L’ascensore spaziale è ancora a “25 anni di distanza” dalla realtà
2024-08-24
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Descrizione dell'immagine: Ascensore spaziale progettato dal gruppo giapponese Obayashi
Descrizione immagine: Mappa concettuale di un ascensore spaziale pubblicata sul sito britannico "New Scientist".
Il nostro corrispondente speciale Chen Yang
Nel film di fantascienza "The Wandering Earth 2", uscito lo scorso anno, il culmine della prima metà è stato un feroce combattimento sull'ascensore spaziale. Già nel 2012, infatti, la famosa società di costruzioni giapponese Obayashi Group aveva proposto un progetto per la costruzione di un ascensore spaziale, la cui partenza era prevista nel 2025 e il completamento nel 2050. Ora che la scadenza si avvicina, come è lo stato di avanzamento del progetto? Molti media stranieri hanno intervistato l'azienda ed esperti del settore e si sono lamentati del fatto che l'ascensore spaziale sembra essere ancora a "25 anni di distanza" dalla realtà.
Quali sono i passaggi per costruire un ascensore spaziale?
"Nihon Keizai Shimbun" ha recentemente affermato che dopo che il Gruppo Obayashi ha completato la costruzione del Tokyo Skytree, alto 634 metri nel 2012, ha proposto ambiziosamente un piano per costruire un ascensore spaziale, fissando l'obiettivo di iniziare la costruzione nel 2025 e completarlo entro 2050. Tuttavia, alla Mostra internazionale sulla tecnologia dell'informazione di Tokyo nel giugno 2024, Yasuhiro Buchida del Dipartimento di creazione di tecnologie future del quartier generale tecnologico, responsabile dello sviluppo del progetto dell'ascensore spaziale, ha tenuto un discorso intitolato "Gruppo Obayashi · Ascensore spaziale e i suoi Prospettive" Shi ha ammesso che ci sono ancora molte questioni da risolvere e che c'è ancora molta strada da fare prima che inizi la costruzione.
Secondo i rapporti, la prima idea di un ascensore spaziale fu proposta nel 1895 dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky, noto come il "padre dell'aerospaziale". Ispirato dalla Torre Eiffel a Parigi, immaginò di costruire a terra una torre altissima che avrebbe raggiunto l'orbita geosincrona, e poi di prendere un ascensore interno per entrare nello spazio.
L'idea di Tsiolkovsky è cambiata più volte da allora, e ora l'idea di un ascensore spaziale è stata sostanzialmente finalizzata: collegare la stazione spaziale alla superficie terrestre attraverso cavi strutturali super resistenti, che possono facilmente trasportare persone e merci da e verso la Terra. cielo e terra. Il piano di progettazione dettagliato del Gruppo Dalin è quello di stabilire una base "Earth Port" sul mare equatoriale e collegare strutture spaziali a diverse altezze orbitali attraverso cavi realizzati con materiali di nanotubi di carbonio. Ad esempio, in un'orbita terrestre bassa con un'altitudine di circa 300 chilometri è disposto un "gate di rilascio del satellite in orbita terrestre bassa", da cui i satelliti artificiali trasportati dalla terra possono essere rilasciati in orbita una "orbita stazionaria". su in un'orbita geostazionaria con un'altitudine di 36.000 chilometri. La "Stazione" è composta da unità residenziali, unità sperimentali, unità sperimentali extraveicolari, ecc.; in cima a 96.000 chilometri, c'è un contrappeso per bilanciare l'intera struttura. Inoltre, strutture sperimentali come il "Mars Gravity Center" e il "Moon Gravity Center" saranno allestite in base alle condizioni di gravità a diverse altezze (la gravità è equivalente a quella di Marte o della Luna). Secondo il piano del Gruppo Dalin, prendendo da terra un "ascensore" con una velocità di circa 200 chilometri orari si raggiungerà l'orbita geostazionaria in circa una settimana.
Il Gruppo Dalin ha anche proposto chiaramente un metodo di costruzione specifico: in primo luogo, assemblare un veicolo spaziale per costruire un ascensore spaziale a un'altitudine di 300 chilometri, quindi spostare il veicolo spaziale in un'orbita geostazionaria, rilasciare i cavi di nanotubi di carbonio verso il basso dal veicolo spaziale e collegarlo con la terra. Collegare e fissare, quindi installare il sollevatore sui cavi. Gli ascensori trasportano i materiali tra il suolo e lo spazio per costruire stazioni spaziali e altre strutture. "Si stima che saranno necessari un totale di 510 rinforzi di cavi e che ci vorranno circa 20 anni per completarli", ha affermato Yasuhiro Buchida.
Il mezzo di trasporto più ideale tra cielo e terra
Il sito web statunitense "Business Insider" afferma che l'ascensore spaziale può essere definito un "veicolo di trasporto da sogno dalla terra allo spazio". Al momento, il problema più grande per l’ingresso degli esseri umani nello spazio è che il costo è troppo elevato. I razzi tradizionali sono estremamente costosi per inviare esseri umani e materiali nello spazio. Ad esempio, la NASA stima che ciascuna delle quattro missioni lunari Artemis costerà 4,1 miliardi di dollari. Anche l’attuale costo di lancio più basso del veicolo di lancio riutilizzabile Falcon 9 di SpaceX ha un costo di lancio medio di 1.227 dollari per libbra (circa 2.700 dollari per chilogrammo). Questo perché l’utilizzo dei razzi tradizionali per entrare nello spazio richiede il trasporto di una grande quantità di carburante, ma il carburante stesso è molto pesante, il che a sua volta aumenta la quantità di carburante da trasportare, formando un circolo vizioso. Per le infrastrutture spaziali che richiedono il trasporto su larga scala di materiali da costruzione, questa carenza dei razzi tradizionali è semplicemente insopportabile. Al contrario, un ascensore spaziale non richiede razzi o carburante, evitando quasi perfettamente questo difetto. Gli ascensori spaziali sono generalmente progettati per utilizzare la tecnologia elettromagnetica per alimentare l'ascensore e possono trasmettere energia a distanza con l'aiuto della tecnologia solare o a microonde, eliminando la necessità di carburante.
Secondo il rapporto, il rapporto sul progetto dell'ascensore spaziale pubblicato dal Dipartimento per la creazione di tecnologie future del Gruppo Dalin menziona che l'ascensore spaziale può trasportare merci nello spazio ad un costo ridotto a 57 dollari USA per libbra. Il costo di trasporto complessivo dell'ascensore spaziale è stimato da altre agenzie in 227 dollari USA per libbra, sono di gran lunga inferiori al costo dei veicoli di lancio convenzionali. Inoltre, i razzi tradizionali sono limitati dalle dimensioni della carenatura e il carico utile trasportabile non può essere troppo grande. L'ascensore spaziale ha limitazioni molto minori a questo riguardo. Allo stesso tempo, l'ascensore funziona più lentamente di un razzo, ma può ridurre le vibrazioni, il che è molto importante per mettere in orbita apparecchiature sensibili.
La tecnologia di produzione dei nanotubi di carbonio è ancora immatura
"Nihon Keizai Shimbun" ha affermato che l'ascensore spaziale è già stato bloccato nella fase fantasy a causa della mancanza di materiali che siano sia leggeri che resistenti necessari per realizzare cavi ultra lunghi che collegano la terra e lo spazio. I cavi devono essere estremamente resistenti per sopportare il loro enorme peso e la tensione causata dalle strutture spaziali. Secondo i calcoli, le prestazioni dei materiali metallici convenzionali come l’acciaio sono ben lungi dal soddisfare le esigenze dei cavi degli ascensori spaziali. Un altro problema è il calore generato dall’attrito tra l’ascensore e i cavi: nel vuoto dello spazio, il calore è difficile da dissipare.
Ma la situazione è cambiata nel 1991: è stato scoperto il materiale leggero e altamente resistente dei nanotubi di carbonio e da allora l’ascensore spaziale è diventato realizzabile. Secondo i rapporti, in teoria, la resistenza dei nanotubi di carbonio può raggiungere fino a 200 Gpa, il che significa che 200 nanotubi di carbonio più sottili di un capello possono sollevare un'auto. Combina i vantaggi dei polimeri e dei metalli. La sua densità è solo 1/6 dell'acciaio, ma il suo modulo elastico è 5 volte quello dell'acciaio, la sua resistenza alla trazione è 100 volte quella dell'acciaio e anche la sua conduttività termica a temperatura ambiente è lontana. superiore a quello di altri materiali metallici. Pertanto i nanotubi di carbonio sono considerati dal Gruppo Dalin anche un materiale ideale per la produzione di cavi ad altissima resistenza per ascensori spaziali.
Tuttavia, secondo il piano di Obayashi, i futuri cavi degli ascensori spaziali non saranno composti da più nanotubi di carbonio per aumentarne la resistenza, ma dovranno essere trasformati in un singolo nanotubo di carbonio con una lunghezza di 96.000 chilometri e molecole collegate tra loro. Alla fiera internazionale dell'informatica di Tokyo, tenutasi a giugno, il responsabile ha rivelato che attualmente è possibile produrre solo meno di 1 centimetro di nanotubi di carbonio che soddisfano i requisiti pertinenti. Pertanto, il rapporto ammette che il Gruppo Dalin sta ancora studiando il processo di preparazione su larga scala dei nanotubi di carbonio come materiali per i cavi.
Affrontare sfide più tecniche
Secondo il sito americano "Fun Engineering", l'ascensore spaziale oltre a non disporre di materiali adatti per i cavi, deve affrontare anche diverse altre sfide tecniche. Ad esempio, ci sono sempre più detriti nello spazio e la minaccia per i veicoli spaziali in orbita continua ad aumentare. Al momento, la Stazione Spaziale Internazionale regola principalmente la sua altitudine operativa per evitare possibili collisioni, ma per una sovrastruttura di ascensore spaziale con una massa molto maggiore di quella della Stazione Spaziale Internazionale, è molto più difficile regolare la sua orbita. Allo stesso tempo, i cavi dell’ascensore spaziale devono affrontare anche le minacce derivanti da condizioni meteorologiche estreme come l’impatto di detriti spaziali, forti radiazioni cosmiche e forti differenze di temperatura, tempeste e fulmini nell’atmosfera. Non esiste un piano chiaro su come affrontarli sfide.
Inoltre, per garantire che la parte spaziale dell’ascensore spaziale sia sincronizzata con la parte terrestre, è necessario che sia costruito sull’equatore. Attualmente, la maggior parte dei paesi con rilevanti capacità di costruzione aerospaziale si trovano nell’emisfero settentrionale. Oltre alle enormi strutture di supporto e all'incredibile quantità di lavoro, l'ascensore spaziale presenta determinati requisiti per le condizioni di trasporto nelle vicinanze. Questa è anche la considerazione principale del Gruppo Dalin nella scelta della base offshore per il luogo di costruzione. Tuttavia, il sito web "Fun Project" ha affermato che il clima marittimo cambia notevolmente e può essere colpito da tempeste. Allo stesso tempo, anche le relative sfide alla sicurezza sono maggiori ed è vulnerabile agli attacchi terroristici marittimi. Infine, i relativi costi di costruzione sono estremamente elevati e il team di Obayashi stima che il costo sia superiore a 1 trilione di yen (circa 6,8 miliardi di dollari).
Pertanto, anche se all’inizio di questo secolo il fisico canadese Stephen Cohen e altri stimavano ottimisticamente che l’ascensore spaziale sarebbe potuto diventare realtà in soli 20-30 anni, Yasuhiro Buchida ora ammette che il progetto richiede la cooperazione di tutte le parti ed è ancora alla ricerca di cooperazione. socio. ▲#deepgoodarticleplan#
