آسانسور فضایی یک سیستم حمل و نقل پیشنهادی است که سطح زمین را به فضا متصل می کند. آسانسور به خودروها اجازه می داد بدون استفاده از موشک به مدار یا فضا سفر کنند. در حالی که سفر آسانسور سریع تر از سفر موشک نخواهد بود، بسیار ارزان تر خواهد بود و می تواند به طور مداوم برای حمل و نقل محموله و احتمالا مسافران مورد استفاده قرار گیرد.
کنستانتین تسیلکوفسکی برای اولین بار در سال ۱۸۹۵ یک آسانسور فضایی را توصیف کرد. Tsiolkovksy پیشنهاد ساخت یک برج از سطح تا مدار زمین ثابت، در اصل ساخت یک ساختمان فوق العاده بلند است. مشکل ایده او این بود که ساختار با تمام وزن بالای آن خرد خواهد شد. مفاهیم مدرن آسانسورهای فضایی بر اساس یک اصل متفاوت — کشش است. آسانسور با استفاده از کابل متصل در یک انتهای سطح زمین و یک وزنه عظیم در انتهای دیگر، بالاتر از مدار زمین ثابت (۳۵۷۸۶ کیلومتر) ساخته می شد. گرانش روی کابل پایین می کشید، در حالی که نیروی فرار از سنتریفیوژ از وزنه وزنه در مدار به سمت بالا می کشید. نیروهای مخالف استرس بر روی آسانسور را کاهش می داد، در مقایسه با ساخت یک برج به فضا.
در حالی که یک آسانسور عادی از کابل های متحرک برای بالا و پایین کشیدن یک سکو استفاده می کند، آسانسور فضایی به دستگاه هایی به نام خزنده ها، کوهنوردان یا بالابرها تکیه می کرد که در امتداد یک کابل ثابت یا روبان سفر می کنند. به عبارت دیگر آسانسور روی کابل حرکت می کرد. کوهنوردان متعدد نیاز به سفر در هر دو جهت برای جبران ارتعاشات از نیروی Coriolis اقدام در حرکت خود را.
بخش هایی از یک آسانسور فضایی
راه اندازی برای آسانسور خواهد بود چیزی شبیه به این: یک ایستگاه عظیم, سیارک اسیر, و یا گروهی از کوهنوردان خواهد بود بالاتر از مدار زمین ثابت قرار گرفته است. از آنجا که تنش بر روی کابل در حداکثر خود را در موقعیت مداری خواهد بود، کابل ضخیم ترین وجود دارد، tapering به سمت سطح زمین است. به احتمال زیاد، کابل یا از فضا مستقر می شد یا در بخش های متعدد ساخته می شد و به زمین حرکت می کرد. کوهنوردان کابل را روی غلتک ها بالا و پایین می کردند که با اصطکاک در جای خود نگه داشته می شدند. قدرت می تواند توسط فن آوری های موجود، مانند انتقال انرژی بی سیم، انرژی خورشیدی، و / یا ذخیره شده انرژی هسته ای تامین می شود. نقطه اتصال در سطح می تواند یک پلت فرم تلفن همراه در اقیانوس، ارائه امنیت برای آسانسور و انعطاف پذیری برای اجتناب از موانع.
سفر در آسانسور فضایی نمی خواهد سریع! زمان سفر از یک انتهای به انتهای دیگر چند روز تا یک ماه خواهد بود. برای قرار دادن فاصله در چشم انداز، اگر کوهنورد در ۳۰۰ کیلومتر در ساعت (۱۹۰ مایل در ساعت) حرکت می کرد، رسیدن به مدار ژئوسنکرون پنج روز طول می کشید. از آنجا که کوهنوردان باید در کنسرت با دیگران بر روی کابل کار کنند تا آن را پایدار کنند، به احتمال زیاد پیشرفت بسیار کندتر خواهد بود.
چالش ها هنوز غلبه بر
بزرگترین مانع در برابر ساخت آسانسور فضایی، نبود ماده ای با استحکام کششی و کششی به اندازه کافی بالا و تراکم کافی پایین برای ساخت کابل یا روبان است. تا کنون قوی ترین مواد برای کابل نانوتردهای الماس (اولین سنتز شده در سال ۲۰۱۴) یا نانولول های کربنی خواهند بود. این مواد هنوز به طول کافی یا نسبت کششی به چگالی سنتز نشده اند. پیوندهای شیمیایی کووالی که اتم های کربن را در نانولوله های کربن یا الماس به هم متصل می کنند، تنها می توانند قبل از باز کردن یا پاره شدن، در برابر استرس زیادی مقاومت کنند. دانشمندان سویه ای را که پیوندها می توانند از آن حمایت کنند محاسبه می کنند و تأیید می کنند که در حالی که ممکن است روزی یک روبان به اندازه کافی طولانی بسازد تا از زمین تا مدار زمین ثابت کشیده شود، قادر نخواهد بود استرس اضافی را از محیط زیست، ارتعاشات و کوهنوردان حفظ کند.
ارتعاشات و وبل ملاحظات جدی هستند. کابل خواهد بود مستعد فشار از باد خورشیدی, هارمونیک (به عنوان معنی, مانند یک رشته ویولن واقعا طولانی), رعد و برق, و wobble از نیروی Coriolis. یک راه حل این خواهد بود که حرکت خزنده ها را کنترل کنیم تا برخی از اثرات را جبران کنیم.
مشکل دیگر این است که فضای بین مدار زمین ثابت و سطح زمین با آشغال های فضایی و آوار آشغال است. راه حل ها شامل تمیز کردن فضای نزدیک زمین و یا ساخت وزنه ضد مداری قادر به دوج موانع.
از دیگر مسائل می توان به خوردگی، ضربه های میکرومتریت، و اثرات کمربندهای تابشی ون آلن (مشکلی برای هر دو مواد و ارگانیسم ها) اشاره کرد.
بزرگی چالش های همراه با توسعه موشک های قابل استفاده مجدد، مانند چالش های توسعه یافته توسط اسپیس ایکس، علاقه به آسانسورهای فضایی را کاهش داده است، اما این بدان معنا نیست که ایده آسانسور مرده است.
آسانسورهای فضایی فقط برای زمین نیستند
ماده مناسبی برای یک آسانسور فضایی مبتنی بر زمین هنوز توسعه نیافته است، اما مواد موجود به اندازه کافی قوی هستند تا از یک آسانسور فضایی بر روی ماه، قمرهای دیگر، مریخ یا سیارک ها حمایت کنند. مریخ حدود یک سوم گرانش زمین را دارد، با این حال حدود همان نرخ می چرخد، بنابراین یک آسانسور فضایی مریخ بسیار کوتاه تر از یک آسانسور ساخته شده بر روی زمین خواهد بود. یک آسانسور در مریخ باید به مدار پایین ماه فوبوس می پرداخت که به طور مرتب استوا مریخ را با هم تداخل می دهد. از سوی دیگر عارضه یک آسانسور قمری این است که ماه به اندازه کافی سریع نمی چرخد تا نقطه مدار ثابتی ارائه دهد. با این حال، نقاط لاگرانژ می توانست به جای آن مورد استفاده قرار گیرد. حتی اگر یک آسانسور قمری در سمت نزدیک ماه ۵۰٬۰ کیلومتر طول داشته باشد و حتی در سمت دور آن طولانی تر باشد، گرانش پایین تر ساخت و ساز را امکان پذیر می کند. یک آسانسور مریخ می توانست حمل و نقل مداوم در خارج از چاه گرانش این سیاره را فراهم کند، در حالی که می توان از یک آسانسور قمری برای ارسال مواد از ماه به مکانی که به آسانی توسط زمین به آن رسیده بود، استفاده کرد.
چه زمانی یک آسانسور فضایی ساخته خواهد شد؟
شرکت های متعددی طرح هایی را برای آسانسورهای فضایی پیشنهاد کرده اند. مطالعات امکان سنجی نشان می دهد که یک آسانسور ساخته نخواهد شد تا زمانی که () یک ماده کشف شده است که می تواند تنش را برای آسانسور زمین حمایت کند یا (ب) نیاز به آسانسور در ماه یا مریخ وجود دارد. در حالی که این احتمال وجود دارد که شرایط در قرن 21 برآورده خواهد شد، اضافه کردن سوار آسانسور فضایی به لیست سطل خود را ممکن است زودرس باشد.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. "How a Space Elevator Would Work." ThoughtCo, Feb. 16, 2021, thoughtco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
