RiffReporter Што недостасува за вселенскиот лифт

Јапонско вселенско летало е пред тест на мал лифт во вселената. Во иднина, оваа технологија може да направи револуција во патувањето во вселената - но тоа е далеку од тоа да биде зрело.

Почнувајќи од тропски остров среде Пацификот, тече линијата тенка нафора која се чини дека се губи некаде на небото без облачно небо: Тоа е јаже што се протега во вселената. По должината на ова јаже, капсулите се издигнуваат кон небото, кои лежерно превезуваат товари и луѓе во геостационарна орбита. Без одбројување, без ракетни мотори на пареа, наместо безвучен лифт: оваа визија за иднината со децении ги инспирираше авторите на научна фантастика, бидејќи тоа би го направило патувањето во вселената многу поевтино и ќе отвори целосно нови гранки на економијата во вселената. Но, инженерите само повремено почнуваат да се справуваат со проблемите што треба да се решат. Еден од нив е Јошики Јамагива од Универзитетот Шизуока во Јапонија, кој со своите студенти се качил на вселенскиот брод за снабдување без екипаж ХТВ на 23 септември мал вселенски лифт до Меѓународната вселенска станица. Станува збор за ширина од десет сантиметри и должина од 23 сантиметри CubeSat што треба да се истурка во вселената од ISS на крајот на октомври 2018 година со цел да се тестира првиот лифт во вселената. Сепак, тешко дека ќе се отстранат техничките пречки на оваа технологија.

Стара идеја

Уште во 1895 година, рускиот пионер за патување во вселената, Константин Зиолковски, ја формулира идејата за уште поголема структура што може да достигне во вселената, под впечаток на новопоставената Ајфелова кула. Но, скоро сто години едноставно немаше познат материјал што би бил соодветен за него. Челикот, на пример, би се скршил на висина од едвај 30 километри поради сопствената тежина, без оглед на тоа колку е стабилен челичниот кабел. Иако концептот беше постојано прифатен од писатели на научна фантастика, дури по 1991 година инженерите почнаа посериозно да се занимаваат со лифтот во вселената. Во таа година јапонскиот научник Сумио Ииџима ги откри јаглеродните наноцевки. Овој материјал е сто пати посилен од челикот, но само половина потежок од алуминиумот. Математички, јаже направено од јаглеродни наноцевки може да се протега далеку зад геостационарната орбита; сè уште би било толку лесно што денешната тешка ракета би можела да ја лансира во вселената, а потоа да се спушти кон Земјата.

Еден ги погледна техничките детали за таквото јаже Студија на НАСА во 2000 година: Од остров или платформа на помалку бурните тропски географски широчини на Пацификот, јажето би достигнало до 144 000 километри во вселената - до една третина од растојанието од Месечината. Тука, противтежа би го задржала јажето затегнато низ центрифугална сила, додека платформата на висина од 34.000 километри може да собере вселенска станица под бестежинска состојба. Транспортирање товари и луѓе таму, правејќи ракети излишни. Еден килограм внесен во вселената би чинел нешто повеќе од 200 американски долари наместо 20 000 долари денес. Застапниците на технологијата сонуваат за огромни хотели во вселената, соларни централи во орбитата и мини на астероиди. Центрифугалната сила на крајот од јажето дури би овозможила меѓупланетарно патување со многу помалку гориво отколку со денешните погонски системи. Но, најважниот проблем останува материјалот до денес: јаглеродните наноцевки ја докажаа својата огромна јачина само во лабораториска скала. Техниките за производство на јажиња долги метри, па дури и километри, не постојат до денес.

Јапонскиот „Вселенски врзан автономен роботски сателит - мини лифт“ тежи само 2,7 килограми (STВЕЗДИ-МЕ) е CubeSat, еден од многуте мали сателити што моментално се лансираат во вселената и кои треба да тестираат нови и технички ризични процеси за патување во вселената. STARS-ME носи јаже Кевлар кое сè уште не е погодно за подигнување од земјата во вселената. Кога CubeSat ја напушти вселенската станица и слободно кружи околу земјата, кубоидот се дели на две коцки во форма на коцка, кои остануваат поврзани едни со други со јаже долг 14 метри. Мал робот со сопствен погон би требало да се лизга меѓу нив. Тоа би бил првиот лифт во вселената, но прилично мал со големина на сандаче со кибрит.

riffreporter

Ролни, бури и остатоци

Вселенските агенции како што е Европската вселенска агенција - работодавачот на Маркус Ландграф - досега не им даваа значење на вселенските лифтови во нивните буџети. Феликс Хубер е исто така скептичен за фундаментални размислувања: „Не е лесно да се одржи такво јаже стабилно во орбитата“, вели директорот за вселенски операции и обука за астронаути во Германскиот воздушен простор во Оберффафенхофен. Хубер се однесува на разни обиди во минатото во кои два сателити кружеа околу земјата поврзано со километри кабли. Многу од овие мисии не успеаја, затоа што несакајќи се изградија високи електрични напони, се заглавија јажеви или затоа што јажињата се заплеткаа поради мали грешки во производството. Покрај тоа, јажињата лесно се лулаат во орбитата. Вселенскиот лифт, сепак, не би стигнал само низ вакуумот, туку и преку атмосферата, која исто така го влече, на пример за време на тропски бури. „Дури и ако лифт стартува, тој се повлекува на јажето“, вели Хубер. „Само ова овозможува вибрациите да се шират и да се зголемуваат“.

Јаже долг десетици илјади километри би морало да се бори со други проблеми: На надморска височина од 200 до 900 километри би минувал низ зона во која се јавува атомски кислород разделен од сончевото УВ зрачење, што оксидира органски материјали како јаже направено од јаглеродни наноцевки и би се распаднал. Вселенскиот ѓубре исто така може да го уништи јажето - особено во орбитата на геостационарните гробишта: ова е остро ограничена и кружна зона над геостационарните орбити во кои се отстрануваат неискористени сателити - и кои би требало да ги премине орбиталното јаже. Покрај тоа, има брз круг на вселенски остатоци на подлабоки орбити и микрометеорити кои можат да направат дупки во јажето или, во најлош случај, да го уништат.

Маркус Ландграф, кој е искусен во динамиката на летот, ги смета сите овие проблеми во принцип решлив: Динамиката на ваквите јажиња е теоретски разбрана долго време. И, дизајнерите едноставно можеа да го монтираат долниот крај на вселенското јаже на таков начин што ќе ги амортизира вибрациите со движења во спротивно ротирање. Со вакви свесно предизвикани вибрации, може да се избегнат поголеми парчиња во орбитата на Земјата, додека помалите искинати дупки треба да се санираат. Остатоците во орбитата на гробиштата и онака би биле доста бавни во однос на јажето. И, јажето треба да биде обложено за да се заштити од зрачење и атомски кислород. Овој слој може дури и да се развие природно само по себе: студијата на НАСА од 2000 година веќе претпоставува, врз основа на првичните експерименти, дека ќе се развие оксидиран слој од надворешната страна на јажето, што служи како природна заштита за подлабоките слоеви.

Визионерот претпочита да молчи

Бројот на проблеми што треба да се решат не е мал; Поборниците и скептиците, сепак, се согласуваат дека главната пречка за вселенскиот лифт е материјалот. Дури и Елон Маск, чија вселенска компанија SpaceX има официјална цел да го колонизира Марс, објави на Твитер во 2015 година: „Ве молам, не ме прашувајте за вселенскиот лифт пред некој да изгради структура од јаглеродни наноцевки што е подолга од пешачки мост“.

И, pls не ме прашувај за вселенските лифтови се додека некој барем не изгради јаглеродна наноцевка структура подолга од мост за пешаци

Студија на Меѓународната академија за астронаутика процени дека времето за развој на толку долги нишки јаглеродни наноцевки е најмалку 20 години - смела екстраполација во основните истражувања.

Маркус Ландграф, сепак, посочува дека јаглеродните наноцевки не се оптимизираат за да се направат жици што е можно подолго. Благодарение на истражувањето во последниве години, овие станаа пошироки отколку подолги. „Колку брзо може да се реализира лифтот, зависи од насочената насока на истражувањето.“ И освен малите експерименти со CubeSat, повеќето други технички пречки веќе може да се тестираат со вистински вселенски лифт, на пример на Месечината, на која се наоѓаат вселенските агенции ширум светот сакаат да се вратат во следните неколку децении. Тука опасностите од атмосферата и вселенските остатоци не се присутни; инженерите веќе можеа да ја тестираат динамиката на јажето кое е долга илјадници километри непречено. Друга предност: На Месечината, јажето може лесно да се конструира од Кевлар, материјал што е веќе достапен.

Два слични текста неодамна се појавија на Spektrum.de и Neue Zürcher Zeitung.

Регистрирајте се тука - тогаш ќе добивате редовни препораки за нашите најдобри написи и информации за вселенските репортери.

„Малите растојанија се многу ризични“

За прв пат, четири сателити треба да кружат околу земјата во круг. Летот на формацијата е опасен, но отвора нови начини за набудување на земјата. Шефот на мисијата работи на идејата веќе 15 години.

Зошто германски вселенски радар?

Се повеќе сателити, неискористени ракетни делови и други вселенски ѓубре се насобраа кон небото - и стануваат опасност. За да ги следат, инженерите во моментов ставаат во функција нов вселенски радар во близина на Кобленц. Но, засега, само истражувачите во Германија имаат право да ги користат податоците. Theе биде зрело времето за европска контрола на сообраќајот за орбитата на Земјата.

Досие: иднина на патувањето во вселената

Нови ракети, нови вселенски бродови, нови цели: патувањето во вселената во моментов се менува побрзо отколку што се случувало со децении. Нашето истражување ќе ве однесе во оваа нова област.

Кревката планета

Колекција цитати за астронаути може да помогне да се види нашата домашна планета преку различни очи.

Астронаутите започнуваат повторно од Америка

За прв пат по девет години, САД испраќаат астронаути во самиот ISS. Останува мала точка на пресврт.

Слики на Хабл од 30 години

Телескопот Хабл полета во вселената пред 30 години. Го смени нашиот поглед кон космосот. Ова е нашиот избор на најважните моменти.

Едриличарски сонди

Плови во вселената се античка идеја, но таа не функционира долго време. Мал сателит сега покажа дека работи. Кога пловиме кон Јупитер?

Covid-19 во вселената и астрономијата

Пандемијата се повеќе влијае на патувањето во вселената и треба да се управуваат големи телескопи со помалку персонал.

Нема квота во вселената?

НАСА од 2013 година назначи толку жени како мажи како нови астронаути. Вселенската агенција на Европа заостанува далеку. Но, наскоро следува следниот избор.

Напис и подкаст: Просторот станува бојно поле

Просторот во близина на Земјата долго време се сметаше за заедничко наследство на човештвото. Но, стратешките размислувања сè повеќе го загрозуваат. Сателитите сè повеќе стануваат мета.