Ideja o vesoljskem dvigalu je bila omenjena v delih znanstvene fantastike britanskega pisatelja Arthurja Charlesa Clarka že leta 1979. V svojih romanih je zapisal, da je popolnoma prepričan, da bo nekoč takšno dvigalo zgrajeno.

Toda prvi, ki je prišel na tako čudno idejo, je bil ruski inženir in utemeljitelj ruske kozmonavtike Konstantin Eduardovič Ciolkovski. Navdihnjen z gradnjo Eifflovega stolpa je predlagal gradnjo še višjega stolpa v višino več tisoč kilometrov. Tsiolkovsky je predlagal naselitev vesolja z uporabo orbitalnih postaj, predstavil ideje o vesoljskem dvigalu in plovilu na zračni blazini.

Vesoljsko dvigalo– sliši se fantastično. Toda tudi ljudje v 19. stoletju ne bi mogli verjeti v pojav takšnih tehničnih dosežkov, kot sta letalo ali vesoljska ladja. Obayashi Construction Corporation na Japonskem že razvija tehnično dokumentacijo za pripravo konstrukcije vesoljskega dvigala. Cena projekta je 12 milijard dolarjev. Gradnja objekta bo končana leta 2050.

Potencialne koristi uporabe vesoljskih dvigal so precej velike. Dejstvo je, da je premagovanje gravitacije s pomočjo reaktivnega pogona nepraktično. Na primer, samo enkratna izstrelitev raketoplana zahteva 500 milijonov dolarjev, zaradi česar izstrelitve tradicionalnih nosilnih raket niso več ekonomsko upravičene.

Vesoljsko dvigalo je sestavljeno iz treh glavnih delov: podnožja, kabla in protiuteži.

Ogromna platforma v oceanu, ki predstavlja osnovo dvigala, bo držala en konec kabla iz ogljikovih vlaken, na koncu katerega bo protiutež – težek predmet, ki bo deloval kot satelit, ki se bo vrtel za našim planetom in v orbiti zadržuje centrifugalna sila. Po tem kablu, raztegnjenem v nebo do višine do sto tisoč kilometrov, se bo tovor dvignil v vesolje.

Dostava kilograma tovora v vesolje z raketo stane do 15 tisoč dolarjev. Japonci so izračunali, da bi za dostavo tovora enake teže v orbito porabili ... 100 dolarjev

Vesoljsko dvigalo je skrbno izdelana ideja. Na primer, izračunali so, da kabel ne more biti iz jekla. Enostavno se bo strgal pod lastno težo. Material mora biti 90-krat močnejši in 10-krat lažji od jekla.

Inženirji so nameravali uporabiti ogljikove nanocevke kot kable, vendar se je izkazalo, da je iz takega materiala nemogoče splesti dolge kable.

Ravno pred kratkim se je pojavil izum, ki bo morda končno uresničil domišljijo o vesoljskem dvigalu. Skupina raziskovalcev pod vodstvom Johna Buddinga z Univerze v Pensilvaniji je iz mikroskopskih diamantov ustvarila ultratanke nanonitke, ki so bistveno močnejše od nanocevk in polimernih vlaken.

Tokyo Sky Tree je televizijski stolp v predelu Sumida, najvišji televizijski stolp na svetu.

Vodja raziskovalnega oddelka podjetja Obayashi Yoji Ishikawa meni, da lahko znanje in izkušnje Univerze v Pennsylvaniji resnično približajo človeštvo vesolju. To pravi nov material, seveda mora opraviti vrsto testov trdnosti, a zdi se, da je prav to tisto, kar so on in njegovi sodelavci tako dolgo iskali.

Obayashi je že zgradil hitra dvigala za približno 635 metrov visok televizijski stolp

NASA je zdaj tudi tesno vključena v skrivni razvoj vesoljskega dvigala. V prihodnosti bo mogoče v orbito dostaviti dele velikanskih medplanetarnih plovil in jih sestaviti v vesolju. Takšen projekt je mogoče uresničiti le s pomočjo prostorskega dvigala.

Najpomembneje pa je, da bo država, ki bo prva zgradila vesoljsko dvigalo, več stoletij monopolizirala področje prevoza vesoljskega tovora.

Ilustracija za znanstveno - fantazijski roman Predstavljamo "Green Mars" Kim Stanley Robinson
vesoljsko dvigalo, nameščeno na Marsu.

V 21. stoletju dvigala niso več le mehanizmi, ki dvigujejo bremena na določeno višino. Z naraščajočo hitrostjo in nosilnostjo postajajo dvigala vse bolj vozila.

Kot primer lahko ponudimo japonskega avtomobilskega velikana Mitsubishi. Njeni inženirji so razvili dvigalo, ki se lahko dvigne s hitrostjo 60 km/h. A kot boste zdaj videli, to ni meja.

Seveda so takšna dvigala namenjena najvišjim stavbam na svetu – nebotičnikom. In ni pomembno, v kateri državi se nahaja stavba, glavna stvar je, da dvigalo deluje. Kako drugače lahko dvignete ljudi na višino 50 nadstropij? In pri 100? Če bo hitrost vzpenjanja ostala enaka, bo čas tekel neverjetno počasi. Zato se zmogljivosti dvigal vsak dan povečujejo.

Najboljši v tej zadevi so Japonci. Korporacija Obayashi je po premisleku sporočila, da zanjo nebotičniki še zdaleč niso meja. Inženirji podjetja ustvarjajo dvigalo v vesolje. Čas nastanka: približno 40 let. Najverjetneje bo do leta 2050 veličastna gradnja končana.

Načrtovano je, da bo kabina dvigala čim bolj prostorna, da lahko dvigne več deset ljudi. Ljudje se bodo dvigovali, dokler se ne znajdejo v vesolju. Tehnološko je to mogoče. Navsezadnje so inženirji iz Japonske razvili poseben kabel iz ogljikovih nanocevk. Ta material je skoraj dva ducata močnejši in trpežnejši od najmočnejšega jekla na svetu, o tem si lahko ogledate dokumentarce na spletu. Poleg tega se bo dvigalo dvignilo s hitrostjo 200 km/h, kar pomeni, da bo v samo enem tednu doseglo višino 36 tisoč kilometrov.

Težko je reči, kdo bo namenil denar za tak projekt. Navsezadnje je razvoj vesoljskega dvigala potekal že vrsto let, začenši s teorijami o tem v začetku 20. stoletja.

Ponavadi je tako ambiciozne projekte Nasini delavci prevzemajo nadzor, vendar imajo zdaj, tako kot ZDA v celoti, ogromne težave na gospodarskem področju.

Bo Japoncem uspelo izpeljati tak megaprojekt? Se bo lahko poplačalo in prineslo pravi dobiček? Na ta vprašanja ne bomo mogli odgovoriti. Vendar nas že dejstvo, da Japonci razmišljajo desetletja vnaprej, znova opomni, da načrtovanje ni najmočnejša lastnost ruske mentalitete.

Dokler se znanost na Japonskem popularizira na ta način, ni treba skrbeti za njihov tehnološki sektor, ki je tesno povezan z marketingom in ekonomijo, ta pa hrani znanost.

Japonci bodo do leta 2050 zgradili dvigalo v vesolje

Ta naprava bo sposobna dostaviti ljudi in tovor na vesoljsko postajo, ki se bo prav tako pojavila v prihodnosti.

Japonsko podjetje Obayashi je napovedalo, da namerava do leta 2050 zgraditi dvigalo v vesolje. Japonci obljubljajo, da se bo lahko dvignila na višino 60.000 milj in dostavila ljudi in tovor na vesoljsko postajo, ki se bo prav tako pojavila v daljni prihodnosti. ABC News poroča.

Gradbeniki tudi zagotavljajo, da bo novo dvigalo varnejše in cenejše od raketoplana. Trenutno pošiljanje enega kilograma tovora z shuttlom stane približno 22.000 dolarjev. In znanstvenofantastična naprava Obayashi bo za isti denar lahko prepeljala do 200 kilogramov.

Vodstvo gradbenega podjetja verjame, da bo nastanek tega transportnega sistema mogoč s prihodom ogljikovih nanomaterialov. Po besedah ​​izvršnega direktorja Obayashija Yojija Ishikawe bodo kabli za dvigala futuristične nanocevke, ki bodo stokrat močnejše od tistih iz jekla. Trenutno ne moremo ustvariti dolgih kablov. Še vedno lahko izdelujemo 3-centimetrske nanocevke, a do leta 2030 nam bo to uspelo, je dejal in dodal, da bo dvigalo lahko na vesoljsko postajo v samo enem tednu dostavilo do 30 ljudi.

Obayashi verjame, da bo njegovo dvigalo revolucioniralo vesoljska potovanja. Podjetje vključuje študente z vseh univerz na Japonskem, da delajo na tem projektu. Upa tudi na sodelovanje s tujimi znanstveniki.

Japonska dvigala veljajo za ena najboljših na svetu. Japonsko podjetje trenutno razvija tudi najhitrejše dvigalo na Zemlji. Hitachi ga bo priskrbel eni izmed kitajskih nebotičnikov. To dvigalo bo lahko doseglo hitrosti do 72 kilometrov na uro in se povzpelo do višine 440 metrov, torej do 95. nadstropja.

Pred približno petdesetimi leti so ljudje verjeli, da bodo do našega časa poleti v vesolje tako dostopni kot potovanja v vesolje v njihovih letih. javni prevoz. Žal se ti upi niso uresničili. Morda pa bo že leta 2050 mogoče v vesolje priti z dvigalom – koncept tega vozila je predstavilo japonsko podjetje Obayashi Corporation.

Dvigala so drugačna! Obstaja navadno dvigalo, dvigalo je v kopalnici, dvigalo je v akvariju, korporacija Obayashi pa obljublja, da bo čez nekaj desetletij izstrelila dvigalo v vesolje! Dejansko se več znanstvenih in inženirskih skupin po vsem svetu, ki jih nadzoruje vesoljska agencija NASA, ukvarja z ustvarjanjem takšnih tehnologij. Vendar pa po mnenju Japoncev ta proces poteka zelo počasi, zato se je Obayashi Corporation odločila samostojno razviti vesoljsko dvigalo.

Glavni dosežek NASA tekmovanj je, da so dokazali možnost ustvarjanja vesoljskega dvigala. Obayashi Corporation obljublja lansiranje tega nenavadnega vozilo do leta 2050!

To dvigalo bo vodilo od Zemlje do vesoljske postaje, ki se nahaja na nadmorski višini 36 tisoč kilometrov. Toda dolžina kabla bo 96 tisoč kilometrov. To je potrebno za ustvarjanje orbitalne protiuteži. V prihodnosti se lahko uporabi za podaljšanje trase dvigala.

Novice Znanstveniki so pripravljeni zgraditi diamantno dvigalo v vesolje lahko berete na svojih telefonih, iPadih, iPhoneih in Androidih ter drugih napravah.

Znanstveniki z univerze Pennsylvania State University so odkrili način za ustvarjanje ultratankih diamantnih nanonitk, ki bi bile idealne za dvig vesoljskega dvigala na Luno. Strokovnjaki so pred tem predlagali, da bi bile lahko diamantne nanonitke idealen material za izdelavo kabla za dvigalo v vesolje.

Ekipa, ki jo je vodil profesor kemije John Bedding, je izolirane molekule benzena izpostavila izmeničnim tlačnim ciklom v tekočem okolju. Strokovnjaki so bili presenečeni nad rezultatom, ko so se ogljikovi atomi sestavili v urejeno in lepo zgrajeno verigo. Znanstveniki so ustvarili nanonitke, ki so 20 tisočkrat manjše od človeških las. Vendar pa so lahko diamantne verige najtrdnejši material na Zemlji.

Pred kratkim je ekipa s tehnološke univerze Queensland v Avstraliji simulirala postavitev diamantnih nanonitk z uporabo obsežnih študij molekularne dinamike. Fiziki so prišli do zaključka, da bo takšen material v prihodnosti veliko bolj prilagodljiv, kot se je mislilo doslej, če je molekularna struktura pravilno izbrana.

Znanstveniki so domnevali, da bi podaljševanje diamantne niti na koncu lahko naredilo nastali material zelo krhek, vendar so raziskave dokazale nasprotno. Zato imajo ogljikovi nanofilamenti velike možnosti za uporabo v vesolju, tudi kot kabel za dvigalo na Luno, katerega koncept je bil prvič predlagan že leta 1895.

Viri: spaceon.ru, www.bfm.ru, dlux.ru, news.ifresh.ws, mirkosmosa.ru

Preiserjeva koča - Anomalna cona

Varuhi podzemlja - Curse of the Tomb

Čas skače

Morilci: Samomorilski morilci

Tiahuanaco

Postaja umetne gravitacije

V Rusiji so se odločili ustvariti zasebno vesoljsko postajo, ki bo imela predelke na osnovi umetne gravitacije. Vse faze njegove izgradnje so načrtovane...

NLP-ji na ikonah in freskah

V južni Jugoslaviji, na Kosovu Metohiji, med mestoma Peč in Đakovica, stoji samostan Dečani. Fotografije so bile posnete s teleobjektivom...

Iguazu - velika voda

Iguazu je eden najveličastnejših slapov na svetu. Nahaja se med Argentino in Brazilijo. Njegov glavni del se nahaja ob strani...

Opazovanje NLP-ja

Poskusi razumevanja bistva NLP-jev se nenehno vrstijo, med različnimi področji analize neznanih predmetov pa zavzema posebno mesto čas, v katerem...

Kola superdeep vodnjak. Zvoki iz globin Zemlje

Supergloboka vrtina Kola je najgloblja na svetu in doseže 12262 m. Naslednja najgloblja je bila...

Hiša s podstrešjem je sanje mestnega prebivalca

Skoraj vsi sodobni človek sanja o lastni leseni hiši. Navsezadnje je naravni material v našem času cenjen bolj kot kdaj koli prej. ...

Sončna Tajska

Počitnice na Tajskem izbirajo številni turisti med najbolj različne države. Najbolj zanimivo letovišče je Pattaya. Obožujejo ga ruski turisti, zato storitev...

Površinska napetost vode

Podobnost med zgradbo celične protoplazme in ledu je neverjetna. Struktura slednjega je idealno integrirana s strukturo biomolekul. Žive molekule se tako organsko prilegajo v...

Smešno je, ampak človek ima rep. Do določenega obdobja. Znano je...

Vesoljsko dvigalo

Kdor misli, da je z nanotehnologijo mogoče ustvariti le nekaj submikroskopskega, človeškemu očesu nevidnega, bo verjetno presenečen nad projektom, ki se razvija v Zadnje čase strokovnjaki iz Nase in pritegnili toliko pozornosti znanstvenikov in širše javnosti. To je približno o projektu tako imenovanega vesoljskega dvigala.

Vesoljsko dvigalo je več deset tisoč kilometrov dolg kabel, ki povezuje vesoljsko postajo v orbiti s ploščadjo, ki se nahaja sredi Tihega oceana.

Ideja o vesoljskem dvigalu je stara več kot stoletje. Prvi je o tem leta 1895 spregovoril veliki ruski znanstvenik Konstantin Ciolkovski, utemeljitelj sodobne kozmonavtike. Poudaril je, da načelo, na katerem temelji sodobna raketna znanost, ne dovoljuje sodobnih nosilnih raket učinkovita sredstva za dostavo tovora v vesolje. Razlogov za to je več:

Prvič, učinkovitost sodobnih raket je zelo nizka zaradi dejstva, da gre levji delež moči motorjev prve stopnje za premagovanje sile gravitacije.

Drugič, znano je, da znatno povečanje mase goriva večkrat povzroči le majhno povečanje hitrostirakete. Ker na primer ameriški raketni sistem"Saturn_Apollo" z izstrelitveno maso 2900 ton je v orbito poslal le 129 ton. Od tod tudi astronomski strošek izstrelitev v vesolje z uporabo raket (strošek izstrelitve kilograma tovora v nizko orbito je v povprečju okoli 10.000 $.)

In kljub večkratnim poskusom znižanja stroškov izstrelitve raket se zdi, da so stroški prevoza blaga in ljudi v orbito radikalno znižani na stroške standardnega zračnega prevoza, ki temelji na sodobnih raketnih tehnologijah.

načeloma nemogoče.

Za cenejše pošiljanje tovora v vesolje so raziskovalci Nacionalnega laboratorija Los Alamos predlagali izdelavo vesoljskega dvigala. Po predhodnih ocenah bi lahko stroški izstrelitve tovora z dvigalom padli z več deset tisoč dolarjev na 10 dolarjev na kilogram. Znanstveniki verjamejo

kaj zmore vesoljsko dvigalo dobesedno obrniti svet na glavo in dati človeštvu popolnoma nove priložnosti.

V bistvu bo dvigalo kabel, ki bo povezoval orbitalno postajo s ploščadjo na površju Zemlje.Kabine na gosenicah se bodo premikale gor in dol po kablu, prenašale satelite in sonde, ki jih je treba izstreliti v orbito. S pomočjo tega dvigala bo na samem vrhu možno zgraditi izstrelitveno ploščad v vesolju za vesoljska plovila proti Luni, Marsu, Veneri in asteroidom. Problem oskrbe z energijo samih »kabin« dvigal so rešili na izviren način: kabel bodo prekrili s solarnimi paneli ali pa bodo kabine opremili z majhnimi fotovoltaičnimi paneli, ki jih bodo osvetljevali z močnimi laserji z Zemlje.

Znanstveniki predlagajo, da bi zemeljsko osnovo vesoljskega dvigala postavili v ocean, v ekvatorialne vode Tihi ocean, stotine kilometrov od komercialnih letalskih poti. Znano je, da orkani nikoli ne prečkajo ekvatorja in tukaj skorajda ni strele, kar bo dvigalo dodatno zaščitilo.

Vesoljsko dvigalo je opisano v delih Ciolkovskega, pa tudi pisca znanstvene fantastike Arthurja C. Clarka, projekt za izgradnjo takšnega dvigala pa je leta 1960 razvil leningrajski inženir Jurij Artsutanov. Dolga leta je bil aktiven promotor ideje o vesoljskem dvigalu Astrakhan

znanstvenik G. Polyakov.

Toda do zdaj še nihče ni mogel ponuditi tako lahkega in močnega materiala, da bi ga lahko uporabili za izdelavo vesoljskega kabla. Do nedavnega je bil najtrpežnejši material jeklo. A več tisoč kilometrov dolge jeklenice ni mogoče narediti, saj že poenostavljeni izračuni kažejo, da bi se jeklenica zahtevane trdnosti pod lastno težo zrušila že na višini 50 km.

Z razvojem nanotehnologije pa se je pojavila prava priložnost, da na osnovi vlaken iz ultra močnih in ultra lahkih ogljikovih nanocevk izdelamo kabel z zahtevanimi lastnostmi, doslej še nikomur ni uspelo izdelati niti meter dolgega. kabel iz nanocevk, vendar se po besedah ​​razvijalcev projekta tehnologije za proizvodnjo nanocevk vsak dan izboljšujejo, zato bo takšen kabel lahko narejen v nekaj letih.

Glavni element dvigala je kabel, katerega en konec je pritrjen na površino Zemlje, drugi pa je izgubljen v vesolju na nadmorski višini približno 100 tisoč km. Ta kabel ne bo kar tako »visel«. vesolje, vendar bo zaradi vpliva dveh večsmernih sil napeta kot struna: središča

bežeče in centripetalno.

Da bi razumeli njihovo naravo, si predstavljajte, da ste privezali predmet na vrv in ga začeli odvijati. Takoj, ko doseže določeno hitrost, se vrv napne, saj na predmet deluje centrifugalna sila, na samo vrv pa centripetalna sila, ki jo vleče. Nekaj ​​podobnega se bo zgodilo s kablom, dvignjenim v vesolje. Vsak predmet na njegovem zgornjem koncu ali celo sam prosti konec se bo vrtel, kot umetni satelit našega planeta, le "vezan" s posebno "vrvjo" na zemeljsko površino.

Ravnovesje sil bo nastopilo, ko bo središče mase velikanske vrvi na višini 36 tisoč kilometrov, torej v tako imenovani geostacionarni orbiti. Tam nad Zemljo nepremično visijo umetni sateliti, ki v 24 urah z njo naredijo polno revolucijo. V tem primeru ne bo samo napeta, ampak bo lahko tudi nenehno zasedala strogo določen položaj - navpično na zemeljsko obzorje, točno proti središču našega planeta.

Slika 24. Vesoljsko dvigalo, kot si ga je zamislil umetnik Pat Rawlings*

Ponatis iz http://flightprojects.msfc.nasa.gov

Za začetek gradnje vesoljskega dvigala bo potrebno opraviti nekaj letov raketoplana. Oni in posebna platforma z lastnim avtonomnim motorjem bodo v geostacionarno orbito dostavili 20 ton kabla. Nato naj bi en konec kabla spustil na Zemljo in ga pritrdil nekje v ekvatorialnem pasu Tihega oceana na ploščad, podobno sedanji izstrelitveni ploščadi za izstreljevanje raket.

Nato nameravajo vzdolž kabla postaviti posebna dvigala, ki bodo kablu dodajala vedno več plasti prevleke iz nanocevk, kar bo povečalo njegovo trdnost. Ta proces naj bi trajal nekaj let in prvo vesoljsko dvigalo bo pripravljeno.

Nenavadna naključja: leta 1979 je pisatelj znanstvene fantastike Arthur C. Clarke v svojem romanu "Rajske fontane" predstavil idejo o "vesoljskem dvigalu" in predlagal zamenjavo jekla z določenim ultra močnim "psevdo-enim". -dimenzionalni diamantni kristal,« ki je postal glavni gradbeni material za to napravo. Najbolj zanimivo je, da je Clark skoraj uganil.Trenutna stopnja zanimanja za projekt izgradnje vesoljskega dvigala je povezana prav z ogljikovimi kristali - nanocevkami, ki imajo izjemne lastnosti, s katerimi smo se že seznanili.

In kar je popolnoma presenetljivo: fizik, eden od udeležencev pri razvoju vesoljskega dvigala, se imenuje Ron Morgan. Morgan je bilo tudi ime lika v romanu Arthurja C. Clarka, inženirja, ki je zgradil vesoljsko dvigalo!

Kljub krizi in vojni sankcij je zanimanje za astronavtiko v civiliziranih, gospodarsko razvitih državah veliko. To je omogočeno z napredkom v razvoju raketne znanosti in pri preučevanju vesolja blizu Zemlje, planetov sončnega sistema in njegovega obrobja z uporabo vesoljskih plovil. Vse več držav je vključenih v vesoljska dirka. Kitajska in Indija glasno razglašata svoje ambicije po raziskovanju vesolja. Monopol državnih struktur Rusije, ZDA in Evrope na poletih v tujino postaja preteklost. zemeljsko ozračje. Podjetja vse bolj kažejo zanimanje za prevoz ljudi in tovora v vesoljsko orbito. Pojavila so se podjetja, ki jih vodijo entuziasti, zaljubljeni v vesolje. Razvijajo tako nove nosilne rakete kot nove tehnologije, ki bodo omogočile preskok v raziskovanju vesolja. Zamisli, ki so še včeraj veljale za neizvedljive, se resno obravnavajo. In kar je veljalo za plod razvnete domišljije piscev znanstvene fantastike, je zdaj eden od možnih projektov, ki bi ga lahko uresničili v bližnji prihodnosti.

Eden takih projektov bi lahko bilo vesoljsko dvigalo.

Kako realno je to? Na to vprašanje je poskušal odgovoriti BBC-jev novinar Nick Fleming v članku »Dvigalo v orbiti: Znanstvena fantastika ali vprašanje časa?«, ki je namenjena tistim, ki jih zanima vesolje.

Dvigalo v orbito: znanstvena fantastika ali vprašanje časa?

Zahvaljujoč vesoljskim dvigalom, ki so sposobna dostaviti ljudi in tovor s površja Zemlje v orbito, bi človeštvo lahko opustilo uporabo okolju škodljivih raket. Toda ustvarjanje takšne naprave ni enostavno, kot je ugotovil dopisnik BBC Future.

Ko gre za napovedi o razvoju novih tehnologij, se mnogi opirajo na avtoriteto milijonarja Elona Muska, enega vodilnih v nevladnem raziskovalnem sektorju, ki je prišel na idejo o Hyperloopu - visoko- projekt hitrega cevovoda za prevoz potnikov med Los Angelesom in San Franciscom (čas potovanja traja le 35 minut). Toda obstajajo projekti, za katere celo Musk meni, da so praktično nemogoči. Na primer projekt vesoljskega dvigala.

"To je preveč tehnično zapletena naloga. Malo verjetno je, da bi bilo mogoče ustvariti vesoljsko dvigalo v resnici," je dejal Musk na konferenci na tehnološkem inštitutu v Massachusettsu lansko jesen. Po njegovem mnenju je lažje zgraditi most med Los Angelesom in Tokiom kot zgraditi dvigalo v orbito.

Zamisel o pošiljanju ljudi in tovora v vesolje znotraj kapsul, ki drsijo navzgor vzdolž ogromnega kabla, ki ga drži Zemljina rotacija, ni nova. Podobne opise lahko najdemo v delih piscev znanstvene fantastike, kot je Arthur C. Clarke. Vendar ta koncept v praksi še ni veljal za izvedljivega. Je morda prepričanje, da lahko rešimo ta izjemno zapleten tehnični problem, v resnici zgolj samoprevara?

Navdušenci nad vesoljskimi dvigali verjamejo, da ga je povsem mogoče zgraditi. Po njihovem mnenju so rakete na strupeno gorivo zastarela, za človeka in naravo nevarna ter predraga oblika vesoljskega transporta. Predlagana alternativa je v bistvu železniška proga, položena v orbito - super močan kabel, katerega en konec je pritrjen na zemeljsko površje, drugi pa na protiutež, ki se nahaja v geosinhroni orbiti in zato nenehno visi nad eno točko na zemeljskem površju. . Električne naprave, ki se premikajo gor in dol po kablu, bi se uporabljale kot kabine dvigal. Z vesoljskimi dvigali bi lahko stroške pošiljanja tovora v vesolje znižali na 500 dolarjev na kilogram – številka, ki zdaj znaša približno 20.000 dolarjev na kilogram, glede na nedavno poročilo Mednarodne akademije za astronavtiko (IAA).

Navdušenci nad vesoljskimi dvigali opozarjajo na škodljivost tehnologij za izstreljevanje raket v orbito

"Ta tehnologija odpira izjemne priložnosti; človeštvu bo omogočila dostop do solarni sistem« pravi Peter Swan, predsednik Mednarodnega konzorcija za vesoljska dvigala ISEC in soavtor poročila IAA. "Mislim, da bodo prva dvigala avtomatska in čez 10 do 15 let bomo imeli šest do osem teh naprav, ki bodo dovolj varne za prevoz ljudi."

Izvori ideje

Težava je v tem, da mora biti višina takšne strukture do 100.000 km - to je več kot dva zemeljska ekvatorja. V skladu s tem mora biti konstrukcija dovolj močna, da prenese lastno težo. Na Zemlji preprosto ni materiala s potrebnimi trdnostnimi lastnostmi.

Toda nekateri znanstveniki menijo, da bo ta problem mogoče rešiti že v tem stoletju. Veliki Japonci gradbeno podjetje napovedal, da načrtuje izgradnjo vesoljskega dvigala do leta 2050. In ameriški raziskovalci so pred kratkim ustvarili nov diamantu podoben material, ki temelji na nanofilamentih stisnjenega benzena, katerega izračunana moč bi lahko naredila vesoljsko dvigalo resničnost v življenju mnogih od nas.

Koncept vesoljskega dvigala je leta 1895 prvič obravnaval Konstantin Ciolkovski. Ruski znanstvenik, ki ga je navdihnil nedavno zgrajeni Eifflov stolp v Parizu, je začel raziskovati fiziko gradnje velikanskega stolpa, ki bi lahko ponesel vesoljska plovila v orbito brez uporabe raket. Kasneje, leta 1979, je to temo omenil pisatelj znanstvene fantastike Arthur C. Clarke v svojem romanu The Fountains of Paradise - njegov glavna oseba gradi vesoljsko dvigalo, ki je po zasnovi podobno projektom, o katerih se trenutno razpravlja.

Vprašanje je, kako idejo uresničiti. "Všeč mi je drznost koncepta vesoljskega dvigala," pravi Kevin Fong, ustanovitelj Centra za nadmorsko višino, vesolje in ekstremno medicino na University College London. "Razumem, zakaj se ljudem zdi tako privlačno: možnost poceni in varnega potovanja v nizke Zemljine orbite nam odpira celoten notranji sončni sistem."

Varnostne težave

Vendar pa izgradnja vesoljskega dvigala ne bo lahka. »Za začetek mora biti kabel izdelan iz super močnega, a prožnega materiala, ki ima potrebne lastnosti teže in gostote, da prenese težo vozil, ki se premikajo po njem, in je hkrati sposoben vzdržati stalne bočne sile. Ta material trenutno preprosto ne obstaja," pravi Fong. - Poleg tega bo gradnja takšnega dvigala zahtevala najintenzivnejšo uporabo vesoljske ladje in največje število izhodov v odprt prostor skozi vso zgodovino človeštva."

Po njegovem mnenju ne gre prezreti varnostnih vprašanj: »Tudi če nam uspe premagati ogromne tehnične težave, povezane z gradnjo dvigala, bo nastala struktura velikanska raztegnjena vrvica, ki bo poganjala vesoljska plovila iz orbite in jo nenehno bombardirajo vesoljski odpadki. ”

Bodo turisti nekoč lahko uporabljali dvigalo za potovanje v vesolje?

V zadnjih 12 letih so bili po vsem svetu objavljeni trije podrobni načrti za vesoljsko dvigalo. Prvo sta opisala Brad Edwards in Eric Westling v knjigi "Space Elevators", objavljeni leta 2003. To dvigalo je zasnovano za prevoz 20 ton tovora z uporabo energije laserskih naprav, ki se nahajajo na Zemlji. Ocenjeni stroški prevoza so 150 dolarjev na kilogram, stroški projekta pa so ocenjeni na 6 milijard dolarjev.

Leta 2013 je Akademija IAA ta koncept razvila v svoj projekt, ki zagotavlja povečana zaščita kabine dvigala od atmosferski pojavi do višine 40 km, pri doseganju katere naj bi prišlo do premika kabin v orbito zaradi sončne energije. Stroški prevoza znašajo 500 dolarjev na kilogram, stroški gradnje prvih dveh tovrstnih dvigal pa 13 milijard dolarjev.

Zgodnji koncepti vesoljskih dvigal so predlagali različne možne rešitve problema vesoljske protiuteži, ki bi držala kabel napet, vključno z uporabo zajetega asteroida in prenesenega v orbito. Poročilo IAA ugotavlja, da bo takšna rešitev nekoč morda uvedena, vendar to ni mogoče v bližnji prihodnosti.

Droge"

Za podporo kabla, ki tehta 6300 ton, mora protiutež tehtati 1900 ton. Lahko se delno oblikuje iz vesoljskih ladij in drugih pomožnih naprav, ki bodo uporabljene za izdelavo dvigala. Možno je tudi uporabiti bližnje izrabljene satelite tako, da jih vlečete v novo orbito.

Predlagajo tudi, da bi "sidro", ki kabel pritrdi na Zemljo, izdelali v obliki lebdeče ploščadi v velikosti velikega naftnega tankerja ali letalonosilke in ga postavili blizu ekvatorja, da bi povečali njegovo nosilnost. Kot optimalna lokacija za "sidro" je predlagano območje 1000 km zahodno od otočja Galapagos, ki je redko izpostavljeno orkanom, tornadom in tajfunom.

Vesoljske odpadke bi lahko uporabili kot protiutež na zgornjem koncu kabla vesoljskega dvigala

Obayashi Corp., eno od petih največjih japonskih gradbenih podjetij, je lani objavilo načrte za izgradnjo robustnejšega vesoljskega dvigala, ki bi prevažalo avtomatizirane vožnje maglev. Podobna tehnologija se uporablja na železnicah za visoke hitrosti. Potreben je močnejši kabel, saj naj bi japonsko dvigalo služilo za prevoz ljudi. Stroški projekta so ocenjeni na 100 milijard dolarjev, stroški prevoza tovora v orbito pa lahko znašajo 50-100 dolarjev na kilogram.

Čeprav bo pri gradnji takšnega dvigala nedvomno veliko tehničnih izzivov, je edini konstrukcijski element, ki ga še ni mogoče zgraditi, sam kabel, pravi Swan: »Edina tehnološka težava, ki jo je treba rešiti, je najti pravi material za izdelavo kabla. . To je vse." zdaj lahko zgradimo ostalo."

Diamantne niti

Vklopljeno ta trenutek Najprimernejši material za kabel so ogljikove nanocevke, ustvarjene v laboratorijskih pogojih leta 1991. Te cilindrične strukture imajo natezno trdnost 63 gigapaskalov, torej so približno 13-krat močnejše od najmočnejšega jekla.

Največja dosegljiva dolžina takšnih nanocevk se nenehno povečuje – kitajskim znanstvenikom jo je leta 2013 uspelo povečati na pol metra. Avtorji poročila IAA predvidevajo, da bo kilometer dosežen do leta 2022, do leta 2030 pa. Možno bo ustvariti nanocevke primerne dolžine za uporabo v vesoljskem dvigalu.

Medtem se je lani septembra pojavil nov, izjemno močan material: v prispevku, objavljenem v reviji Nature Materials o materialih, je skupina znanstvenikov pod vodstvom profesorja kemije Johna Beddinga z univerze Pennsylvania State poročala, da proizvaja super tanke "diamantne nanonitke" v laboratorij, ki je lahko celo močnejši od ogljikovih nanocevk.

Znanstveniki so stisnili tekoči benzen pod 200.000-kratnim atmosferskim tlakom. Nato se je tlak počasi zmanjšal in izkazalo se je, da so se atomi benzena prerazporedili in ustvarili visoko urejeno strukturo piramidalnih tetraedrov.

Posledično so nastale supertanke niti, po strukturi zelo podobne diamantu. Čeprav njihove trdnosti ni mogoče neposredno izmeriti zaradi njihove ultra majhne velikosti, teoretični izračuni kažejo, da so te niti morda močnejše od najmočnejših sintetičnih materialov, ki so na voljo.

Zmanjšanje tveganja

"Če lahko naredimo diamantne nanožice ali ogljikove nanocevke prave dolžine in kakovosti, smo lahko precej prepričani, da bodo dovolj močne za uporabo v vesoljskem dvigalu," pravi Bedding.

Toda tudi če vam uspe najti ustrezen material za kabel, bo sestavljanje strukture zelo težko. Najverjetneje se bodo pojavile težave v zvezi z zagotavljanjem varnosti projekta, potrebnim financiranjem in ustreznim upravljanjem konkurenčnih interesov. Vendar to Swana ne ustavi.

Tako ali drugače človeštvo stremi k vesolju in je zanj pripravljeno porabiti veliko denarja

»Seveda bomo naleteli na velike težave, a težave je bilo treba rešiti med gradnjo prve transkontinentalne ladje. železnica[v ZDA] ter med gradnjo Panamskega in Sueškega prekopa,« pravi. »Potrebovalo bo veliko časa in denarja, a kot pri vsakem velikem projektu je treba težave samo reševati, ko se pojavijo, in hkrati postopoma zmanjševati možna tveganja.«

Tudi Elon Musk ni pripravljen kategorično zavrniti možnosti ustvarjanja vesoljskega dvigala. "Mislim, da ta zamisel danes ni izvedljiva, a če lahko nekdo dokaže drugače, bi bilo to super," je dejal na konferenci na MIT lani.

Čeprav je izgradnja vesoljskega dvigala že v okviru naših inženirskih zmožnosti, so se strasti okoli te konstrukcije v zadnjem času žal polegle. Razlog je v tem, da znanstvenikom še ni uspelo pridobiti tehnologije za proizvodnjo ogljikovih nanocevk zahtevane trdnosti v industrijskem obsegu.

Zamisel o izstrelitvi tovora v orbito brez raket je predlagala ista oseba, ki je ustanovila teoretično kozmonavtiko - Konstantin Eduardovič Ciolkovski. Navdihnjen z Eifflovim stolpom, ki ga je videl v Parizu, je opisal svojo vizijo vesoljskega dvigala v obliki stolpa ogromne višine. Njegov vrh bi bil samo v geocentrični orbiti.

Stolp dvigala temelji na trpežnih materialih, ki preprečujejo stiskanje – vendar sodobne ideje prostorska dvigala še razmišljajo o izvedbi s kabli, ki morajo biti natezne. To idejo je leta 1959 prvič predlagal drugi ruski znanstvenik, Jurij Nikolajevič Artsutanov. najprej znanstveno delo s podrobnimi izračuni za vesoljsko dvigalo v obliki kabla, je bil objavljen leta 1975, leta 1979 pa ga je Arthur C. Clarke populariziral v svojem delu "The Fountains of Paradise".

Čeprav so nanocevke trenutno priznane kot najtrdnejši material in edini primeren za gradnjo dvigala v obliki kabla, ki se razteza od geostacionarnega satelita, trdnost nanocevk, pridobljena v laboratoriju, še ne zadostuje za doseganje izračunane trdnosti.

Teoretično naj bi bila trdnost nanocevk večja od 120 GPa, v praksi pa je bil največji raztezek enostenske nanocevke 52 GPa, v povprečju pa so se zlomile v območju 30-50 GPa. Vesoljsko dvigalo zahteva materiale s trdnostjo 65-120 GPa.

Konec lanskega leta na največjem ameriškem festivalu dokumentarni filmi DocNYC je prikazal film Sky Line, ki prikazuje prizadevanja ameriških inženirjev za izgradnjo vesoljskega dvigala – vključno z udeleženci Nasinega tekmovanja X-Prize.

Glavna junaka filma sta Bradley Edwards in Michael Lane. Edwards je astrofizik, ki se že od leta 1998 ukvarja z idejo o vesoljskem dvigalu. Lane je podjetnik in ustanovitelj podjetja LiftPort, ki spodbuja komercialno uporabo ogljikovih nanocevk.

V poznih 90-ih in zgodnjih 2000-ih je Edwards, potem ko je prejel donacijo Nase, intenzivno razvijal idejo o vesoljskem dvigalu, pri čemer je izračunal in ocenil vse vidike projekta. Vsi njegovi izračuni kažejo, da je ta ideja uresničljiva – če se le pojavi dovolj močno vlakno za kabel.

Edwards je na kratko sodeloval z LiftPortom, da bi iskal sredstva za projekt dvigala, vendar se zaradi notranjih nesoglasij projekt nikoli ni uresničil. LiftPort se je zaprl leta 2007, čeprav je leto prej uspešno demonstriral robota, ki pleza po miljo dolgem navpičnem kablu, obešenem na balone, kot del dokaza koncepta za nekatere svoje tehnologije.

Ta zasebni prostor, ki se osredotoča na rakete za večkratno uporabo, bi lahko v bližnji prihodnosti popolnoma izpodrinil razvoj vesoljskih dvigal. Po njegovih besedah ​​je vesoljsko dvigalo privlačno samo zato, ker ponuja cenejše načine za dostavo tovora v orbito, rakete za večkratno uporabo pa se razvijajo prav zaradi znižanja stroškov te dostave.

Edwards za stagnacijo ideje krivi pomanjkanje prave podpore projektu. »Tako izgledajo projekti, ki jih na stotine ljudi, raztresenih po svetu, razvija kot hobi. Nobenega resnega napredka ne bo, dokler ne bo prave podpore in centraliziranega nadzora."

Situacija z razvojem ideje o vesoljskem dvigalu na Japonskem je drugačna. Država slovi po svojem razvoju na področju robotike, japonski fizik Sumio Iijima pa velja za pionirja na področju nanocevk. Ideja o vesoljskem dvigalu je pri nas skoraj nacionalna.

Japonsko podjetje Obayashi obljublja, da bo do leta 2050 izdelalo dvigalo za delovne prostore. Izvršni direktor podjetja Yoji Ishikawa pravi, da sodelujejo z zasebnimi izvajalci in lokalnimi univerzami, da bi izboljšali obstoječo tehnologijo nanocevk.

Ishikawa pravi, da v podjetju sicer razumejo kompleksnost projekta, vendar ne vidijo temeljnih ovir za njegovo izvedbo. Prav tako verjame, da je priljubljenost ideje o vesoljskem dvigalu na Japonskem posledica potrebe po nekakšni nacionalni ideji, ki združuje ljudi v ozadju težke gospodarske situacije v zadnjih nekaj desetletjih.

Ishikawa je prepričan, da čeprav lahko zamisel takšnega obsega najverjetneje uresniči le mednarodno sodelovanje, lahko Japonska postane njena lokomotiva zaradi velike priljubljenosti vesoljskega dvigala v državi.

Medtem je kanadsko vesoljsko in obrambno podjetje Thoth Technology lani poleti prejelo ameriški patent št. 9.085.897 za njihovo različico vesoljskega dvigala. Natančneje, koncept vključuje konstrukcijo stolpa, ki ohranja svojo togost zahvaljujoč stisnjenemu plinu.

Stolp naj bi dostavil tovor do višine 20 km, od koder jih bodo s pomočjo običajnih raket izstrelili v orbito. Ta vmesna možnost bo po izračunih podjetja prihranila do 30% goriva v primerjavi z raketo.