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어떤 아이가 우주비행사가 되는 것을 꿈꾸지 않습니까? 그러나 전 세계적으로 소수의 사람들만이 이 꿈을 실현할 수 있으며, 매우 부유한 사람들만이 개인 우주 비행을 할 수 있습니다. 그러나 2050년에는 거의 모든 사람이 궤도에 진입할 수 있습니다. 결국 일본세계 최초 출시 약속 우주로 가는 엘리베이터.
우주 탐사의 많은 것 중에서 궤도 엘리베이터를 만들기 위해 일본 건설 회사 Obayashi의 이니셔티브를 골라 낼 수 있습니다. 저자에 따르면 이 차량은 2050년까지 등장해야 합니다. 사람과 화물을 우주로 보내는 가장 저렴한 방법이 될 것입니다.
엘리베이터는 지구 표면에서 과학 실험실뿐만 아니라 우주 관광객을위한 호텔이있는 먼 궤도 정거장으로 이어지는 초강력 초경량 케이블을 따라 시속 200km의 속도로 이동할 것입니다. , 이러한 유형의 운송 수단의 출현으로 오늘날 존재하는 것보다 수천 배 더 많은 수백 또는 그 이상이 될 것입니다.
이러한 대담한 약속을 통해 Obayashi Corporation은 강철보다 100배 더 강한 섬유를 만들 수 있는 신소재 개발을 허용합니다. 그리고 이러한 기술은 매년, 매월 발전하고 있습니다.
참가자들이 우주 엘리베이터 구현을 위한 아이디어를 연구하는 연례 국제 기술 대회도 있습니다. 그들은 궤도에 상품을 전달하기 위한 새로운 재료와 혁신적인 기술을 개발합니다. 동시에 아이디어는 매년 더 명확해지고 유망해집니다.
위에서 설명한 요인의 조합을 통해 Obayashi Corporation은 2050년까지 궤도 엘리베이터를 발사할 가능성에 대해 놀라운 진술을 할 수 있습니다.
우주 엘리베이터를 만들자는 아이디어는 이미 1979년 영국 작가 아서 찰스 클라크의 공상과학 작품에서 언급되었다. 그는 자신의 소설에서 언젠가 그러한 엘리베이터가 건설될 것이라고 절대적으로 확신한다고 썼습니다.
그러나 그런 이상한 생각을 처음으로 떠오른 사람은 러시아 엔지니어이자 러시아 우주 비행사의 창시자인 콘스탄틴 에두아르도비치 치올코프스키였습니다. 그는 에펠탑 건설에 영감을 받아 수천 킬로미터 높이의 더 높은 탑을 지을 것을 제안했습니다. Tsiolkovsky는 해결을 제안했습니다. 공간궤도 스테이션을 사용하여 우주 엘리베이터와 호버크라프트에 대한 아이디어를 제시합니다.
우주 엘리베이터는 환상적으로 들립니다. 그러나 19세기 사람들도 비행기나 비행기와 같은 기술적 성과의 출현을 믿을 수 없었을 것이다. 우주선. 일본의 Obayashi Construction Corporation은 이미 우주 엘리베이터 건설 준비를 위한 기술 문서를 개발하고 있습니다. 프로젝트 비용은 120억 달러입니다. 시설공사는 2050년 완공된다.
우주 엘리베이터 사용의 잠재적 이점은 상당히 높습니다. 문제는 제트 추력의 도움으로 지구 중력을 극복하는 것이 비현실적이라는 것입니다. 예를 들어 셔틀을 한 번만 발사하는 데 5억 달러가 들기 때문에 기존 발사체를 발사하는 것은 비경제적이 될 것입니다.
우주 엘리베이터는 베이스, 테더 및 균형추의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.
엘리베이터의 바닥을 나타내는 바다의 거대한 플랫폼은 탄소 섬유 케이블의 한쪽 끝을 고정하고 그 끝에 균형추(우리의 회전 후 회전하는 위성 역할을 할 무거운 물체)가 있습니다. 행성이며 원심력으로 인해 궤도에 유지됩니다. 최대 10만 킬로미터 높이까지 하늘로 뻗어 있는 이 케이블을 통해 화물이 우주로 떠오를 것입니다.
로켓을 사용하여 1kg의 화물을 우주로 운송하려면 최대 15,000달러가 필요합니다. 일본인은 같은 무게의화물을 궤도에 전달하기 위해 ... $ 100를 쓸 것이라고 계산했습니다.
우주 엘리베이터는 신중하게 만들어진 아이디어입니다. 예를 들어, 케이블은 강철로 만들 수 없다고 계산됩니다. 그것은 단순히 그 무게의 무게로 부서질 것입니다. 재료는 강철보다 90배 더 강하고 10배 더 가벼워야 합니다.
엔지니어들은 케이블로 탄소 나노튜브를 사용하려고 했지만, 그러한 재료로 긴 길이의 케이블을 짜는 것은 불가능하다는 것이 밝혀졌습니다.
보다 최근에는 마침내 우주 엘리베이터의 환상을 현실로 만들 수 있는 발명품이 등장했습니다. 펜실베니아 대학의 John Budding이 이끄는 연구팀은 나노튜브와 폴리머 섬유보다 훨씬 더 강한 미세 다이아몬드로부터 초박형 나노와이어를 만들었다.
도쿄 스카이 트리는 스미다 지구에 있는 텔레비전 탑으로 세계에서 가장 높은 텔레비전 탑입니다.
Obayashi의 연구 부서 책임자인 Yoji Ishikawa는 펜실베이니아 대학의 노하우가 인류를 우주에 더 가깝게 만들 수 있다고 믿습니다. 그는 물론 새로운 재료가 일련의 강도 테스트를 통과해야 한다고 말하지만 이것이 바로 그와 그의 동료들이 찾고 있던 것인 것 같습니다.
Obayashi는 이미 약 635m 높이의 텔레비전 탑용 고속 엘리베이터를 건설했습니다.
NASA는 이제 우주 리프트의 비밀 개발에도 밀접하게 관여하고 있습니다. 미래에는 거대한 행성 간 우주선의 부품을 궤도로 운반하고 우주에서 조립하는 것이 가능할 것입니다. 이러한 프로젝트는 우주선을 통해서만 실현될 수 있습니다.
그러나 가장 중요한 것은 가장 먼저 건설할 국가입니다. 우주 엘리베이터, 수세기 동안 우주화물 운송 영역을 독점합니다.
킴 스탠리 로빈슨(Kim Stanley Robinson)의 공상과학 소설 그린 마스(Green Mars) 삽화
화성의 우주엘리베이터.
화물을 행성 궤도 또는 그 너머로 발사하는 천체 공학 시설에 대한 아이디어. 처음으로 그러한 아이디어는 1895 년 Konstantin Tsiolkovsky에 의해 표현되었으며 아이디어는 Yuri Artsutanov의 글에서 자세히 개발되었습니다. 가상의 설계는 행성 표면에서 GSO에 위치한 궤도 스테이션까지 연결된 테더의 사용을 기반으로 합니다. 아마도 미래에 그러한 방법은 발사체를 사용하는 것보다 훨씬 저렴할 수 있습니다.
케이블은 행성 표면(지구)의 한쪽 끝에서 고정되고 다른 쪽 끝은 원심력으로 인해 정지 궤도(GSO) 위의 고정된 지점에서 고정됩니다. 페이로드를 운반하는 리프트가 케이블을 따라 올라갑니다. 들어 올릴 때 지구의 회전으로 인해 하중이 가속되어 충분히 높은 고도에서 지구 중력을 넘어 보낼 수 있습니다.
로프는 낮은 밀도와 결합된 매우 높은 인장 강도가 필요합니다. 이론적인 계산에 따르면 탄소나노튜브가 적합한 물질로 보인다. 케이블 제조에 대한 적합성을 인정하면 우주 엘리베이터를 만드는 것은 다른 종류의 고급 개발과 높은 비용이 필요하지만 해결 가능한 엔지니어링 문제입니다. 엘리베이터 제작 비용은 70억~120억 달러로 추산됩니다. NASA는 이미 케이블을 따라 독립적으로 움직일 수 있는 리프트 개발을 포함하여 미국 과학 연구소(American Institute for Scientific Research)의 관련 개발에 자금을 지원하고 있습니다.
내용 [삭제]
1 디자인
1.1 창립
1.2 로프
1.2.1 로프 농축
1.3 리프트
1.4 균형추
1.5 각운동량, 속도 및 기울기
1.6 우주 발사
2 건설
3 우주 엘리베이터 경제학
4 업적
5 문헌
6 다양한 작품 속 우주엘리베이터
7 참조
8 노트
9 링크
9.1 조직
9.2 기타
설계
몇 가지 디자인 옵션이 있습니다. 거의 모두베이스 (베이스), 케이블 (케이블), 호이스트 및 카운터 웨이트를 포함합니다.
베이스
우주 엘리베이터의 바닥은 케이블이 부착되고 화물의 인양이 시작되는 행성 표면의 장소입니다. 이동이 가능하고 원양 선박에 배치할 수 있습니다.
이동식 기지의 장점은 허리케인과 폭풍을 피하기 위해 기동할 수 있다는 것입니다. 고정식 베이스의 장점은 저렴하고 접근하기 쉬운 에너지원과 케이블 길이를 줄이는 기능입니다. 몇 킬로미터의 케이블 차이는 상대적으로 적지만 필요한 케이블 중간 부분의 두께와 나가는 부분의 길이를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 정지궤도궤도.
케이블
로프는 비중에 대한 인장 강도의 비율이 매우 높은 재료로 만들어져야 합니다. 우주 엘리베이터는 흑연에 필적하는 밀도와 약 65~120기가파스칼.
비교를 위해 대부분의 강철 유형의 강도는 약 1GPa이며 가장 강한 유형의 경우에도 5GPa 이하이며 강철은 무겁습니다. 훨씬 더 가벼운 Kevlar는 2.6-4.1 GPa 범위의 강도를 갖는 반면 석영 섬유는 최대 20 GPa 이상의 강도를 가집니다. 다이아몬드 섬유의 이론적 강도는 약간 더 높을 수 있습니다.
이론에 따르면 탄소 나노튜브는 우주 엘리베이터에 필요한 것보다 훨씬 높은 확장성을 가져야 합니다. 그러나 산업적 수량으로 생산하여 케이블로 엮는 기술은 이제 막 개발되기 시작했습니다. 이론적으로 강도는 120GPa 이상이어야 하지만, 실제로는 단일벽 나노튜브의 최고 신장성은 52GPa였으며, 평균적으로 30~50GPa 범위에서 파손되었다. 나노튜브로 짜여진 가장 강한 필라멘트는 구성 요소보다 덜 강합니다. 튜브 소재의 순도를 높이고 다양한 형태의 튜브를 만들기 위한 연구가 진행 중이다.
대부분의 우주 엘리베이터 프로젝트는 단일벽 나노튜브를 사용합니다. 다층은 강도가 더 높지만 더 무겁고 강도 대 밀도 비율이 더 낮습니다. 가능한 변형- 단일벽 나노튜브의 고압 결합을 사용합니다. 동시에 sp² 결합(흑연, 나노튜브)이 sp³ 결합(다이아몬드)으로 대체되어 강도는 떨어지지만 반데르발스 힘에 의해 하나의 섬유에 더 잘 유지되어 생산이 가능해진다. 임의 길이의 섬유 [출처 미지정 810일]
결정 격자의 결함은 나노튜브의 강도를 감소시킵니다.
미국 남부 캘리포니아 대학교(University of Southern California) 과학자들의 실험에서 단일벽 탄소 나노튜브는 강철보다 117배, 케블러보다 30배 높은 비강도를 보여주었습니다. 98.9 GPa의 지표에 도달하는 것이 가능했으며, 나노튜브 길이의 최대값은 195 μm였습니다.
그러한 섬유를 짜는 기술은 아직 초기 단계입니다.
일부 과학자들에 따르면, 탄소 나노튜브조차도 우주 승강기 밧줄을 만들기에 충분하지 않을 것입니다.
과학자들의 실험 기술에서시드니 대학은 그래핀 종이를 만드는 것을 가능하게 했습니다. 샘플 테스트는 고무적입니다. 재료의 밀도는 강철보다 5~6배 낮고 인장 강도는 탄소강보다 10배 높습니다. 동시에 그래핀은 좋은 전류 전도체이기 때문에 접촉 버스로 리프트에 전력을 전달하는 데 사용할 수 있습니다.
로프 농축
정보를 확인하십시오.
우주 엘리베이터는 밧줄의 길이로 인해 적어도 자체 무게를 지탱해야 합니다. 한편으로 두꺼워지면 케이블의 강도가 증가하고 다른 한편으로는 무게가 추가되어 필요한 강도가 증가합니다. 그것에 가해지는 하중은 장소에 따라 다릅니다. 어떤 경우에는 테더의 섹션이 아래 세그먼트의 무게를 견뎌야 하고, 다른 경우에는 테더의 상부를 궤도에 유지하는 원심력을 견뎌야 합니다. 만족시키기 위해이 조건과 각 지점에서 케이블의 최적성을 달성하기 위해 두께가 가변적입니다.
지구의 중력과 원심력을 고려하면(그러나 달과 태양의 더 작은 영향은 고려하지 않음) 높이에 따른 케이블의 단면은 다음과 같이 설명됩니다. 다음 공식:
여기서 A ®는 지구 중심으로부터의 거리 r에 따른 케이블의 단면적입니다.
수식에는 다음 상수가 사용됩니다.
A0는 지구 표면 수준에서 테더의 단면적입니다.
ρ는 케이블 재료의 밀도입니다.
s - 케이블 재료의 인장 강도.
ω는 축을 중심으로 한 지구 회전의 원형 주파수로 초당 7.292×10-5 라디안입니다.
r0은 지구의 중심과 테더 베이스 사이의 거리입니다. 그것은 대략지구의 반지름 6,378km와 같습니다.
g0 - 케이블 바닥에서의 자유 낙하 가속도, 9.780m/s².
이 방정식은 처음에는 두께가 기하급수적으로 증가한 다음 여러 지구 반지름 높이에서 성장이 느려진 다음 일정해져서 결국 정지 궤도에 도달하는 케이블을 설명합니다. 그 후 두께가 다시 감소하기 시작합니다.
따라서 베이스와 GSO(r = 42,164km)에서 케이블 섹션의 면적 비율은 다음과 같습니다.
여기에 강철의 밀도와 강도, 지상 1cm의 케이블 직경을 대입하면 GSO 수준의 직경이 수백 킬로미터가 됩니다. 엘리베이터.
GSO 수준에서 보다 합리적인 케이블 두께를 달성하는 네 가지 방법이 있습니다.
밀도가 낮은 재료를 사용하십시오. 대부분의 고체 밀도는 1000~5000kg/m³의 비교적 작은 범위에 있기 때문에 여기에서 어떤 것도 달성될 가능성이 없습니다.
더 튼튼한 재료를 사용하십시오. 연구는 주로 이 방향으로 이루어집니다. 탄소 나노튜브는 최고의 강철보다 10배 더 강하며 GSO 수준에서 케이블의 두께를 크게 줄입니다.
케이블 베이스를 올립니다. 방정식에 지수가 있기 때문에 밑면이 약간만 올라가도 케이블의 두께가 크게 줄어듭니다. 최대 100km 높이의 타워가 제공되며 케이블을 절약하는 것 외에도 대기 과정의 영향을 피할 수 있습니다.
케이블 베이스를 가능한 한 얇게 만드십시오. 여전히 적재된 호이스트를 지탱할 수 있을 만큼 충분히 두꺼워야 하므로 베이스의 최소 두께도 재료의 강도에 따라 달라집니다. 탄소나노튜브 케이블은 밑부분의 두께가 1밀리미터면 충분합니다.
또 다른 방법은 엘리베이터 바닥을 움직일 수 있게 만드는 것입니다. 100m/s의 속도로 이동하더라도 이미 순환 속도가 20% 향상되고 케이블 길이가 20~25% 줄어들어 케이블 길이가 50% 이상 단축됩니다. 케이블을 "고정"하는 경우 초음속에서 [출처 664 일 동안 지정되지 않음] 비행기 또는 기차로 케이블 질량의 증가는 이미 백분율이 아니라 수십 배로 측정됩니다 (단, 손실은 고려되지 않음) 저항을 위해공기).
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구름을 뚫고 올라가는 우주엘리베이터의 개념도
우주 엘리베이터는 케이블의 두께가 일정하지 않기 때문에 기존의 엘리베이터(움직이는 케이블 포함)처럼 작동할 수 없습니다. 대부분의 프로젝트는 고정 케이블을 타고 올라가는 호이스트의 사용을 제안하지만 주 케이블을 따라 뻗어 있는 작은 분할 가동 케이블을 사용하는 옵션도 제안되었습니다.
제공 다양한 방법리프트 구조물. 플랫 케이블에서는 마찰에 의해 유지되는 롤러 쌍을 사용할 수 있습니다. 다른 옵션으로는 플레이트에 후크가 있는 움직이는 스포크, 접을 수 있는 후크가 있는 롤러, 자기 부상(대량의 트랙을 케이블에 고정해야 하기 때문에 가능성이 낮음) 등이 있습니다. [출처는 661일 지정되지 않음]
승강기 설계에서 심각한 문제는 에너지원[소스 미지정 661일]입니다. 에너지 저장 밀도는 호이스트가 전체 케이블을 들어올리기에 충분한 에너지를 가질 만큼 충분히 높지 않을 것입니다. 가능한 외부 에너지원은 레이저 또는 마이크로파 빔입니다. 다른 옵션은 아래로 이동하는 리프트의 제동 에너지를 사용하는 것입니다. 대류권 온도차; 전리층 방전 등 주요 변종 [소스 미지정 661일](에너지 빔)은 다음과 관련된 심각한 문제가 있습니다. 효율적으로미래의 기술 발전에 대해 낙관적이지만 실현 가능합니다.
호이스트는 케이블의 부하와 진동을 최소화하기 위해 최적의 거리에서 서로를 따라야 합니다. 최대화처리량. 케이블에서 가장 신뢰할 수 없는 부분은 베이스 근처입니다. 하나 이상의 리프트가 있어서는 안 됩니다[출처는 661일 지정되지 않음]. 위로만 이동하는 리프트는 용량을 증가시키지만 아래로 이동할 때 제동 에너지를 사용할 수 없으며 사람을 지면으로 되돌려 놓을 수도 없습니다. 또한 이러한 리프트의 구성 요소는 궤도에서 다른 목적으로 사용해야 합니다. 어쨌든 작은 리프트는 일정이 더 유연하기 때문에 대형 리프트보다 낫지만 더 많은 기술적 제한을 부과합니다.
또한 엘리베이터 스레드 자체는 코리올리 힘과 대기 흐름의 작용을 지속적으로 경험합니다. 또한 "리프트"는 정지 궤도의 높이보다 위에 위치해야 하므로 예를 들어 육포[출처 미지정 579일]와 같은 최대 하중을 포함하여 일정한 하중을 받게 됩니다.
그러나 위의 장애물을 어떻게든 제거할 수 있다면 우주 엘리베이터를 실현할 수 있습니다. 그러나 그러한 프로젝트는 비용이 매우 많이 들지만 앞으로는 일회용 및 재사용 가능한 우주선과 경쟁할 수 있습니다[출처 미지정 579일].
균형추
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이 표시는 2011년 5월 13일부터 기사에 표시되었습니다.
균형추는 무거운 물체(예: 소행성)를 묶는 두 가지 방법으로 만들 수 있습니다. 정지궤도상당한 거리에 대한 테더 자체의 궤도 또는 지속 정지궤도궤도. 두 번째 옵션은 구현하기 쉽고 또한 지구에 비해 속도가 빠르기 때문에 길쭉한 케이블 끝에서 다른 행성으로 페이로드를 시작하는 것이 더 쉽기 때문에 최근에 더 인기가 있습니다.
각운동량, 속도 및 기울기
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엘리베이터가 위로 올라갈 때 엘리베이터는 1도 기울어지는데, 이는 엘리베이터의 윗부분이 아랫부분보다 지구 주위를 더 빨리 움직이기 때문입니다(코리올리 효과). 저울이 저장되지 않음
케이블의 각 섹션의 수평 속도는 지구 중심까지의 거리에 비례하여 높이에 따라 증가합니다. 정지궤도에첫 번째 우주 속도의 궤도. 따라서 짐을 들어 올릴 때 추가적인 각운동량(수평속도)을 얻을 필요가 있다.
각운동량은 지구의 자전으로 인해 획득됩니다. 처음에는 호이스트가 케이블보다 약간 느리게 움직여(코리올리 효과) 케이블을 "느리게" 하고 케이블을 약간 서쪽으로 편향시킵니다. 200km/h의 상승 속도에서 케이블은 1도 기울어집니다. 수평 장력 성분 수직이 아닌케이블은 하중을 측면으로 끌어 당겨 동쪽 방향으로 가속합니다 (다이어그램 참조). 이로 인해 엘리베이터가 추가 속도를 얻습니다. 뉴턴의 제3법칙에 따르면 케이블은 지구 속도를 약간 늦춥니다.
동시에 원심력의 영향으로 케이블이 정력적으로 유리한 수직 위치로 돌아가 안정적인 평형 상태에 있게 됩니다. 엘리베이터의 무게중심이 항상 정지궤도 위에 있으면 속도에 상관없이 떨어지지 않는다.
화물이 GSO에 도달할 때까지 각운동량(수평 속도)은 화물을 궤도에 진입시키기에 충분합니다.
부하를 낮추면 반대 과정이 발생하여 케이블이 동쪽으로 기울어집니다.
우주로 발사
144,000km 높이의 테더 끝에서 접선 속도 구성 요소는 10.93km/s가 될 것이며 이는 지구의 중력장을 떠나 토성으로 우주선을 발사하기에 충분합니다. 물체가 밧줄의 윗부분을 따라 자유롭게 미끄러지도록 허용된다면 물체는 떠날 수 있을 만큼 충분한 속도를 갖게 될 것입니다. 태양계. 이것은 케이블(및 지구)의 총 각운동량이 발사된 물체의 속도로 전환되기 때문에 발생합니다.
더 빠른 속도를 얻으려면 케이블을 늘리거나 전자기로 인해 부하를 가속할 수 있습니다.
건설
공사중 정지 상태로스테이션. 이것이 유일한우주선이 착륙할 수 있는 곳. 한쪽 끝은 중력에 의해 당겨지면서 지구 표면으로 내려갑니다. 또 다른 밸런싱, - 반대로원심력 옆. 이는 모든 건축 자재를 올려야 함을 의미합니다. 정지궤도로화물의 목적지에 관계없이 전통적인 방식으로 궤도를 돌립니다. 즉, 전체 우주 엘리베이터를 들어 올리는 비용 정지궤도로궤도 - 프로젝트의 최소 가격.
우주 엘리베이터의 경제학
아마도 우주 엘리베이터는 화물을 우주로 보내는 비용을 크게 줄일 것입니다. 우주 엘리베이터는 건설 비용이 많이 들지만 운영 비용이 낮기 때문에 매우 많은 양의 화물을 위해 장기간 사용하는 것이 가장 좋습니다. 현재 화물발송 시장은 엘리베이터 건설을 정당화할 만큼 크지는 않지만 급격한 가격 인하로 화물의 종류는 더욱 다양해질 전망이다. 같은 방식으로 다른 교통 인프라는 고속도로와 철도를 정당화합니다.
엘리베이터 개발 비용은 우주왕복선 개발 비용과 비슷하다[출처 미지정 810일]. 우주 엘리베이터가 투자한 돈을 돌려줄 것인지 아니면 로켓 기술의 추가 개발에 투자하는 것이 더 나은 것인지에 대한 질문에 대한 답은 아직 없습니다.
중계기 위성 수의 제한을 잊지 마십시오. 정지궤도에궤도: 현재 국제 협정 Ku-band에서 방송할 때 간섭을 피하기 위해 360개의 위성이 허용됩니다. 각도당 하나의 트랜스폰더입니다. C 주파수의 경우 위성 수는 180개로 제한됩니다.
따라서 우주 엘리베이터는 대량 발사에 최소한으로 적합합니다. 정지궤도로궤도[출처 미지정 554일]이며 특히 우주와 달 탐사에 가장 적합합니다.
이 상황은 비정부 조직의 주요 재정 비용이 지향되기 때문에 프로젝트의 실제 상업적 실패를 설명합니다. 위성 중계,정지 궤도(텔레비전, 통신) 또는 저궤도(지구 위치 확인 시스템, 천연 자원 관측 등) 중 하나를 점유합니다.
그러나 엘리베이터는 하이브리드 프로젝트가 될 수 있으며 화물을 궤도로 운송하는 기능 외에도 운송과 관련되지 않은 다른 연구 및 상업 프로그램의 기반으로 남아 있습니다.
업적
2005년부터 미국은 NASA의 지원을 받아 Spaceward Foundation이 조직한 연례 Space Elevator Games를 주최했습니다. 이 대회에는 "최고의 케이블"과 "최고의 로봇(리프트)"의 두 가지 후보가 있습니다.
리프트 경기에서 로봇은 규칙에서 정한 속도보다 낮지 않은 속도로 수직 케이블을 등반하여 정해진 거리를 극복해야 합니다. (대회에서 2007년 표준은 다음과 같습니다: 케이블 길이 - 100m, 최소 속도 - 2m/s). 2007년 최고의 결과는 1.8m/s의 평균 속도로 100m의 주행 거리입니다.
2009년 우주 엘리베이터 게임 대회의 총 상금은 400만 달러였습니다.
케이블 강도 경쟁에서 참가자는 2미터 링을 제공해야 합니다. 중장비에서무게가 2g 이하인 재료로 특수 설치를 통해 파열 여부를 확인합니다. 경쟁에서 이기려면 케이블의 강도가 이 지표에서 NASA가 이미 사용할 수 있는 샘플보다 50% 이상 높아야 합니다. 지금까지 최고의 결과는 최대 0.72톤의 하중을 견디는 케이블에 속합니다.
2018년(나중에 2031년으로 연기됨)에 우주 엘리베이터를 발사한다는 주장으로 악명을 얻은 Liftport Group은 이러한 경쟁에서 경쟁하지 않습니다. Liftport는 자체 실험을 수행하므로 2006년에는 로봇 리프트가 풍선으로 뻗은 튼튼한 로프를 타고 올라갔습니다. 1.5km에서 리프트는 460m 만 커버했습니다. 다음 단계에서 회사는 3km 높이의 케이블에서 테스트를 수행할 계획입니다.
2009년 11월 4일부터 6일까지 Space Elevator Games 대회에서 Spaceward Foundation과 NASA가 주최한 대회가 유명한 Edwards 공군 기지 경계 내 Dryden Flight Research Center 영토의 남부 캘리포니아에서 열렸습니다. 케이블의 테스트 길이는 900m였으며 헬리콥터로 케이블을 들어 올렸습니다. LaserMotive는 요구 속도에 매우 근접한 3.95m/s 리프트로 선두를 차지했습니다. 엘리베이터는 3분 49초 만에 케이블의 전체 길이를 커버했으며 엘리베이터는 0.4kg의 페이로드를 운반했습니다.
2010년 8월, LaserMotive는 콜로라도 주 덴버에서 열린 AUVSI 무인 시스템 회의에서 최신 발명품을 시연했습니다. 새로운 종류레이저는 장거리에 걸쳐 에너지를 보다 경제적으로 전송하는 데 도움이 되며 레이저는 불과 몇 와트만 소비합니다.
문학
Yuri Artutanov "공간으로- 전기 기관차에, 1960년 7월 31일자 신문 "Komsomolskaya Pravda".
Alexander Bolonkin "비로켓 우주 발사 및 비행", Elsevier, 2006, 488페이지. http://www.scribd.com/doc/24056182
다양한 작품 속 우주엘리베이터
Arthur Clarke의 유명한 작품 중 하나인 The Fountains of Paradise는 우주 엘리베이터의 아이디어를 기반으로 합니다. 또한 우주엘리베이터가 등장하여 결승에서그의 유명한 4부작 A Space Odyssey(3001: The Last Odyssey)의 일부.
배틀 엔젤은 천상의 도시 살렘(시민용)과 함께 낮은 도시(비시민용)가 한쪽 끝에 있고 우주 도시 예루가 다른 쪽 끝에 있는 거대 우주 엘리베이터를 특징으로 합니다. 비슷한 구조가 지구 반대편에 있습니다.
시리즈 " 스타 트렉: 보이저' 3x19화 '라이즈'(Rise)에서 우주엘리베이터가 승무원들을 위험한 대기를 가진 행성에서 탈출하도록 돕는다.
문명 IV에는 우주 엘리베이터가 있습니다. 거기에서 그는 나중에 "위대한 기적"중 하나입니다.
안에 판타지 소설 Timothy Zana의 "Silkworm"("Spinneret", 1985)은 슈퍼 섬유를 생산할 수 있는 행성을 언급합니다. 행성에 관심이 있는 종족 중 한 명이 우주 엘리베이터 건설을 위해 특별히 이 섬유를 얻고 싶어했습니다.
Sergei Lukyanenko의 dilogy "Stars are Cold Toys"에서 외계 문명 중 하나는 성간 무역 과정에서 우주 엘리베이터를 만드는 데 사용할 수있는 튼튼한 실을 지구로 전달했습니다. 그러나 외계 문명은 독점적으로 주장했습니다. 사용 중의도 된 목적을 위해-출산을 돕기 위해.
애니메이션 기동전사 건담 00에는 세 개의 우주 엘리베이터가 있으며, 여기에는 태양 전지판이 부착되어 있어 우주 엘리베이터를 전기를 생산하는 데 사용할 수도 있습니다.
애니메이션 Z.O.E. Dolores는 우주 엘리베이터와 함께 있으며 테러 공격이 발생할 경우 어떤 일이 일어날 수 있는지도 보여줍니다.
J. Scalzi의 공상 과학 소설 Doomed to Victory (eng. Scalzi, John. Old Man 's War)에서 우주 엘리베이터 시스템은 정박지와 통신하기 위해 지구, 수많은 지상 식민지 및 기타 고도로 발달 된 지능형 종족의 일부 행성에서 활발히 사용됩니다. 성간 선박의.
Alexander Gromov의 공상 과학 소설 Tomorrow Comes Eternity에서 줄거리는 우주 엘리베이터의 존재 사실을 중심으로 구축됩니다. "에너지 빔"을 통해 엘리베이터의 "캐빈"을 궤도로 들어 올릴 수있는 소스와 수신기의 두 가지 장치가 있습니다.
Alastair Reynolds의 판타지 소설 The City of the Abyss에서, 상세 설명건물 그리고 기능우주 엘리베이터의 파괴 과정(테러 공격의 결과)이 설명되어 있습니다.
Terry Pratchett의 판타지 소설 The Strata는 우주 엘리베이터로 사용되는 매우 긴 인공 분자인 "The Line"을 특징으로 합니다.
그룹 사운즈 오브 뮤의 노래 "Elevator to the sky"에서 언급
우주선 "Arc"가 균형추 역할을하는 애니메이션 시리즈 Trinity Blood에서 우주 엘리베이터가 언급됩니다.
Sonic Colors의 시작 부분에서 Sonic과 Tails는 우주 엘리베이터를 타고 Doctor Eggman Park로 이동하는 것을 볼 수 있습니다.
또한보십시오
우주 총
시작 루프
우주 분수
노트
http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html 우주 엘리베이터 및 나노기술
우주에서-엘리베이터에서! // KP.RU
우주 엘리베이터 궤도 대중 과학잡지 "Russian Space" No. 11, 2008
탄소 나노튜브는 강철보다 두 배 더 강합니다.
멤브레인 | 세계 뉴스 | 나노튜브는 우주 엘리베이터에서 살아남지 못할 것입니다.
새로운 그래핀 종이는 강철보다 강하다
Lemeshko Andrey Viktorovich. 스페이스 리프트 Lemeshko A.V./ 스페이스 리프트 Lemeshko A.V.
ko:위성 텔레비전#기술
미래를 바라보며 기록을 세운 하늘로 가는 엘리베이터
우주 엘리베이터에 동력을 공급할 수 있는 레이저가 개발되었습니다.
AUVSI의 무인 시스템 북미 2010에서 레이저 동력 헬리콥터를 시연하는 LaserMotive
와 함께 가벼운 손물리학자와 공상과학 작가, 우주 엘리베이터에 대한 아이디어는 우주 애호가들의 마음에 확고하게 심어져 있습니다. 사람과 화물을 궤도로 곧바로 운반하는 거대한 인프라 없이는 상상의 미래가 완성되지 않습니다. 하지만 실제 미래에 우주 엘리베이터가 건설될까요? 슬프게도 이것에 대해 큰 의구심이 있습니다.
무게가 100g 미만인 마이크로, 나노 및 심지어 펨토위성 개발을 위한 현대적인 방식은 전자 장치의 소형화뿐만 아니라 순전히 경제적인 이유와도 관련이 있습니다. 수십 년간의 우주 기술 개발에 걸쳐 화물을 지구 근처 궤도로 발사하는 비용이 몇 배나 떨어졌음에도 불구하고 우주 임무 비용의 상당 부분은 여전히 그곳으로 배달됩니다. 이 요소는 전체 우주 비행을 심각하게 늦추고 재정적으로 안전한 조직으로 바꾸고 많은 개발자와 연구원의 길을 막습니다.
각 로켓과 각 상단 단계는 수개월 또는 수년의 생산이 필요한 조각 제품이며, 또한 일회성 제품입니다. 최대 10 분 동안 작업 한 후 죽습니다. 미국 기업 SpaceX와 러시아 엔지니어가 발사 시스템의 가장 강력하고 값 비싼 구성 요소 인 최소한 재사용 가능한 첫 번째 단계를 만들기위한 옵션을 개발하기 위해 열심히 노력하고있는 것은 아무것도 아닙니다. 이러한 프로젝트는 GKNPTs im에서 개발되었습니다. Khrunichev의 "Baikal-Angara" 또는 SpaceX Grasshopper 프로젝트는 Falcon 제품군 로켓의 "다리"에 착륙하는 첫 번째 단계입니다.
그러나 이것들은 모두 절반의 조치에 불과합니다. 우주 비행 비용을 몇 배로 줄이는 것이 필요하며, 이를 위해 오래된 것을 수정하지 않고 해결하는 것이 더 적절합니다. 그리고 그들의 첫 번째 제품은 물론 단순하면서도 유망한 아이디어인 우주 엘리베이터가 될 것입니다.
번거롭지 않은 공간 엘리베이터 개념
일반 로프를 타고 주변에서 빠르게 긴장을 푸십시오. 이것이 바로 우주 엘리베이터의 전체 개념입니다. 충분히 길고 강한 케이블이 지구에 묶여 지구 근처 궤도로 진입하면 마치 원심력으로 인해 수직으로 매달릴 것입니다. 그 위에 리프팅 플랫폼을 장착하는 것이 남아 있으며 우주로 갈 수 있습니다. 불행히도 실제로 간단한 아이디어를 구현하면 모든 것이 그렇게 단순하지 않습니다.
아마도 가장 유명하고 활발하게 발전하는 우주 엘리베이터 프로젝트는 미국을 구현하려는 것입니다. 시동 LiftPort. 이름에서 이미 개발자의 주요 목표는 단순한 "공간"이 아니라 지구-달 라인을 따라 중단 없는 통신을 설정할 수 있는 "달" 엘리베이터라는 것이 분명합니다.
회사 전문가의 계산에 따르면 우주 엘리베이터의 주요 인프라는 시스템에 필요한 역동성을 제공할 부유식 해상 플랫폼에 연결되어야 합니다. 그것에서 상승하는 케이블은 약 100,000km의 높이에 도달합니다. 약 35.5,000km의 "단지"높이로 더 짧은 케이블을 사용할 수 있습니다. 가장 중요한 것은 정지 궤도에 도달하여 수직 위치를 유지할 수 있다는 것입니다.
가장 강한 강철조차도 그러한 하중을 견딜 수 없기 때문에 우주 엘리베이터 케이블이 자체 무게로 끊어지지 않도록 가벼운 무게와 놀라운 강도가 특징 인 탄소 나노 튜브로 만드는 것이 제안되었습니다. 그러나 최소 몇 센티미터 길이의 나노튜브를 생산하는 것은 해결되지 않은 기술적 문제로 남아 있습니다. 킬로미터에 대해 무엇을 말할 수 있습니까?
그리고 문제가 해결되더라도 그래핀은 도움이 되지 않을 수 있습니다.
제안된 우주 엘리베이터 설계
베이스. Movable을 사용하면 케이블 지원을 위협하는 자연 재해를 피할 수 있습니다. 고정식은 엘리베이터에 저렴한 에너지를 제공한다는 측면에서 더 편리합니다.
케이블.최소한 자체 무게, 관련 인프라의 무게 및 원심력을 지탱해야 합니다. 계산에 따르면 높이에 따라 두께가 급격히 증가하여 스테이션에 도달해야 합니다.
균형추.그것은 거대한 "최종 스테이션"이거나 테더에 묶인 소행성일 수 있습니다. 그러나 케이블이 정지 궤도를 벗어나면 자체 무게로 유지되며 끝에서 멀리 떨어진 우주 탐사선을 비행으로 해제할 수 있습니다.
문제 1 - 우주 엘리베이터 재료
실제로 탄소 나노튜브는 오늘날 인류에게 알려진 가장 기계적으로 강한 물질일 것입니다. 1차원 롤업 결정 격자에서 탄소 원자 사이의 무수한 sp2 결합의 강도는 믿을 수 없을 정도로 높습니다. 그러나 이것은 충분하지 않습니다. 유명한 전문가이자 미래학자인 Howard Keith Henson (Howard Keith Henson)에 따르면 가장 낙관적 인 계산에서도 그러한 케이블의 강도는 필요한 값의 약 2/3에 불과합니다.
Henson은 나노튜브의 어려움이 기술보다는 구조 자체에 있다고 믿습니다. 긴 나노튜브뿐만 아니라 "순도"가 보석. 그렇지 않으면 그래핀에서 6개의 탄소 원자를 묶는 동일한 sp2 결합이 안정적인 구성을 잃고 결함이 있는 곳에서 5개 또는 7개의 원자를 덮게 되어 강도가 급격히 감소합니다.
엔지니어는 이것을 여성용 스타킹의 보류와 비교합니다. 한 번의 위반으로 전체 구조의 "확산"이 발생할 수 있습니다. 그리고 센티미터 크기의 결함 없는 대형 결정을 생산하는 것조차 여전히 해결되지 않은 문제로 남아 있다면 수 킬로미터 길이의 나노튜브와 관련하여 해결될까요? 만약 그렇다면, 그것은 가까운 미래를 위한 것이 아닐 것이라고 Keith Henson은 말합니다. 우주 엘리베이터의 케이블은 최대 100MN/(kg/m)까지 견뎌야 하며, 탄소나노튜브가 이 수준에 도달하더라도 단 하나의 결함도 없어야 합니다. 그것.
일부 추정에 따르면 우주 엘리베이터 케이블의 강도는 130GPa 이상이어야 합니다. 비교를 위해 Kevlar는 가장 강력한 강철 유형 인 4GPa 수준에 도달합니다. 단 5GPa입니다. 이론적으로 탄소 나노튜브는 원하는 값(최대 300GPa)의 강도를 가질 수 있지만 실제로는 약 50GPa만 달성됩니다(실험 중 하나에서는 99GPa). 동시에, 긴 나노튜브를 제조하는 기술과 그로부터 케이블을 짜는 기술은 초기 단계에 머물러 있습니다.
우주 엘리베이터의 최대 열광자 중 한 명인 여러 관련 프로젝트를 이끄는 물리학자 David Appell(David Appell)도 한때 다음과 같이 인정했습니다. 불행히도 아직 아무도 이 질문에 대답할 수 없습니다.
문제 2: 변동
우리가 돌파구를 만들고 필요한 길이의 탄소 나노튜브를 만들고 결함 없는 구조를 달성하고 엘리베이터 케이블을 짜고 원하는 높이까지 올렸다고 가정합니다. 무엇 향후 계획? 그런 다음 수백만 개의 위험한 세부 사항이 있는 일상 생활입니다. 결국, 그러한 구조는 불가피하게 다양한 영향을 받게 될 것이며, 그 중 다수는 전체 복합 구조를 파괴할 위험이 있습니다.
이러한 계산은 체코 천체 물리학 자 Lubos Perek에 의해 이루어졌으며 지구와 달의 중력, 태양풍 입자의 압력 등 여러 요인의 조합을 보여줍니다. - 우주 엘리베이터 케이블에 예측할 수 없는 영향을 미칠 수 있습니다. Perec은 이러한 힘의 상호 작용으로 인해 그의 거대한 구조 전체가 흔들리고 진동하고 뒤틀릴 수 있음을 발견했습니다.
솔루션은 지능형 컴퓨터 시스템에 의해 제어되는 케이블의 중요한 부분에 특수 모터를 배치하여 예측할 수 없는 환경 영향을 보상하는 것일 수 있습니다. 그러나 "개념의 순수성"은 이미 침해될 것이고, 그것으로 인해 우주 엘리베이터의 많은 장점이 의문시될 것입니다. 엔진에는 연료, 정기 유지 보수, 수리 및 교체가 필요합니다. 그들은 케이블을 따라 이동하는 것을 어렵게 만들뿐만 아니라 분명히 엘리베이터 운영 비용을 크게 증가시킬 것입니다.
그러나 이것은 여전히 꽃입니다. 늘어진 줄과 마찬가지로 우주 엘리베이터 케이블에는 내부 진동의 자체 공진 주파수가 있기 때문입니다. 모든 학교 물리학 교사가 공명에 대한 수업에서 전통적으로 이야기하는 이야기를 기억하십시오. 다리를 따라 행진하는 군인 분리가 실수로 공진 주파수에 "충돌"하여 전체 다리를 파괴하는 방법입니다. 거의 동일하게 우주 엘리베이터를 위협합니다.
이러한 위협을 예측하려면 케이블의 여러 부분에 위험한 진동을 감쇠시키는 매듭을 설치해야 합니다.
그리고 이것은 다시 디자인, 새로운 엔지니어링 문제 및 재정적 비용의 추가 복잡성입니다 ... 그리고 모든 것이 이것으로 제한된다면 실제로 케이블에는 훨씬 더 많은 문제가 있습니다.
케이블의 크기를 줄이고 과도한 두꺼움과 대기 하층의 위험을 제거하기 위해 엘리베이터 바닥을 최대 100km의 높은 타워에 놓을 수 있습니다. 2015년 8월 캐나다 회사인 Thoth Technology Inc. 심지어 유사한 프로젝트에 대한 특허를 받았습니다.
캐나다인들이 건설할 계획인 ThothX 타워는 적당한 높이("단지" 20km)에 도달해야 하며 바닥과 상단의 압력 차이에서 발생하는 풍력 에너지로 동력을 공급받을 수 있습니다. 엔지니어의 계산에 따르면 로켓 발사대로도 사용할 수 있어 기존 우주 발사 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 타워에는 단 한 가지 문제가 있습니다. 이 프로젝트는 기술적으로 실행 불가능합니다.
문제 3: 우주 엘리베이터 승객
케이블을 따라 적재된 우주 엘리베이터의 바로 그 움직임으로 인해 특별한 어려움이 발생할 수 있습니다. 회전축에 대해 비스듬히 회전하는 지구에서 움직이는 모든 것과 마찬가지로 부하는 코리올리 힘의 영향을 받습니다. 상승하면 엘리베이터는 지구의 자전과 반대 방향으로 벗어날 것입니다. 이 영향은 물리학자들도 계산했습니다.
이 작업을 수행한 캐나다 과학자 Arun Misra에 따르면 이러한 영향으로 인해 엘리베이터가 거꾸로 된 진자처럼 흔들리게 됩니다. 결과적으로 사람과 화물이 도착할 궤도의 "목적지"는 정확히 그들이 가고 있던 곳이 아닐 수 있습니다. 이것은 차량을 궤도에 진입시키는 데 완전히 용납되지 않습니다.
또한 케이블을 따라 전파되는 진동은 "캐빈"의 고르지 않은 움직임으로 이어져 일부 영역에서는 속도가 느려지고 다른 영역에서는 파도에 의해 "구동"됩니다. 물론 이 효과를 보상하기 위해 여러 가지 메커니즘이 제안될 수 있습니다. 예를 들어, Arun Misra가 몇 주가 걸릴 것으로 추정하는 매우 느리고 조심스럽고 통제된 상승이 도움이 될 수 있습니다.
또 다른 옵션은 케이블에 대한 서로의 영향을 상호 보완하는 동시에 많은 캐빈의 움직임을 매우 정밀하게 조정하는 것입니다. 그러나 이것은 전체 인프라의 비용을 다시 복잡하게 만들고 증가시킵니다. 우주엘리베이터라는 아이디어가 더 이상 매력적으로 보이지 않는 것 같죠? 하지만 아직 끝나지 않았습니다.
문제 4: 우주 파편
얼마 전까지만 해도 국제우주정거장의 궤도는 다른 우주쓰레기와의 충돌을 피하기 위해 열 번째로 조정됐다. 엘리베이터의 사이클론 디자인에서는 작동하지 않습니다. 이동하는 것이 거의 불가능합니다. 한편, 낮은 지구 궤도를 통과하여 정지 궤도에 도달하면 수십 개의 작동 위성과 이미 고장난 장치, 로켓 단계 및 상부 단계의 수천 조각에 노출됩니다. 운석과의 만남의 위험을 잊지 말자!
이것이 전혀 피할 수 없을 것 같으며 모든 우주 엘리베이터는 초기에 정기적이고 위험한 충돌을 위해 설계되어야 합니다. 이를 달성하는 방법도 여전히 불분명합니다. 우주 파편의 파편은 그다지 크지 않을 수 있지만 시인의 말에 따르면 "모래알이 총알의 힘을 얻습니다."라는 엄청난 속도로 움직입니다. 이미 우리에게 친숙한 Howard Keith Henson은 그러한 타격의 에너지가 단순히 몇 미터의 케이블을 증발시킬 위협 수준에 쉽게 도달한다고 계산했습니다.
궤도가 엘리베이터 케이블을 통과할 위험이 있는 모든 우주선에 능동 회피 시스템을 장착하는 것은 그리 어렵지 않습니다. 그러나 이미 작동 중인 위성은 어떻습니까? 우주 쓰레기는 어떻습니까? 사용 가능한 추정에 따르면 궤도에 있는 그 수는 수천 톤입니다. 그리고 슈퍼 리프트를 위해 메가테더를 배치하기 전에 공간을 정리해야 합니다.
보호 옵션 중 하나로 엘리베이터의 중요한 영역에 강력한 레이저 시스템을 설치하여 "방공" 방식으로 작동하고 충돌을 위협하는 파편을 파괴하는 것이 제안됩니다. 그러나 이것은 정확합니다! - 멋진 프로젝트의 새로운 복잡성과 비용 상승을 의미합니다.
다섯 번째와 여섯 번째 문제: 우주 엘리베이터 마모 및 방사능
우주 엘리베이터의 네 가지 주요 문제가 충분하지 않은 것 같으면 몇 가지 더 언급하겠습니다. 그다지 중요하지는 않지만주의가 필요하며 결정에 필수적입니다.
마모 및 부식. 대기의 가혹한 요인과 공격적인 우주 환경의 영향으로 엘리베이터 케이블과 그 부품은 필연적으로 열화됩니다. 재료 복원, 전체 구조의 정기적 수리 및 유지 보수 옵션을 제공해야합니다.
방사능. 우주엘리베이터의 경로는 대기권뿐만 아니라 그 너머까지 지나갈 것이다. 그것은 지구의 자기권, 주로 양성자와 전자에 의해 포획된 엄청난 수의 전하 및 고에너지 입자가 유지되는 영역인 지구의 방사선 벨트(서양 문헌에서는 Van Allen 벨트라고 함)를 날려버리지 않을 것입니다. 내부 방사선 벨트는 고도 약 4,000km, 외부는 17,000km에 위치하고 있으며, 이 지역을 통과하는 사람들의 여행은 매우 심각한 위험에 처해 있습니다. 따라서 우주엘리베이터 탑승객에 대한 방사선 방호조치가 제공되어야 한다.
하지만 그게 다가 아닙니다. 고 에너지 입자의 흐름을 차단하는 강력한 스크린을 엘리베이터 객실에 설치하더라도 결코 기술적인 문제가 아닌 다른 범위의 문제에 직면하게 될 것입니다.
일곱 번째 문제: 사회
국제적 협력과 인류 최고의 정신이 목소리를 낸 모든 어려움을 해결하고 우주 엘리베이터가 가혹한 중력을 짓밟으며 당당하게 지구 위로 떠오른다고 가정해 봅시다. 물론 거대한 구조는 과학적으로 지향된 서구 문명의 진보, 성공 및 번영의 핵심 상징 중 하나가 될 것입니다. 따라서 모든 상대방에게 매력적인 대상이 될 것입니다.
테러 공격에 의한 우주 엘리베이터의 파괴는 2001년 9월 11일 뉴욕에서 발생한 사건과 그 이후에 발생한 모든 사건에 영향을 미칠 수 있는 사건이 될 수 있습니다. 이 거인의 죽음은 재정적으로나 가장 문자적인 의미에서 심각한 타격이 될 것입니다. 수만 킬로미터 길이의 케이블과 모든 요소가 장착된 수 톤의 케이블이 제어되지 않고 떨어지는 것을 상상해 보십시오. 엘리베이터가 지상과 공중의 모든 가능한 공격으로부터 100% 보호되어야 한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
그건 그렇고, 아마추어 테러리스트로부터 방어하기 훨씬 쉬운 해양 플랫폼에 우주 엘리베이터의 지상 인프라를 구축하도록 제안된 중요한 이유 중 하나가 된 것은 이러한 고려 사항이었습니다. 그러나 여기에서도 이미 환경 운동가의 입장에서 예측할 수 없는 결과가 우리를 기다리고 있습니다.
그들의 우려는 이해할 수 있습니다. 지구를 지키는 많은 사람들이 지적했듯이 엘리베이터 케이블을 따라 이동하는 대규모 화물 운송은 지구에 단단히 묶인 추가 질량의 출현으로 가득 차 있습니다. 기본 계산에 따르면 케이블 길이가 길면 축을 중심으로 한 행성의 회전 속도에 영향을 미쳐 속도가 느려질 수 있습니다. 그러한 영향의 결과는 정말 예측할 수 없습니다. 그리고 우리가 지구를 몇 나노초 늦추더라도 "녹색"의 가장 폭력적인 항의를 기대할 수 있습니다. 예를 들어 "지구의 각운동량을 구합시다! "와 같은 슬로건 아래 있습니다.
문제 없음: 달에서
우주 엘리베이터 문제는 무수히 많고 실질적으로 해결할 수 없는 것 같습니다. 하지만 프로젝트의 개념을 문자 그대로거꾸로?.. 얼마 전 미국 엔지니어이자 우주 기술 개발자인 Jerome Pearson이 그런 제안을 했습니다. "지구상에서 그러한 프로젝트는 거의 말이 안되는 것 같지만 달은 완전히 다른 문제입니다."
물론 지구 중력의 영향으로 달은 축을 중심으로 회전하지 않고 측면 중 하나만 우리를 향한 상태로 남아 있습니다. 그러나 Jerome Pearson은 원심력이 아니라 지구의 중력으로 인해 위성 표면에서 시작하는 우주 엘리베이터의 케이블을 "고정"할 것을 제안하면서 플러스를 봅니다. 해당 질량으로 맨 끝에 무게를 두는 것만으로도 충분합니다. Pearson의 계산에 따르면 약 100,000 톤의 무게로 이러한 설계를 통해 매년 달에 3 ~ 4 배 더 많은화물을 배달 할 수 있습니다.
아이디어가 말이 안되는 것 같습니다. 이론적으로 "달 엘리베이터"는 테러 공격으로부터 거의 완벽하게 보호되는 것은 말할 것도 없고 튼튼한 재료도 필요하지 않습니다. 이 아이디어는 또한 1,000톤의 화물을 들어 올리려면 시스템이 중형 발전소(단지 15MW)의 작동이 필요하고 동시에 최대 190,000톤을 운송할 수 있다고 계산한 Keith Henson에 의해 뒷받침됩니다. km, 지구로의 전송 궤도로.
인류가 달 자원 개발을 진지하게 시작한다면 아마도 그 프로젝트는 매우 유용할 것입니다. 그동안 기술적 인 이유로 지구에서는 우주 엘리베이터가 거의 불가능하지만 달에서는 그런 양으로 운반 할 것이 없습니다. 엘리베이터가 지연된 것 같습니다.
를 보려면 JavaScript를 활성화하십시오.일본 회사인 Obayashi Corporation은 차량의 개념을 우주에 제시했습니다.
그것은 지구에서 궤도로 가는 우주 엘리베이터가 될 것입니다. 엘리베이터의 출시는 2050년으로 예정되어 있습니다.
그리고 약 50년 전에 사람들은 21세기 초에 모든 사람이 우주 비행을 여러 번 할 수 있을 것이라고 생각했습니다. 불행히도 그렇지 않습니다.
이 엘리베이터는 지구에서 고도 36,000km에 위치한 우주 정거장으로 연결됩니다.
그러나 케이블 길이는 96,000km입니다. 이것은 궤도 균형추를 만들기 위해 필요합니다.
앞으로는 엘리베이터의 경로를 확장하는 데 사용할 수 있습니다.
엘리베이터는 시속 200km의 속도로 이동할 수 있으며 동시에 최대 30명을 태울 수 있다.
그래서 이 궁극적인 목표를 달성하기 위해 차량 8일 정도 소요됩니다.
우주정거장에는 실험실과 주거 공간이 들어설 것입니다.
좋은 소리. 그러나 그러한 디자인의 비실용성에 대한 의구심이 있습니다.
1. 케이블에 대한 강한 재료가 충분하지 않습니다.
케이블에 가해지는 하중은 100,000kg/m를 초과할 수 있으므로 케이블 제조용 소재는 늘어나지 않도록 매우 높은 강도와 동시에 매우 낮은 밀도를 가져야 합니다. 그런 소재는 없지만 현재 지구상에서 가장 내구성이 좋고 탄성이 좋은 소재로 꼽히는 탄소나노튜브도 적합하지 않다. 불행히도 생산 기술은 이제 막 개발되기 시작했습니다. 지금까지 아주 작은 물질이 얻어졌습니다. 지금까지 만들어진 가장 긴 나노튜브는 길이가 몇 센티미터이고 너비가 몇 나노미터입니다. 이것으로 충분히 긴 케이블을 만드는 것이 가능할지 여부는 아직 알려지지 않았습니다.
2. 위험한 진동에 대한 민감성
케이블은 예측할 수없는 태양풍의 돌풍에 취약합니다. 그 영향으로 케이블이 구부러져 엘리베이터의 안정성에 부정적인 영향을 미칩니다. 마이크로 모터를 안정 장치로 케이블에 부착할 수 있지만 이 조치는 추가적인 어려움을 야기합니다. 유지구조. 또한 이것은 소위 "알피니스트"라고 불리는 특수 캐빈이 케이블을 따라 이동하는 것을 어렵게 만듭니다. 케이블은 아마도 그들과 공명할 것입니다.
3. 전향력
케이블과 "알피니스트"는 지구 표면에 대해 움직이지 않습니다. 그러나 지구의 중심과 관련하여 물체는 표면에서 1,700km/h, 궤도에서 10,000km/h의 속도로 이동할 것입니다. 따라서 "알피니스트"는 출발할 때 이 속도를 제공받아야 합니다. "알피니스트"는 케이블에 수직인 방향으로 가속되며 이로 인해 케이블이 진자처럼 흔들립니다. 동시에 지구에서 케이블을 끊으려는 힘이 발생합니다. 힘은 케이블 편향량에 반비례하고 하중 및 질량을 들어 올리는 속도에 정비례합니다. 따라서 코리올리 힘은 페이로드를 정지 궤도로 빠르게 들어 올리는 것을 어렵게 만듭니다. 코리올리 힘은 지구와 궤도에서 동시에 두 개의 "등반기"를 발사하여 싸울 수 있지만 두 부하 사이의 힘은 케이블을 훨씬 더 늘립니다. 옵션으로 애벌레 트랙에서 고통스럽게 천천히 상승합니다.
4. 위성과 우주쓰레기
지난 50년 동안 인류는 많은 물체를 우주로 발사했습니다. 아니면 엘리베이터 제작자가 모든 것을 찾아 제거해야 하거나(유용한 위성이나 궤도를 도는 망원경의 수를 고려할 때 불가능한 일임) 충돌로부터 물체를 보호하는 시스템을 제공해야 합니다. 케이블은 이론적으로 움직이지 않으므로 지구 주위를 회전하는 물체는 조만간 충돌합니다. 또한 충돌 속도는 이 본체의 회전 속도와 거의 같아 케이블이 많은 손상을 입게 됩니다. 케이블이 움직이지 못하고 길이가 길어 충돌이 자주 발생합니다. 이를 처리하는 방법은 아직 명확하지 않습니다. 과학자들은 파편을 소각하기 위해 궤도 우주 레이저를 만드는 것에 대해 이야기하지만 이것은 완전히 공상 과학 소설의 영역을 벗어납니다.
5. 사회 및 환경적 위험
우주 엘리베이터는 테러 공격의 표적이 될 수 있습니다. 성공적인 철거 작업은 막대한 피해를 입히고 전체 프로젝트를 묻힐 수도 있으므로 엘리베이터와 동시에 주변에 24시간 방어를 구축해야 합니다. 생태학자들은 또한 케이블이 역설적이게도 지구의 축을 이동할 수 있다고 믿습니다. 테더는 궤도에 단단히 고정되며 상단의 모든 이동은 지구에 반영됩니다. 그건 그렇고, 갑자기 끊어지면 어떻게 될지 상상할 수 있습니까? 따라서 그러한 프로젝트를 지구에서 구현하는 것은 매우 어렵습니다. 그리고 이제 좋은 소식이 있습니다. 그것은 달에서도 작동할 것입니다. 위성의 중력은 훨씬 적고 대기는 사실상 존재하지 않습니다. 지구의 중력장에 앵커를 만들 수 있으며 달에서 오는 케이블은 라그랑주 지점을 통과하므로 행성과 자연 위성 사이에 통신 채널이 생깁니다. 이러한 케이블은 유리한 조건에서 매일 약 1,000톤의 화물을 지구 궤도로 수송할 수 있습니다. 물론 재료는 튼튼해야 하지만 근본적으로 새로운 것을 발명해야 할 필요는 없습니다. 사실, "달" 엘리베이터의 길이는 호만 궤적이라는 효과로 인해 약 190,000km가 되어야 합니다.
