et lifti ei ehitata enne, kui (a) on avastatud materjal, mis toetab maakera lifti pinget või (b) on vaja lifti Kuul või Marsil. Kuigi on tõenäoline, et tingimused 21. sajandil täidetakse, võib kosmoliftiga sõidu lisamine oma koppide loendisse olla ennatlik.

• Landis, Geoffrey A. & Cafarelli, Craig (1999). Esitatud paberkandjal IAF-95-V.4.07, Rahvusvahelise Astronautika Föderatsiooni 46. kongressil, Oslo, Norra, 2. – 6. Oktoober 1995. "Tsiolkovski torn sai uuesti läbi vaadatud". Briti Interplanetary Society ajakiri. 52: 175–180.
• Cohen, Stephen S.; Misra, Arun K (2009). "Mägironija transiidi mõju kosmose lifti dünaamikale". Acta Astronautica. 64 (5–6): 538–553.
• Fitzgerald, M., Swan, P., Penny, R. Luik, C Kosmoselifti arhitektuurid ja teekaardid, Lulu.com Kirjastus 2015