איך מעלית חלל תעבוד

מעלית חלל היא מערכת תחבורה מוצעת המחברת בין פני כדור הארץ לחלל. המעלית תאפשר לרכבים לנסוע למסלול או לחלל ללא שימוש ב טילים. אמנם נסיעה במעלית לא תהיה מהירה יותר מנסיעה ברקטות, אך היא תהיה הרבה פחות יקרה וניתן להשתמש בה ברציפות להובלת מטענים ואולי גם לנוסעים.

קונסטנטין ציולקובסקי תיאר לראשונה מעלית חלל בשנת 1895. ציולקובקסי הציע לבנות מגדל מפני השטח עד למסלול הגיאוסטציוני, ובו למעשה בניין גבוה להפליא. הבעיה עם הרעיון שלו הייתה שהמבנה יימעך על ידי כולם המשקל מעל זה. מושגים מודרניים של מעליות חלל מבוססות על עיקרון אחר - מתח. המעלית תיבנה באמצעות כבל המחובר בקצה האחד לפני שטח כדור הארץ ומשקל נגד מסיבי בקצה השני, מעל מסלול גיאוסטציוני (35,786 ק"מ). כוח משיכה היה מושך כלפי מטה בכבל, בעוד כח צנטריפוגלי ממשקל הנגד המקיף היה מושך כלפי מעלה. הכוחות המנוגדים יפחיתו את הלחץ במעלית, לעומת בניית מגדל לחלל.

בעוד מעלית רגילה משתמשת בכבלים הנעים כדי למשוך פלטפורמה למעלה ולמטה, מעלית החלל תעשה זאת סומכים על מכשירים הנקראים סורקים, מטפסים או מעליות שנוסעות לאורך כבל נייח או סרט. במילים אחרות, המעלית הייתה נעה על הכבל. מטפסים מרובים יצטרכו לנסוע לשני הכיוונים כדי לקזז תנודות מכוח קוריוליס הפועל על תנועתם.

ההתקנה למעלית תהיה משהו כזה: תחנה מסיבית, אסטרואיד שנלכד או קבוצת מטפסים היו ממוקמים גבוה יותר ממסלול גיאוסטציוני. מכיוון שהמתח בכבל יהיה במקסימום במיקום מסלול, הכבל יהיה העבה ביותר שם, מתחדד לכיוון פני כדור הארץ. סביר להניח שהכבל ייפרס מהחלל או ייבנה בכמה קטעים ויעבור לכדור הארץ. מטפסים היו נעים למעלה ולמטה בכבל על גלילים, מוחזקים במקום על ידי חיכוך. ניתן לספק חשמל על ידי טכנולוגיה קיימת, כגון העברת אנרגיה אלחוטית, אנרגיה סולארית ו / או אנרגיה גרעינית מאוחסנת. נקודת החיבור לפני השטח יכולה להיות פלטפורמה ניידת באוקיאנוס, המציעה ביטחון למעלית וגמישות להימנעות ממכשולים.

נסיעה במעלית חלל לא תהיה מהירה! זמן הנסיעה מקצה לקצה יהיה מספר ימים עד חודש. כדי לשים את המרחק בפרספקטיבה, אם המטפס נע במהירות 300 קמ"ש (190 קמ"ש), ייקח חמישה ימים להגיע למסלול גאוסינכרוני. מכיוון שמטפסים צריכים לעבוד בשיתוף פעולה עם אחרים בכבל כדי שיהיה יציב, סביר להניח שההתקדמות תהיה הרבה יותר איטית.

המכשול הגדול ביותר בבניית מעלית החלל הוא היעדר חומר בעל מספיק גבוה חוזק מתיחה ו גמישות ונמוך מספיק צפיפות לבניית הכבל או הסרט. עד כה, החומרים החזקים ביותר לכבל יהיו חוטי ננו יהלומים (סינתזה לראשונה בשנת 2014) או צינורות פחמן. חומרים אלה טרם סונתזו באורך מספיק או ביחס חוזק מתיחה לצפיפות. ה קשרים כימיים קוולנטיים חיבור אטומי פחמן בצינורות צינורות פחמן או יהלום יכול לעמוד רק בלחץ כה רב לפני שמתפרקים או מתפרקים. מדענים מחשבים את המתח שהקשרים יכולים לתמוך בהם, ומאשרים שאמנם ניתן יהיה יום אחד לבנות סרט מספיק זמן כדי נמתח מכדור הארץ למסלול גיאוסטציוני, הוא לא יוכל לקיים לחץ נוסף מהסביבה, הרטט והמטפסים.

רעידות ונדנדות הן שיקול רציני. הכבל יהיה רגיש ללחץ מ רוח השמש, הרמוניות (כלומר כמו מיתר כינור ארוך באמת), מכה בזק ומתנודד מכוח קוריוליס. פיתרון אחד יהיה לשלוט בתנועת הסורקים כדי לפצות על חלק מההשפעות.

בעיה נוספת היא שהמרחב בין מסלול גיאוסטוציוני למשטח כדור הארץ זרוע בזבל ופסולת חלל. הפתרונות כוללים ניקוי שטח קרוב לכדור הארץ או הפיכת משקל הנגד האורביטלי למסוגל להתחמק ממכשולים.

נושאים אחרים כוללים קורוזיה, פגיעות במיקרומטוריט והשפעות חגורות הקרינה של ואן אלן (בעיה הן עבור החומרים והן עבור האורגניזמים).

גודל האתגרים יחד עם התפתחות רקטות לשימוש חוזר, כמו אלה שהתפתחו על ידי SpaceX, צמצמו את העניין במעליות החלל, אבל זה לא אומר שרעיון המעלית הוא מת.

טרם פותח חומר מתאים למעלית חלל מבוססת כדור הארץ, אך חומרים קיימים חזקים מספיק כדי לתמוך במעלית חלל בירח, ירחים אחרים, מאדים או אסטרואידים. למאדים יש כשליש כוח המשיכה של כדור הארץ, ובכל זאת מסתובב באותו קצב בערך, כך שמעלית החלל של מאדים תהיה קצרה בהרבה מזו שנבנתה על כדור הארץ. מעלית במאדים תצטרך להתייחס למסלול הנמוך של הירח פובוס, המצטלב בקו המשווה של מאדים באופן קבוע. לעומת זאת, הסיבוך למעלית ירח הוא שהירח לא מסתובב מספיק במהירות כדי להציע נקודת מסלול נייחת. למרות זאת, נקודות לגראנגיאן ניתן להשתמש במקום. על אף שמעלית ירח אורכה 50,000 ק"מ בצד הקרוב של הירח ואף ארוכה יותר בצד הרחוק שלה, כוח הכובד התחתון הופך את הבנייה למימוש. מעלית מאדים יכולה לספק הובלה מתמשכת מחוץ לכביד הכובד של כדור הארץ, ואילו מעלית ירח יכולה לשמש להעברת חומרים מהירח למקום שמגיע אליו כדור הארץ בקלות.

חברות רבות הציעו תוכניות למעליות חלל. מחקרי היתכנות מצביעים על כך שמעלית לא תיבנה עד (א) יתגלה חומר שיכול לתמוך במתח למעלית אדמה או (ב) יש צורך במעלית על הירח או על מאדים. למרות שסביר להניח שהתנאים יתקיימו במאה ה -21, הוספת נסיעה במעלית חלל לרשימת הדלי עשויה להיות מוקדמת.

• לנדיס, ג'פרי א. & Cafarelli, Craig (1999). הוצג כמאמר IAF-95-V.4.07, קונגרס התאחדות האסטרונאוטיקה הבינלאומית 46, אוסלו נורווגיה, 2-6 באוקטובר 1995. "מגדל ציולקובסקי בוחן מחדש". כתב העת של האגודה הבין-פלנטרית הבריטית. 52: 175–180.
• כהן, סטיבן ש.; מיסרה, ארון ק. (2009). "ההשפעה של מעבר מטפס על הדינמיקה של מעלית החלל". אקטה אסטרונאוטיקה. 64 (5–6): 538–553.
• פיצג'רלד, מ., ברבור, פ., פני, ר. ברבור, ג. ארכיטקטורות מעליות שטח ומפות דרכים, מפרסמי Lulu.com 2015