Этот огромный инженерный проект может стать нашим лучшим шансом на колонизацию космоса

Колонизация космоса зашла в тупик по причинам гораздо более фундаментальным, чем отсутствие денег на программу Space Shuttle. Люди просто не могут легко путешествовать за пределы земного шара без использования огромного количества ракетного топлива для выхода из гравитационного колодца - а это дорого и экологически неустойчиво. Так как же нам слезть с этой скалы?

Это было темой трехдневной конференции, которую я посетил в кампусе Microsoft в Редмонде в 2011 году, на которой ученые и энтузиасты обсуждали планы по созданию космического лифта . Этот грандиозный инженерный проект позволит нам вывозить материалы и, в конечном итоге, людей на высокую орбиту без ракет. Некоторые говорят, что проект может начаться в течение десяти лет, и НАСА предлагает призы в размере более 1 миллиона долларов людям, которые могут придумать материалы для его реализации. По словам докладчиков на конференции Space Elevator Conference, вот что должно произойти, прежде чем вы сможете подняться в космос на лифте .

Физик и изобретатель Брайан Лаубшер открыл конференцию, предоставив нам широкий обзор проекта и того, где мы находимся с современной наукой. Рабочий проект, который группа надеется реализовать, основан на концепции, изобретенной ученым НАСА Брэдли Эдвардсом, который в 1990-х годах написал технико-экономическое обоснование космических лифтов под названием«Космический лифт».Его конструкция состоит из трех основных компонентов: роботизированного «альпиниста» или кабины-лифта; наземный источник питания лазерного луча для альпиниста; и лифтовый кабель, «лента», сделанный из сверхлегких и сверхпрочных углеродных нанотрубок.

Дизайн Эдвардса частично был вдохновлен описанием Артуром Кларком космического лифта в «Фонтанах рая».

Конструкция лифта довольно проста. Он прикреплен к Земле на экваторе, вероятно, на плавучей платформе у берегов Эквадора в международных водах. Лента тянется на 100000 километров в космос, натянутая противовесом, которым может быть что угодно, от захваченного астероида до космической станции. Вдоль нити будут промежуточные станции, откуда люди смогут выйти и перейти на орбитальные космические станции или на корабли, которые доставят их на Луну и дальше.

У нас есть несколько основных проблем, которые нужно преодолеть, от погодных условий и космического мусора, разрушающего ленту лифта, до юридического статуса такой конструкции. Кому это будет принадлежать? Будет ли это своего рода Панамский канал в космос, где все платят дань стране, построившей его первой? Или его будут курировать космические комитеты ООН? Но прежде чем мы дойдем до точки, где мы уклоняемся от микрометеоритов и имеем дело с платными лифтами, нам нужно преодолеть некоторые технологические препятствия на пути строительства космического лифта.

Вот где мы находимся с точки зрения основных компонентов космического лифта.

Робот-альпинист или кабина-лифт

Оказывается, это самая простая часть уравнения. У нас уже есть роботы-альпинисты, которые могут взбираться на веревки и поднимать невероятно тяжелые предметы. Этот аспект космического лифта настолько широко известен, что Конференция по космическому лифту спонсировала «детский день», который включал в себя гонки на космических лифтах lego . Роботы, созданные подростками и детьми, соревновались, кто сможет взобраться на «ленты», прикрепленные к потолку, и разместить «спутник» наверху.

Конечно, потребуется определенное усилие, чтобы перейти от скалолазов из лего к лифтерам, достаточно большим, чтобы перевозить компоненты космического отеля через тысячи километров атмосферы и космоса. Но это в пределах возможностей нашей нынешней технологии. Итак, у нас есть лифт.

Энергетический луч

Один из многих аргументов в пользу космического лифта - то, что он будет экологически безопасным. Без химических ракет, как мы отправим наших роботов-подъемников по этому кабелю? Доминирующая теория на данный момент состоит в том, что у нас будут лазеры на платформе космического лифта и антенна на лифте, которая будет захватывать луч и преобразовывать его в энергию. Эта технология также доступна для нас.

В 2009 году НАСА выделило LaserMotive 900 000 долларов за успешную демонстрацию так называемой «беспроводной передачи энергии» для космических лифтов. В 2012 году НАСА предложит аналогичный приз за мощный луноход . Самая большая проблема с идеей энергетического излучения в настоящее время заключается в том, что мы все еще рассматриваем установки с довольно низким энергопотреблением, и когда космический лифт поднимается выше в атмосферу, луч будет рассеиваться и блокироваться облаками. Некоторые участники конференции подсчитали, что только 30 процентов луча достигнет антенны.

Тем не менее, мы видели успешные демонстрации этой технологии, и компании работают над ее совершенствованием. У нас еще нет идеального силового луча, но он уже в пути.

Лента из углеродных нанотрубок или лифтовый кабель

Это была, безусловно, самая интересная и спорная тема на конференции «Космический лифт». Целый день был посвящен техническим обсуждениям передовых исследований в области наноматериалов и производства углеродных нанотрубок. Ученые из лабораторий по наноматериалам Университета Райса и Университета Цинциннати выступили с докладами обо всем: от того, как скручивать углеродные нанотрубки в волокно, которое выглядит как мягкий черный хлопок, до того, как радиация в космосе может разорвать молекулярные связи ленты углеродных нанотрубок.

Материал углеродных нанотрубок настолько легкий и прочный, что сам лифт будет тоньше бумаги. В буквальном смысле это была бы лента, возможно, в несколько метров в поперечнике, которую роботизированные машины могли бы захватывать в космос. Каждый год на конференции по космическому лифту люди приносят волокна углеродных нанотрубок и соревнуются, чтобы определить, какие из них выдержат наибольшую нагрузку, прежде чем они сломаются. Победители получат более миллиона долларов от НАСА в его конкурсе «сильных привязок» ; к сожалению, в этом году ни у кого не было волокон, которые были бы достаточно прочными для укладки (но вы всегда можете войти в следующий год!).

Проблема, на которую указали нам все эти исследователи, заключается в том, что нам еще далеко до рабочей «ленты» из углеродных нанотрубок. Хотя микроскопические трубки сами по себе являются самым прочным материалом, который мы когда-либо открывали, нам нужно превратить их в «макроматериал» или что-то достаточно большое, чтобы из него можно было строить. И сделать этот переход в макроматериал может быть сложно, как сказал в интервью io9 инженер-химик из Университета Цинциннати Марк Хааз.

По сути, канат лифта - это наша достопримечательность. По словам Хаазе, нам нужно изобрести совершенно новый материал, а затем выяснить, как натянуть его между Землей и противовесом, чтобы он не сломался. Это нетривиальная проблема, даже когда мы достигаем точки, когда мы можем создать ленту из углеродных нанотрубок. Разрушение могло произойти из-за штормов на Земле, которые разбрасывали платформу; они могли возникнуть в результате удара молнии в материал углеродных нанотрубок с невероятной проводимостью; и они могли появиться из космического мусора, микрометеоритов или даже просто радиации.

Как избежать попадания космического мусора прямо на ленту лифта? Инженер Кейт Лофстром предложил закрепить ленту на массивной платформе на магнитной подвеске, предназначенной для очень быстрого перемещения лески в любом направлении, по сути, отодвигая ее в сторону. Исследователь материаловедения из Университета Райса Василий Артюхов предположил, что мы, возможно, вообще не захотим использовать углеродные нанотрубки, потому что они ломаются несколькими предсказуемыми способами, особенно когда они находятся в постоянном напряжении и бомбардируются космическими лучами Солнца. Он подумал, что альтернативным материалом могут быть нанотрубки из нитрида бора , хотя на данный момент они даже более экспериментальны, чем углеродные нанотрубки.

Итак, у нас есть ваш лифт; у нас есть ваш источник энергии; но у нас все еще нет троса, с помощью которого можно было бы выбраться из гравитационного колодца. Когда это будет? У нас есть только обоснованные предположения, но это может произойти как через пять лет, так и через десятилетия. Все зависит от того, окажутся ли углеродные нанотрубки материалом, изменяющим мир. И помогите нам покинуть Землю в процессе.

Узнайте больше на сайте конференции Space Elevator Conference .

Верхняя иллюстрация: «Космический лифт-рикша» Энди Дудака / Deviant Art . Концепт-арт лифтера от Gryphart .

Версия этой статьи появилась в 2011 году.

Suggested posts

Астрономы обнаружили северное сияние в миллион раз ярче - на расстоянии 18 световых лет

Астрономы обнаружили северное сияние в миллион раз ярче - на расстоянии 18 световых лет

Группа астрономов обнаружила самое мощное полярное сияние, которое когда-либо наблюдалось. Но в отличие от нашего собственного Северного сияния, это астрономическое явление можно обнаружить на расстоянии 18 световых лет в небе над коричневым карликом LSR J1835 + 3259.

Что наука извлекает из конфет в шоколаде

Что наука извлекает из конфет в шоколаде

Проведя исследование, которое заставит вас пожалеть о том, что в старших классах школы вы учились немного усерднее, инженеры Массачусетского технологического института провели несколько восхитительно выглядящих экспериментов. Последняя серия исследований Массачусетского технологического института надеется лучше предсказать, какой толщины будет оболочка, образованная жидким покрытием.

Related posts

Зуб свиньи, вызвавший столетие споров об эволюции

Зуб свиньи, вызвавший столетие споров об эволюции

В 1922 году газеты всего мира возвестили об открытии старейшего из когда-либо обнаруженных человеческих окаменелостей - «Человека Небраски». Если вы не слышали об этом, то это потому, что вы не зависаете на сайтах креационистов.

Как заглушить скрипучие полы в старом доме

Как заглушить скрипучие полы в старом доме

Жизнь в старом доме по многим причинам доставляет удовольствие. От архитектурных деталей, которые вы больше не видите, до слоев краски и обоев, до настраиваемых встроенных модулей - есть функции, скрытые повсюду.

Новая методика показывает, где прячется СПИД в организме - в режиме реального времени

Новая методика показывает, где прячется СПИД в организме - в режиме реального времени

Исследователи сообщают, что новый неинвазивный метод был использован для создания в реальном времени карты обезьяньего вируса СПИДа (SIV) во всем теле живой обезьяны. Этот метод называется иммунопЭТ, и он уже обнаруживает неожиданные «вирусные резервуары», в которых СПИД может распространяться в организме.

Новый эксперимент показывает, что эмбрионы млекопитающих могут `` полностью развиваться '' в космосе

Новый эксперимент показывает, что эмбрионы млекопитающих могут `` полностью развиваться '' в космосе

Если люди собираются жить где-нибудь, кроме Земли, нам нужно иметь возможность воспроизводить потомство в другом месте в космосе. Теперь серия экспериментов, проведенных китайскими исследователями, показывает, что эмбрионы млекопитающих могут «полностью развиваться» на орбите.

MORE COOL STUFF

Женат ли тренер по баскетболу Duke Blue Devils Майк Кшижевски?

Женат ли тренер по баскетболу Duke Blue Devils Майк Кшижевски?

Уход Майка Кшижевского из Duke Basketball в конце текущего сезона даст ему больше времени с женой и семьей.

Насколько высок Николас Браун из «Наследия»?

Насколько высок Николас Браун из «Наследия»?

Поклонники «Наследия» не могут не заметить необычно высокий рост Грега, также известного как Николас Браун. Неужели он действительно возвышается над актерами?

"Женщина-пионер" Ри Драммонд: гарниры ко Дню благодарения в праздничный сезон 2021 года

"Женщина-пионер" Ри Драммонд: гарниры ко Дню благодарения в праздничный сезон 2021 года

Женщина-пионер Ри Драммонд готова подготовить вас к Дню Благодарения. Вот некоторые из ее лучших гарниров.

'90-дневный жених': обновленная информация о семейном статусе Майка Янгквиста, когда отчужденная жена Натали флиртует в 'одиночной жизни'

'90-дневный жених': обновленная информация о семейном статусе Майка Янгквиста, когда отчужденная жена Натали флиртует в 'одиночной жизни'

Натали в сериале «90 Day: The Single Life», но что делает Майк Янгквист? Вот что мы знаем о текущем статусе отношений Майка.

Попробуйте наш мини-кроссворд

Попробуйте наш мини-кроссворд

Наш мини-кроссворд, обновляемый еженедельно, сочетает в себе наши любимые книги HowStuffWorks с умными подсказками!

Что лучше всего работает: капсулы для стирки, порошок или жидкие моющие средства?

Что лучше всего работает: капсулы для стирки, порошок или жидкие моющие средства?

Стирать достаточно плохо, не беспокоясь о выборе подходящего моющего средства. Итак, что лучше? Или это вообще имеет значение?

Правдивая история синих людей Кентукки

Правдивая история синих людей Кентукки

Семьи Фугейтов и Комбсов в сельском Кентукки проиграли генетическую лотерею, у обоих была редкая рецессивная черта, из-за которой их кожа выглядела синей, когда они вступали в брак. Что было причиной этого? А что случилось с семьями?

Может ли калифорнийский кондор «девственное рождение» спасти вид?

Может ли калифорнийский кондор «девственное рождение» спасти вид?

Два птенца-самца, оставшиеся без отца, выращиваются в рамках программы по спасению калифорнийского кондора от вымирания. Как возможно такое «непорочное» рождение?

Воссоединение RHOP, часть 3: Ники Минаж неожиданно появилась для гостя - и она принимает сторону

Воссоединение RHOP, часть 3: Ники Минаж неожиданно появилась для гостя - и она принимает сторону

Четвертая и заключительная часть воссоединения 6-го сезона сериала «Настоящие домохозяйки Потомака» выйдет в эфир 28 ноября.

Фрейда Пинто приветствует первого ребенка с мужем Кори Тран

Фрейда Пинто приветствует первого ребенка с мужем Кори Тран

Фрида Пинто впервые поделилась новостью о своей беременности в Instagram в июне

Карди Би и дочь Офсет, Культура, демонстрируют красивые новые косички в Instagram

Карди Би и дочь Офсет, Культура, демонстрируют красивые новые косички в Instagram

3-летняя дочь Cardi B и Offset, Kulture, продемонстрировала свою новую заплетенную прическу в Instagram.

Селена Гомес поцеловала Кару Делевинь в щеку за поцелуй перед камерой на игре Knicks

Селена Гомес поцеловала Кару Делевинь в щеку за поцелуй перед камерой на игре Knicks

«Она такая веселая и очень предприимчивая», - сказала ранее Селена Гомес о своей подруге Каре Делевинь.

Выращивание шафрана на гидропонике и влияние засоления почвы

Выращивание шафрана на гидропонике и влияние засоления почвы

Резюме В этом отчете исследуется выращивание шафрана (Crocus sativa L.) на гидропонике.

ИНВЕСТИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ и Серебряный серфер

ИНВЕСТИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ и Серебряный серфер

Как «Вестник Галактуса» от Marvel помогает повысить инвестиционный опыт «Я познал пьянящее восхищение победой. Я познал мучительную боль поражения.

9 способов отпраздновать день рождения вашей собаки

9 способов отпраздновать день рождения вашей собаки

День рождения собаки - действительно особенный случай, и он заслуживает большого праздника. В этой статье мы покажем вам 10 способов сделать день рождения вашей собаки отличным! 1.

Я белый снаружи, но черный насквозь.

Я белый снаружи, но черный насквозь.

«Орео» - это то, что моя семья называла чернокожими людьми, предавшими свой цвет кожи. Они были теми, кто мог выглядеть черными снаружи, но чьи действия показывали, что они белые внутри.

Language