Ο διαστημικός ανελκυστήρας είναι ακόμα «25 χρόνια μακριά» από την πραγματικότητα
2024-08-24
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
Περιγραφή εικόνας: Διαστημικός ανελκυστήρας σχεδιασμένος από την ομάδα Obayashi της Ιαπωνίας
Περιγραφή εικόνας: Εννοιολογικός χάρτης ενός διαστημικού ανελκυστήρα που δημοσιεύτηκε στον ιστότοπο του βρετανικού "New Scientist".
Ο ειδικός ανταποκριτής μας Τσεν Γιανγκ
Στην ταινία επιστημονικής φαντασίας «The Wandering Earth 2» που κυκλοφόρησε πέρυσι, η κορύφωση του πρώτου ημιχρόνου ήταν ένας άγριος αγώνας στο διαστημικό ασανσέρ. Μάλιστα, ήδη από το 2012, η διάσημη ιαπωνική κατασκευαστική εταιρεία Obayashi Group πρότεινε ένα σχέδιο κατασκευής διαστημικού ανελκυστήρα, το οποίο είχε προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2025 και να ολοκληρωθεί το 2050. Τώρα που πλησιάζει η προθεσμία, πώς είναι η πορεία του έργου; Πολλά ξένα μέσα ενημέρωσης πήραν συνεντεύξεις από την εταιρεία και ειδικούς του κλάδου και θρηνούσαν που ο διαστημικός ανελκυστήρας φαίνεται να απέχει ακόμα «25 χρόνια» από την πραγματικότητα.
Ποια είναι τα βήματα για την κατασκευή ενός διαστημικού ανελκυστήρα;
Η "Nihon Keizai Shimbun" δήλωσε πρόσφατα ότι αφού ο Όμιλος Obayashi ολοκλήρωσε την κατασκευή του Tokyo Skytree ύψους 634 μέτρων το 2012, πρότεινε φιλόδοξα ένα σχέδιο για την κατασκευή ενός διαστημικού ανελκυστήρα, θέτοντας στόχο να ξεκινήσει η κατασκευή το 2025 και να ολοκληρωθεί το 2050. Ωστόσο, στη Διεθνή Έκθεση Πληροφορικής του Τόκιο τον Ιούνιο του 2024, ο Yasuhiro Buchida του Τμήματος Δημιουργίας Μελλοντικής Τεχνολογίας του Κεντρικού Τεχνολογικού Γραφείου, του Ομίλου Obayashi που είναι υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έργου διαστημικού ανελκυστήρα, έδωσε μια ομιλία με τίτλο "Obayashi Group·Space Elevator and Οι προοπτικές του» ο Σι παραδέχτηκε ότι υπάρχει ακόμη ένα βουνό ζητημάτων που πρέπει να επιλυθούν και υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να ξεκινήσει η κατασκευή.
Σύμφωνα με αναφορές, η παλαιότερη ιδέα ενός διαστημικού ανελκυστήρα προτάθηκε το 1895 από τον Ρώσο επιστήμονα Konstantin Tsiolkovsky, γνωστό ως «Πατέρας της Αεροδιαστημικής». Εμπνευσμένος από τον Πύργο του Άιφελ στο Παρίσι, οραματίστηκε να κατασκευάσει έναν υπερ-ψηλό πύργο στο έδαφος που θα έφτανε σε γεωσύγχρονη τροχιά και στη συνέχεια θα έπαιρνε έναν εσωτερικό ανελκυστήρα για να εισέλθει στο διάστημα.
Η ιδέα του Tsiolkovsky έχει αλλάξει αρκετές φορές από τότε, και τώρα η ιδέα ενός διαστημικού ανελκυστήρα έχει ουσιαστικά οριστικοποιηθεί: σύνδεση του διαστημικού σταθμού με την επιφάνεια της γης μέσω εξαιρετικά ισχυρών δομικών καλωδίων, τα οποία μπορούν εύκολα να μεταφέρουν ανθρώπους και φορτία από και προς το ουρανό και τη γη. Το λεπτομερές σχέδιο σχεδιασμού του Ομίλου Dalin είναι να δημιουργήσει μια βάση "Earth Port" στην ισημερινή θάλασσα και να συνδέσει διαστημικές εγκαταστάσεις σε διαφορετικά τροχιακά ύψη μέσω καλωδίων κατασκευασμένων από υλικά νανοσωλήνων άνθρακα. Για παράδειγμα, μια «πύλη απελευθέρωσης δορυφόρου χαμηλής τροχιάς» είναι διατεταγμένη σε μια τροχιά χαμηλής γης με υψόμετρο περίπου 300 χιλιομέτρων, από την οποία οι τεχνητοί δορυφόροι που μεταφέρονται από τη γη μπορούν να απελευθερωθούν σε τροχιά Σε μια γεωστατική τροχιά με υψόμετρο 36.000 χιλιομέτρων, ο "Σταθμός" αποτελείται από οικιστικές μονάδες, πειραματικές μονάδες, πειραματικές μονάδες εκτός οχημάτων, κ.λπ., υπάρχει ένα αντίβαρο για την εξισορρόπηση ολόκληρης της δομής. Επιπλέον, πειραματικές εγκαταστάσεις όπως το «Κέντρο Βαρύτητας του Άρη» και το «Κέντρο Βαρύτητας της Σελήνης» θα δημιουργηθούν σύμφωνα με τις συνθήκες βαρύτητας σε διαφορετικά ύψη (η βαρύτητα είναι αντίστοιχη με αυτή στον Άρη ή τη Σελήνη). Σύμφωνα με το σχέδιο του Ομίλου Dalin, λαμβάνοντας ένα «ασανσέρ» με ταχύτητα περίπου 200 χιλιομέτρων την ώρα από το έδαφος θα φτάσει στη γεωστατική τροχιά σε περίπου μία εβδομάδα.
Ο όμιλος Dalin μάλιστα πρότεινε ξεκάθαρα μια συγκεκριμένη μέθοδο κατασκευής: πρώτα, συναρμολογήστε ένα διαστημόπλοιο για την κατασκευή ενός διαστημικού ανελκυστήρα σε υψόμετρο 300 χιλιομέτρων, μετά μετακινήστε το διαστημόπλοιο σε γεωστατική τροχιά, απελευθερώστε τα καλώδια νανοσωλήνων άνθρακα προς τα κάτω από το διαστημόπλοιο και συνδέστε το με το έδαφος. Συνδέστε και ασφαλίστε και, στη συνέχεια, εγκαταστήστε τον ανελκυστήρα στα καλώδια. Οι ανελκυστήρες μεταφέρουν υλικά μεταξύ του εδάφους και του διαστήματος για την κατασκευή διαστημικών σταθμών και άλλων εγκαταστάσεων. «Υπολογίζεται ότι θα απαιτηθούν συνολικά 510 ενισχύσεις καλωδίων και θα χρειαστούν συνολικά περίπου 20 χρόνια για να ολοκληρωθεί», δήλωσε ο Yasuhiro Buchida.
Το ιδανικότερο μέσο μεταφοράς μεταξύ ουρανού και γης
Ο αμερικανικός ιστότοπος "Business Insider" ανέφερε ότι ο διαστημικός ανελκυστήρας μπορεί να ονομαστεί "όχημα μεταφοράς ονείρων από τη γη στο διάστημα". Προς το παρόν, το μεγαλύτερο πρόβλημα για τους ανθρώπους να εισέλθουν στο διάστημα είναι ότι το κόστος είναι πολύ υψηλό Οι παραδοσιακοί πύραυλοι είναι εξαιρετικά ακριβοί για να στείλουν ανθρώπους και υλικά στο διάστημα. Για παράδειγμα, η NASA εκτιμά ότι κάθε μία από τις τέσσερις σεληνιακές αποστολές Artemis θα κοστίσει 4,1 δισεκατομμύρια δολάρια. Ακόμη και το τρέχον χαμηλότερο κόστος εκτόξευσης για το επαναχρησιμοποιούμενο όχημα εκτόξευσης Falcon 9 της SpaceX είναι ένα μέσο κόστος εκτόξευσης 1.227 $ ανά λίβρα (περίπου 2.700 $ ανά κιλό). Αυτό συμβαίνει επειδή η χρήση παραδοσιακών πυραύλων για την είσοδο στο διάστημα απαιτεί μεταφορά μεγάλης ποσότητας καυσίμου, αλλά το ίδιο το καύσιμο είναι πολύ βαρύ, το οποίο με τη σειρά του αυξάνει την ποσότητα του καυσίμου που χρειάζεται να μεταφερθεί, σχηματίζοντας έναν φαύλο κύκλο. Για τις διαστημικές υποδομές που απαιτούν μεγάλης κλίμακας μεταφορά δομικών υλικών, αυτή η έλλειψη των παραδοσιακών πυραύλων είναι απλά αφόρητη. Αντίθετα, ένας διαστημικός ανελκυστήρας δεν απαιτεί πύραυλους ή καύσιμα, αποφεύγοντας σχεδόν τέλεια αυτό το ελάττωμα. Οι διαστημικοί ανελκυστήρες είναι συνήθως σχεδιασμένοι για να χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνητική τεχνολογία για την τροφοδοσία του ανελκυστήρα και μπορούν να μεταδώσουν ενέργεια εξ αποστάσεως με τη βοήθεια ηλιακής ή μικροκυματικής τεχνολογίας, εξαλείφοντας την ανάγκη για καύσιμα.
Σύμφωνα με την έκθεση, η έκθεση του έργου διαστημικού ανελκυστήρα που εκδόθηκε από το Future Technology Creation Department του Dalin Group ανέφερε ότι ο διαστημικός ανελκυστήρας μπορεί να μεταφέρει φορτίο στο διάστημα με κόστος μειωμένο στα 57 δολάρια ΗΠΑ ανά λίβρα που υπολογίζεται από άλλες υπηρεσίες σε 227 δολάρια ΗΠΑ ανά λίβρα, είναι πολύ χαμηλότερα από το κόστος των συμβατικών οχημάτων εκτόξευσης. Επιπλέον, οι παραδοσιακοί πύραυλοι περιορίζονται από το μέγεθος του φέρινγκ και το ωφέλιμο φορτίο που μπορεί να μεταφερθεί δεν μπορεί να είναι πολύ μεγάλο. Ο διαστημικός ανελκυστήρας έχει πολύ μικρότερους περιορισμούς από αυτή την άποψη. Ταυτόχρονα, ο ανελκυστήρας λειτουργεί πιο αργά από έναν πύραυλο, αλλά μπορεί να μειώσει τους κραδασμούς, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τη θέση του ευαίσθητου εξοπλισμού σε τροχιά.
Η τεχνολογία κατασκευής νανοσωλήνων άνθρακα είναι ακόμη ανώριμη
Ο "Nihon Keizai Shimbun" δήλωσε ότι ο διαστημικός ανελκυστήρας είχε κολλήσει στο στάδιο της φαντασίας στο παρελθόν λόγω της έλλειψης υλικών που είναι και ελαφριά και ισχυρά που απαιτούνται για την κατασκευή εξαιρετικά μακριών καλωδίων που συνδέουν τη γη και το διάστημα. Τα καλώδια πρέπει να είναι εξαιρετικά ισχυρά για να αντέχουν το δικό τους τεράστιο βάρος και την καταπόνηση που προκαλείται από τις διαστημικές εγκαταστάσεις. Σύμφωνα με υπολογισμούς, η απόδοση συμβατικών μεταλλικών υλικών όπως ο χάλυβας απέχει πολύ από το να καλύψει τις ανάγκες των καλωδίων διαστημικών ανελκυστήρων. Η θερμότητα που παράγεται από την τριβή μεταξύ του ανελκυστήρα και των καλωδίων είναι ένα άλλο πρόβλημα: Στο κενό του χώρου, η θερμότητα είναι δύσκολο να διαχέεται.
Αλλά αυτή η κατάσταση άλλαξε το 1991 - ανακαλύφθηκε το ελαφρύ, υψηλής αντοχής υλικό νανοσωλήνων άνθρακα και ο διαστημικός ανελκυστήρας έγινε από τότε εφικτός. Σύμφωνα με αναφορές, θεωρητικά, η αντοχή των νανοσωλήνων άνθρακα μπορεί να φτάσει έως και τα 200 Gpa, πράγμα που σημαίνει ότι 200 νανοσωλήνες άνθρακα λεπτότεροι από μια τρίχα μπορούν να τραβήξουν ένα αυτοκίνητο. Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των πολυμερών και των μετάλλων Η πυκνότητά του είναι μόνο το 1/6 του χάλυβα, αλλά ο συντελεστής ελαστικότητας του είναι 5 φορές αυτός του χάλυβα, η αντοχή του σε εφελκυσμό είναι 100 φορές μεγαλύτερη από αυτόν του χάλυβα και η θερμική του αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου είναι επίσης μεγάλη. υψηλότερο από αυτό των άλλων μεταλλικών υλικών. Ως εκ τούτου, οι νανοσωλήνες άνθρακα θεωρούνται επίσης από τον Όμιλο Dalin ως ένα ιδανικό υλικό για την κατασκευή καλωδίων εξαιρετικά υψηλής αντοχής για διαστημικούς ανελκυστήρες.
Ωστόσο, σύμφωνα με το σχέδιο του Obayashi, το μελλοντικό καλώδιο διαστημικού ανελκυστήρα δεν θα αποτελείται από πολλαπλούς νανοσωλήνες άνθρακα για να αυξηθεί η αντοχή, αλλά θα πρέπει να κατασκευαστεί σε έναν ενιαίο νανοσωλήνα άνθρακα με μήκος 96.000 χιλιομέτρων και μόρια συνδεδεμένα μεταξύ μορίων. Στη Διεθνή Έκθεση Πληροφορικής του Τόκιο που πραγματοποιήθηκε τον Ιούνιο, ο αρμόδιος υπεύθυνος αποκάλυψε ότι επί του παρόντος μπορούν να παραχθούν μόνο λιγότερο από 1 εκατοστό νανοσωλήνων άνθρακα που πληρούν τις σχετικές απαιτήσεις. Ως εκ τούτου, η έκθεση παραδέχτηκε ότι ο όμιλος Dalin εξακολουθεί να μελετά τη μεγάλης κλίμακας διαδικασία προετοιμασίας νανοσωλήνων άνθρακα ως υλικά καλωδίων.
Αντιμετωπίζοντας περισσότερες τεχνικές προκλήσεις
Η αμερικανική ιστοσελίδα «Fun Engineering» ανέφερε ότι εκτός από το ότι δεν έχει κατάλληλα υλικά καλωδίων, ο διαστημικός ανελκυστήρας αντιμετωπίζει και διάφορες άλλες τεχνικές προκλήσεις. Για παράδειγμα, υπάρχουν όλο και περισσότερα διαστημικά σκουπίδια στο διάστημα και η απειλή για τα διαστημόπλοια σε τροχιά συνεχίζει να αυξάνεται. Επί του παρόντος, ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός προσαρμόζει κυρίως το ύψος λειτουργίας του για να αποφύγει πιθανές συγκρούσεις, αλλά για μια υπερκατασκευή διαστημικού ανελκυστήρα με μάζα πολύ μεγαλύτερη από αυτή του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, είναι πολύ πιο δύσκολο να ρυθμιστεί η τροχιά του. Ταυτόχρονα, τα καλώδια του διαστημικού ανελκυστήρα αντιμετωπίζουν επίσης απειλές από ακραίες καιρικές συνθήκες, όπως κρούσεις διαστημικών συντριμμιών, ισχυρή κοσμική ακτινοβολία και έντονες διαφορές θερμοκρασίας, καταιγίδες και κεραυνοί στην ατμόσφαιρα προκλήσεις.
Επιπλέον, για να διασφαλιστεί ότι το διαστημικό τμήμα του διαστημικού ανελκυστήρα είναι συγχρονισμένο με το επίγειο τμήμα, πρέπει να κατασκευαστεί στον ισημερινό Επί του παρόντος, οι περισσότερες χώρες με σχετικές δυνατότητες αεροδιαστημικής κατασκευής βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο. Σε συνδυασμό με τις τεράστιες υποστηρικτικές εγκαταστάσεις και τον εκπληκτικό όγκο εργασίας, ο διαστημικός ανελκυστήρας έχει ορισμένες απαιτήσεις για τις κοντινές συνθήκες μεταφοράς. Ωστόσο, ο ιστότοπος "Interesting Project" ανέφερε ότι το θαλάσσιο κλίμα αλλάζει πολύ και μπορεί να πληγεί από καταιγίδες. Τέλος, το σχετικό κόστος κατασκευής είναι εξαιρετικά ακριβό και η ομάδα Obayashi εκτιμά ότι το κόστος είναι πάνω από 1 τρισεκατομμύριο γιεν (περίπου 6,8 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ).
Επομένως, αν και ο Καναδός φυσικός Stephen Cohen και άλλοι υπολόγισαν αισιόδοξα στις αρχές αυτού του αιώνα ότι ο διαστημικός ανελκυστήρας θα μπορούσε να γίνει πραγματικότητα σε μόλις 20 έως 30 χρόνια, ο Yasuhiro Buchida τώρα παραδέχεται ότι το έργο απαιτεί συνεργασία από όλα τα μέρη και εξακολουθεί να αναζητά συνεργασία συνεργάτης. ▲#deepgoodarticleplan#
