Winda kosmiczna: fantazja czy rzeczywistość? Winda orbitalna Winda orbitalna

Ponieważ ludzkość, choć powoli, wciąż opanowuje przestrzeń kosmiczną, pojawiło się pytanie o dostarczenie niezbędnych rzeczy na orbitę. Rakiety się nie nadają – są zbyt drogie w obsłudze i szkodzą środowisku. Inną możliwością jest zbudowanie windy kosmicznej, która połączy kosmos z Ziemią.

Wysokość tej konstrukcji wyniesie 35 400 km. Zakłada się, że będzie to kabel o dużej wytrzymałości, jeden koniec przymocowany do powierzchni planety, a drugi w stałym punkcie nad orbitą geostacjonarną. Winda z ładunkiem wznosi się po linie. Podczas wznoszenia ładunek zostanie przyspieszony w wyniku obrotu planety, co umożliwi jego wysłanie poza grawitację Ziemi na odpowiednio dużą wysokość.

Wydaje się to logiczne. To prawda, że ​​​​istnieje kilka trudności, które sprawiają, że ta metoda jest niezwykle niepraktyczna:

1. Nie ma wystarczająco mocnego materiału na kabel

Obciążenie kabla może przekraczać 100 000 kg/m, dlatego materiał do jego produkcji musi charakteryzować się wyjątkowo dużą wytrzymałością na rozciąganie, a jednocześnie bardzo małą gęstością. Chociaż nie ma takiego materiału, nawet nanorurki węglowe, które obecnie są uważane za najtrwalsze i najbardziej elastyczne materiały na świecie, nie nadają się.

Niestety technologia ich wytwarzania dopiero zaczyna się rozwijać. Do tej pory udało się pozyskać maleńkie kawałki materiału: najdłuższa, jaką udało się stworzyć, ma kilka centymetrów długości i kilka nanometrów szerokości. Nie wiadomo, czy kiedykolwiek uda się z tego zrobić wystarczająco długi kabel.

2. Podatność na niebezpieczne wibracje

Kabel będzie podatny na nieprzewidywalne podmuchy wiatru słonecznego – pod jego wpływem ugnie się, co negatywnie wpłynie na stabilność windy. Mikrosilniki można przymocować do kabla jako stabilizatory, ale takie rozwiązanie spowoduje dodatkowe trudności w utrzymaniu konstrukcji. Dodatkowo utrudni to poruszanie się po linie specjalnym kabinom, tzw. „wspinaczom”. Kabel najprawdopodobniej wejdzie z nimi w rezonans.

3. Siła Coriolisa

Lina i „wspinacze” pozostają nieruchome względem powierzchni Ziemi. Ale w stosunku do środka Ziemi obiekt będzie poruszał się z prędkością 1700 km/h na powierzchni i 10 000 km/h na orbicie. W związku z tym „wspinaczom” należy nadać tę prędkość podczas startu. „Wspinacz” przyspiesza w kierunku prostopadłym do liny, przez co lina będzie się kołysać jak wahadło. W tym samym czasie pojawia się siła, która próbuje oderwać nasz kabel od Ziemi. Siła jest odwrotnie proporcjonalna do ugięcia liny i wprost proporcjonalna do prędkości podnoszenia ładunku i jego masy. W ten sposób siła Coriolisa zapobiega szybkiemu podnoszeniu ładunków na orbitę geostacjonarną.

Siłę Coriolisa można pokonać, po prostu wystrzeliwując jednocześnie dwóch „wspinaczy” – z Ziemi i z orbity, ale wtedy siła między dwoma ładunkami jeszcze bardziej rozciągnie kabel. Inną opcją jest boleśnie powolna wspinaczka po gąsienicach.

4. Satelity i śmieci kosmiczne

W ciągu ostatnich 50 lat ludzkość wystrzeliła w przestrzeń kosmiczną wiele obiektów – przydatnych i mniej przydatnych. Albo konstruktorzy wind będą musieli to wszystko znaleźć i usunąć (co jest niemożliwe, biorąc pod uwagę liczbę przydatnych satelitów czy teleskopów orbitalnych), albo zapewnić system chroniący obiekt przed kolizjami. Kabel jest teoretycznie nieruchomy, więc każde ciało krążące wokół Ziemi prędzej czy później zderzy się z nim. Ponadto prędkość zderzenia będzie prawie równa prędkości obrotowej tego korpusu, co spowoduje duże uszkodzenie kabla. Kabel nie daje się manewrować i jest długi, dlatego kolizje będą częste.

Jak sobie z tym poradzić, nie jest jeszcze jasne. Naukowcy mówią o zbudowaniu orbitalnego lasera kosmicznego do spalania śmieci, ale to zupełnie nie mieści się w sferze science fiction.

5. Zagrożenia społeczne i środowiskowe

Winda kosmiczna może stać się celem ataku terrorystycznego. Udana operacja rozbiórki spowoduje ogromne zniszczenia, a nawet może zakopać cały projekt, więc jednocześnie z windą będziesz musiał zbudować wokół niej całodobową obronę.

Ekolodzy uważają, że kabel paradoksalnie może przesunąć oś Ziemi. Uwięź będzie sztywno zamocowana na orbicie, a każdy ruch jej na górze zostanie odzwierciedlony na Ziemi. Swoją drogą, czy możesz sobie wyobrazić, co się stanie, jeśli nagle się zepsuje?

Dlatego bardzo trudno jest zrealizować taki projekt na Ziemi. A teraz dobra wiadomość: będzie działać na Księżycu. Siła grawitacji działająca na satelitę jest znacznie mniejsza i praktycznie nie ma atmosfery. W polu grawitacyjnym Ziemi można utworzyć kotwicę, a przez punkt Lagrange'a przejdzie kabel z Księżyca - uzyskamy w ten sposób kanał komunikacyjny pomiędzy planetą a jej naturalnym satelitą. W sprzyjających warunkach taki kabel będzie w stanie przetransportować na orbitę okołoziemską około 1000 ton ładunku dziennie. Materiał będzie oczywiście musiał być super mocny, ale nie będziesz musiał wymyślać niczego zupełnie nowego. To prawda, że ​​​​długość „księżycowej” windy będzie musiała wynosić około 190 000 km ze względu na efekt zwany trajektorią Gomanowa.

Robokoty, drony myśliwskie, gadające kosze na śmieci: 10 gadżetów i wynalazków zmieniających miasta

25 najlepszych wynalazków 2014 roku

Dzięki tym niesamowitym rękawiczkom możesz wspinać się po ścianach

Radziecki „Setun” to jedyny komputer na świecie oparty na kodzie trójskładnikowym

Belgijscy projektanci wymyślili jadalną zastawę stołową

Zamrożone tabletki na stolec mogą wyleczyć infekcję żołądka

Nowa bateria ładuje się do 70% w dwie minuty

Na lotnisku w Amsterdamie w każdym pisuarze znajduje się replika muchy.

16-letnia uczennica stworzyła latarkę zasilaną wyłącznie ciepłem ciała.

Z obliczeń teoretycznych wynika, że ​​są to odpowiednie materiały. Jeśli założymy, że nadają się one do produkcji kabla, wówczas stworzenie windy kosmicznej jest możliwym do rozwiązania problemem inżynieryjnym, chociaż wymaga zastosowania zaawansowanych rozwiązań i. NASA finansuje już powiązane prace w Amerykańskim Instytucie Badań Naukowych, w tym rozwój windy zdolnej do samodzielnego poruszania się po linie. Można przypuszczać, że ta metoda w przyszłości może być o rząd wielkości tańsza niż użycie rakiet nośnych.

Encyklopedyczny YouTube

1 / 5

✪ KOSMICZNA WINDA, NASZ BILET W PRZESTRZEŃ!

✪ Winda kosmiczna na Księżyc | Wielki Skok

✪ Winda kosmiczna. Sen i rzeczywistość. Albo fantazja?

✪ W Kanadzie powstanie 20-kilometrowa winda kosmiczna

✪ Winda kosmiczna (czytana przez Aleksandra Kotowa)

Napisy na filmie obcojęzycznym

Projekt

Dla porównania wytrzymałość większości rodzajów stali wynosi około 1 GPa, a nawet najmocniejsze typy nie przekraczają 5 GPa, a stal jest ciężka. Znacznie lżejszy kevlar ma wytrzymałość w przedziale 2,6-4,1 GPa, a włókno kwarcowe ma wytrzymałość do 20 GPa i wyższą. Teoretyczna wytrzymałość włókien diamentowych może być nieco wyższa.

Technologia tkania takich włókien jest wciąż w powijakach.

Według niektórych naukowców nawet nanorurki węglowe nigdy nie będą wystarczająco mocne, aby wyprodukować kabel windy kosmicznej.

Eksperymenty naukowców z Politechniki Sydney umożliwiły stworzenie papieru grafenowego. Przykładowe badania są zachęcające: gęstość materiału jest od pięciu do sześciu razy mniejsza niż w przypadku stali, a wytrzymałość na rozciąganie jest dziesięciokrotnie większa niż w przypadku stali węglowej. Jednocześnie grafen jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego, co pozwala na wykorzystanie go do przesyłania energii do windy w postaci szyny stykowej.

W czerwcu 2013 roku inżynierowie z Uniwersytetu Columbia w USA ogłosili nowy przełom: dzięki nowej technologii produkcji grafenu możliwe jest otrzymanie arkuszy o przekątnej kilkudziesięciu centymetrów i wytrzymałości tylko o 10% mniejszej niż teoretyczna.

Pogrubienie kabla

Winda kosmiczna musi utrzymać co najmniej swój ciężar własny, który jest znaczny ze względu na długość liny. Pogrubienie z jednej strony zwiększa wytrzymałość kabla, z drugiej zwiększa jego wagę, a co za tym idzie wymaganą wytrzymałość. Obciążenie będzie się różnić w różnych miejscach: w niektórych przypadkach odcinek kabla musi wytrzymać ciężar segmentów znajdujących się poniżej, w innych musi wytrzymać siłę odśrodkową, która utrzymuje górne części kabla na orbicie. Aby spełnić ten warunek i osiągnąć optymalność kabla w każdym punkcie, jego grubość będzie zmienna.

Można wykazać, że biorąc pod uwagę grawitację Ziemi i siłę odśrodkową (ale nie biorąc pod uwagę mniejszego wpływu Księżyca i Słońca), przekrój kabla w zależności od wysokości będzie opisywany następującym wzorem:

ZA (r) = ZA 0 exp ⁡ [ ρ s [ 1 2 ω 2 (r 0 2 - r 2) + sol 0 r 0 (1 - r 0 r) ] ] (\ displaystyle A (r) = A_ (0 )\ \exp \left[(\frac (\rho )(s))\left[(\begin(macierz)(\frac (1)(2))\end(macierz))\omega ^(2)( r_(0)^(2)-r^(2))+g_(0)r_(0)(1-(\frac (r_(0))(r)))\right]\right])

Tutaj ZA (r) (\ displaystyle A (r))- pole przekroju poprzecznego kabla w funkcji odległości r (\ displaystyle r) z Centrum Ziemia.

Formuła wykorzystuje następujące stałe:

Równanie to opisuje uwięzię, której grubość najpierw rośnie wykładniczo, następnie jej wzrost zwalnia na wysokości kilku promieni Ziemi, a następnie staje się stały, ostatecznie osiągając orbitę geostacjonarną. Następnie grubość zaczyna ponownie spadać.

Zatem stosunek pól przekroju poprzecznego kabla u podstawy i na GSO ( R= 42164 km) wynosi: ZA (r sol mi O) ZA 0 = exp ⁡ [ ρ s × 4, 832 × 10 7 m 2 s 2 ] (\ Displaystyle (\ Frac (A (r _ (\ operatorname (GEO)))) (A_ (0)) )=\exp \left[(\frac (\rho)(s))\times 4,832\times 10^(7)\,\mathrm (\frac (m^(2))(s^(2))) \Prawidłowy])

Zastępując tutaj gęstość i wytrzymałość dla różnych materiałów i różnych średnic kabli na poziomie gruntu, otrzymujemy tabelę średnic kabli na poziomie GSO. Należy wziąć pod uwagę, że obliczenia przeprowadzono pod warunkiem, że winda stanie „sama”, bez obciążenia - ponieważ materiał kabla już doświadcza naprężenia pod własnym ciężarem (a obciążenia te są zbliżone do maksymalnego dopuszczalnego dla tego materiału).

Średnica kabla w GSO w zależności od jego średnicy w poziomie gruntu,
dla różnych materiałów (obliczonych według najnowszego wzoru), m.in

Materiał	Gęstość ρ (\ displaystyle \ rho), kg–m 3	Wytrzymałość na rozciąganie s (\ displaystyle s), Pa	Średnica kabla na poziomie gruntu
			1 mm	1cm	10 cm	1 m
Stal St3 walcowana na gorąco	7760	0,37 10 9	1,31 10 437	1,31 10 438	1,31 10 439	1,31 10 440
Stal wysokostopowa 30KhGSA	7780	1,4 10 9	4,14 10 113	4,14 10 114	4,14 10 115	4,14 10 116
Sieć	1000	2,5 10 9	0,248 10 6	2,48 10 6	24,8 10 6	248 10 6
Nowoczesne włókno węglowe	1900	4 10 9	9,269 10 6	92,69 10 6	926,9 10 6	9269 10 6
Nanorurki węglowe	1900	90 10 9	2,773·10 -3	2,773·10 -2	2,773·10 -1	2.773

Dlatego budowanie windy z nowoczesnych stali konstrukcyjnych jest nierealne. Jedynym wyjściem jest poszukiwanie materiałów o mniejszej gęstości i/lub bardzo dużej wytrzymałości.

Na przykład na stole znajdują się pajęczyny (jedwab pająk). Istnieją różne egzotyczne projekty produkcji sieci na „farmach pająków”. Ostatnio pojawiły się doniesienia, że ​​za pomocą inżynierii genetycznej udało się wprowadzić do organizmu kozy gen pająka kodujący białko pajęczej sieci. Teraz mleko genetycznie zmodyfikowanej kozy zawiera białko pająka. Wciąż nie wiadomo, czy możliwe jest otrzymanie z tego białka materiału przypominającego właściwościami pajęczynę. Ale według prasy takie zmiany są w toku

Kolejnym obiecującym kierunkiem są włókna węglowe i nanorurki węglowe. Włókno węglowe jest dziś z powodzeniem stosowane w przemyśle. Nanorurki są około 20 razy mocniejsze, ale technologia wytwarzania tego materiału nie opuściła jeszcze laboratorium. Tabela została zbudowana przy założeniu, że gęstość kabla wykonanego z nanorurek jest taka sama jak gęstość włókna węglowego.

Poniżej znajduje się kilka bardziej egzotycznych sposobów budowy windy kosmicznej:

Przeciwwaga

Przeciwwagę można utworzyć na dwa sposoby - przywiązując ciężki obiekt (na przykład asteroidę, osadę kosmiczną lub dok kosmiczny) poza orbitę geostacjonarną lub wyciągając samą linę na znaczną odległość poza orbitę geostacjonarną. Druga opcja jest interesująca, ponieważ łatwiej jest wystrzelić ładunki na inne planety z końca wydłużonego kabla, ponieważ ma on znaczną prędkość w stosunku do Ziemi.

Moment pędu, prędkość i pochylenie

Prędkość pozioma każdego odcinka kabla wzrasta wraz z wysokością proporcjonalnie do odległości do środka Ziemi, osiągając pierwszą prędkość kosmiczną na orbicie geostacjonarnej. Dlatego podczas podnoszenia ładunku musi on uzyskać dodatkowy moment pędu (prędkość pozioma).

Moment pędu nabywa się w wyniku obrotu Ziemi. Początkowo winda porusza się nieco wolniej niż lina (efekt Coriolisa), tym samym „spowalniając” linę i lekko odchylając ją na zachód. Przy prędkości wznoszenia 200 km/h lina przechyli się o 1 stopień. Pozioma składowa napięcia w niepionowym kablu ciągnie ładunek na bok, przyspieszając go w kierunku wschodnim (patrz wykres) - dzięki temu winda nabiera dodatkowej prędkości. Zgodnie z trzecim prawem Newtona lina w niewielkim stopniu spowalnia Ziemię, a przeciwwaga w znacznie większym stopniu, w wyniku spowolnienia obrotu przeciwwagi lina zacznie owijać się wokół ziemi.

Jednocześnie działanie siły odśrodkowej wymusza powrót kabla do energetycznie korzystnego położenia pionowego [ ], tak aby znajdował się w stanie stabilnej równowagi. Jeśli środek ciężkości windy zawsze znajduje się powyżej orbity geostacjonarnej, niezależnie od prędkości wind, winda nie spadnie.

Zanim ładunek dotrze na orbitę geostacjonarną (GSO), jego moment pędu będzie wystarczający, aby wynieść ładunek na orbitę. Jeżeli ładunek nie zostanie zwolniony z kabla, to zatrzymując się pionowo na poziomie GSO, znajdzie się on w stanie niestabilnej równowagi i przy nieskończenie małym pchnięciu w dół opuści GSO i zacznie spadać na Ziemię pionowo przyspieszanie i zwalnianie w kierunku poziomym. Utrata energii kinetycznej ze składowej poziomej podczas opadania zostanie przeniesiona poprzez kabel na moment pędu obrotu Ziemi, przyspieszając jej obrót. Po wypchnięciu do góry ładunek również opuści GSO, ale w przeciwnym kierunku, to znaczy zacznie wznosić się wzdłuż kabla z przyspieszeniem od Ziemi, osiągając prędkość końcową na końcu kabla. Ponieważ prędkość końcowa zależy od długości kabla, jej wartość można zatem ustawić dowolnie. Należy zauważyć, że przyspieszenie i wzrost energii kinetycznej ładunku podczas podnoszenia, czyli jego rozwijania po spirali, nastąpi na skutek obrotu Ziemi, który będzie zwalniał. Proces ten jest całkowicie odwracalny, to znaczy, jeśli na koniec liny nałożysz obciążenie i zaczniesz go opuszczać, ściskając go spiralnie, moment pędu obrotu Ziemi odpowiednio wzrośnie.

Podczas opuszczania ładunku nastąpi proces odwrotny, przechylając kabel na wschód.

Wystrzel w kosmos

Na końcu kabla, na wysokości 144 000 km, składowa styczna prędkości wyniesie 10,93 km/s, co w zupełności wystarczy, aby opuścić pole grawitacyjne Ziemi i wystrzelić statki na Saturna. Gdyby obiektowi pozwolono swobodnie przesuwać się po górnej części uwięzi, miałby wystarczającą prędkość, aby uciec z Układu Słonecznego. Stanie się tak na skutek przejścia całkowitego momentu pędu kabla (i Ziemi) na prędkość wystrzeliwanego obiektu.

Aby osiągnąć jeszcze większe prędkości, można wydłużyć kabel lub przyspieszyć obciążenie za pomocą elektromagnetyzmu.

Na innych planetach

Windę kosmiczną można zbudować na innych planetach. Co więcej, im mniejsza grawitacja na planecie i im szybciej się ona obraca, tym łatwiej jest przeprowadzić budowę.

Możliwe jest również rozciągnięcie windy kosmicznej pomiędzy dwoma ciałami niebieskimi, które krążą wokół siebie i stale są naprzeciw siebie (na przykład pomiędzy Plutonem a Charonem lub pomiędzy składnikami podwójnej asteroidy (90) Antiope. Ponieważ jednak ich orbity nie są dokładny okrąg, konieczne będzie urządzenie do ciągłej zmiany długości takiej windy. W tym przypadku winda może służyć nie tylko do przenoszenia ładunku w kosmos, ale także do „podróży międzyplanetarnych”.

Budowa

Budowa prowadzona jest ze stacji geostacjonarnej. Jeden koniec schodzi na powierzchnię Ziemi, rozciągnięty siłą grawitacji. Drugi, dla wyważenia, jest w przeciwnym kierunku i jest ciągnięty przez siłę odśrodkową. Oznacza to, że wszystkie materiały na budowę muszą zostać dostarczone na orbitę geostacjonarną w tradycyjny sposób. Oznacza to, że koszt dostarczenia całej windy kosmicznej na orbitę geostacjonarną to cena minimalna projektu.

Oszczędności wynikające z korzystania z windy kosmicznej

Można przypuszczać, że winda kosmiczna znacznie obniży koszty wysyłania ładunku w kosmos. Windy kosmiczne są drogie w budowie, ale ich koszty eksploatacji są niskie, dlatego najlepiej używać ich przez długi czas w przypadku bardzo dużych ilości ładunku. Obecnie rynek uruchamiania ładunków nie jest na tyle duży, aby uzasadniać budowę windy, ale gwałtowna obniżka ceny powinna doprowadzić do rozszerzenia rynku.

Nadal nie ma odpowiedzi na pytanie, czy winda kosmiczna zwróci zainwestowane w nią pieniądze, czy też lepiej będzie je zainwestować w dalszy rozwój technologii rakietowej.

Winda może jednak mieć charakter projektu hybrydowego i oprócz funkcji dostarczania ładunku na orbitę pozostać bazą dla innych programów badawczych i komercyjnych niezwiązanych z transportem.

Osiągnięcia

Od 2005 roku w Stanach Zjednoczonych odbywają się coroczne zawody Space Elevator Games, organizowane przez Fundację Spaceward przy wsparciu NASA. W konkursach tych rozgrywane są dwie kategorie: „najlepszy kabel” i „najlepszy robot (winda)”.

W konkursie dźwigowym robot musi pokonać zadaną odległość, wspinając się po pionowej linie z prędkością nie mniejszą niż ustalona w regulaminie (w konkursie 2007 standardy były następujące: długość liny - 100 m, minimalna prędkość - 2 m/s, którego prędkość musi zostać osiągnięta wynosi 10 m/s). Najlepszym wynikiem w 2007 roku było pokonanie dystansu 100 m ze średnią prędkością 1,8 m/s.

Całkowita pula nagród w konkursie Space Elevator Games w 2009 roku wyniosła 4 miliony dolarów.

W konkursie wytrzymałości liny uczestnicy muszą zaopatrzyć się w dwumetrowy pierścień wykonany z wytrzymałego materiału o wadze nie większej niż 2 gramy, który specjalny montaż sprawdza pod kątem rozerwania. Aby wygrać konkurs, wytrzymałość kabla musi być w tym wskaźniku co najmniej o 50% większa niż próbka już dostępna dla NASA. Jak dotąd najlepszy wynik uzyskał kabel, który wytrzymał obciążenie do 0,72 tony.

W konkursie nie uczestniczy Grupa Liftport, która zasłynęła z roszczeń o wystrzelenie kosmicznej windy w 2018 r. (później przesuniętej na 2031 r.). Liftport prowadzi własne eksperymenty, np. w 2006 roku robotyczny podnośnik wspiął się po mocnej linie naciągniętej za pomocą balonów. Z półtora kilometra wyciągowi udało się pokonać zaledwie 460 metrów. W sierpniu-wrześniu 2012 roku firma uruchomiła w serwisie Kickstarter projekt mający na celu zbiórkę środków na nowe eksperymenty z windą. W zależności od zebranej ilości planowane jest podniesienie robota na odległość 2 lub więcej kilometrów.

Grupa LiftPort ogłosiła także gotowość do budowy eksperymentalnej windy kosmicznej na Księżycu w oparciu o istniejące technologie. Prezes firmy Michael Lane twierdzi, że budowa takiej windy może zająć osiem lat. Uwaga poświęcona projektowi zmusiła firmę do wyznaczenia nowego celu – przygotowania projektu i pozyskania dodatkowych środków na rozpoczęcie studium wykonalności tzw. „księżycowej windy”. Według Lane’a budowa takiej windy potrwa rok i będzie kosztować 3 miliony dolarów. Specjaliści z NASA zwrócili już uwagę na projekt LiftGroup. Michael Lane współpracował z Amerykańską Agencją Kosmiczną przy projekcie windy kosmicznej.

Podobne projekty

Winda kosmiczna nie jest jedynym projektem wykorzystującym tethery do wynoszenia satelitów na orbitę. Jednym z takich projektów jest Orbital Skyhook (hak orbitalny). Skyhook wykorzystuje linę, która nie jest zbyt długa w porównaniu do windy kosmicznej, która znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej i szybko obraca się wokół swojej środkowej części. Dzięki temu jeden koniec liny porusza się względem Ziemi ze stosunkowo małą prędkością i można na nim zawieszać ładunki z samolotów hipersonicznych. Jednocześnie konstrukcja Skyhook działa jak gigantyczne koło zamachowe – akumulator momentu obrotowego i energii kinetycznej. Zaletą projektu Skyhook jest jego wykonalność przy wykorzystaniu istniejących technologii. Wadą jest to, że Skyhook wykorzystuje energię swojego ruchu do wystrzeliwania satelitów, a energię tę trzeba będzie w jakiś sposób uzupełnić.

Projekt Stratosferyczna sieć drapaczy chmur. Projekt to sieć wind orbitalnych, połączonych w sześciokąty, obejmujących całą planetę. Przy przejściu do kolejnych etapów budowy podpory są usuwane, a rama sieci wind służy do budowy na niej osady stratosferycznej. W projekcie przewidziano kilka obszarów siedliskowych.

Winda kosmiczna w różnych pracach

• Książka Roberta Heinleina Friday wykorzystuje kosmiczną windę zwaną „łodygą fasoli”
• W filmie ZSRR Petka in Space z 1972 roku główny bohater wymyśla kosmiczną windę.
• Jedno ze słynnych dzieł Arthura Clarke'a, Fontanny Raju, opiera się na idei kosmicznej windy. Ponadto kosmiczna winda pojawia się w końcowej części jego słynnej tetralogii, Odysei kosmicznej (3001: Ostatnia Odyseja).
• W Star Trek: Voyager, odcinku 3.19, „Rise”, kosmiczna winda pomaga załodze uciec z planety o niebezpiecznej atmosferze.
• Civilization IV ma kosmiczną windę. Tam następuje jeden z późniejszych „Wielkich Cudów”.
• Powieść science fiction Timothy'ego Zahna „Jedwabnik” („Spinneret”, 1985) wspomina o planecie zdolnej do produkcji superfibry. Jedna z ras zainteresowana planetą chciała pozyskać to włókno specjalnie do budowy kosmicznej windy.
• W powieści science fiction Frank Schätzinga „Limit” winda kosmiczna pełni rolę centralnego punktu intryg politycznych w najbliższej przyszłości.
• W dylogii Siergieja Łukjanienki „Gwiazdy – zimne zabawki” jedna z cywilizacji pozaziemskich w procesie handlu międzygwiezdnego dostarczyła na Ziemię supermocne nici, które można wykorzystać do budowy kosmicznej windy. Ale cywilizacje pozaziemskie nalegały, aby używać ich wyłącznie zgodnie z ich przeznaczeniem - aby pomóc podczas porodu.
• W powieści science fiction J. Scalziego „Skazani na zwycięstwo” (eng. Scalzi, John. Old Man's War) systemy wind kosmicznych są aktywnie wykorzystywane na Ziemi, licznych ziemskich koloniach i niektórych planetach innych wysoko rozwiniętych inteligentnych ras do komunikacji z miejsca postoju statków międzygwiezdnych.
• W powieści science fiction „Jutro będzie wieczność” Aleksandra Gromowa fabuła opiera się na fakcie istnienia kosmicznej windy. Istnieją dwa urządzenia - źródło i odbiornik, które za pomocą „wiązki energii” są w stanie wynieść „kabinę” windy na orbitę.
• Powieść science fiction Alastaira Reynoldsa „Miasto Otchłani” szczegółowo opisuje budowę i działanie kosmicznej windy oraz opisuje proces jej zniszczenia (w wyniku ataku terrorystycznego).
• Powieść science fiction Terry'ego Pratchetta Strata przedstawia Linię, niezwykle długą sztuczną cząsteczkę używaną jako winda kosmiczna.
• W powieści science fiction Grahama McNeilla Mechanicum windy kosmiczne są obecne na Marsie i nazywane są Wieżami Ciołkowskiego
• Wspomniany w piosence grupy Zvuki Mu „Elevator to Heaven”.
• Na samym początku gry Sonic Colors można zobaczyć Sonica i Tailsa jadących windą kosmiczną, aby dostać się do Parku Doktora Eggmana.
• W książce Aleksandra Zoricha „Somnambulist 2” z serii Ethnogenesis główny bohater Matvey Gumilyov (po wszczepieniu zastępczej osobowości – Maxim Verkhovtsev, osobisty pilot towarzysza Alfy, szefa „Star Fighters”) podróżuje orbitalną windą.
• W opowiadaniu „Wąż” pisarza science fiction Aleksandra Gromowa bohaterowie korzystają z kosmicznej windy „w drodze” z Księżyca na Ziemię.
• W serii powieści science fiction George'a Martina Podróże Tufa na planecie S'atlem winda orbitalna prowadzi na planetoidę służącą jako port kosmiczny.
• W grze komputerowej

Wiele osób zna biblijną historię o tym, jak ludzie chcieli stać się podobni do Boga i postanowili wznieść wieżę sięgającą nieba. Rozgniewany Pan sprawił, że wszyscy ludzie mówili różnymi językami i budowa została wstrzymana.

Trudno powiedzieć, czy to prawda, czy nie, ale po tysiącach lat ludzkość ponownie pomyślała o możliwości zbudowania superwieży. W końcu, jeśli uda Ci się zbudować konstrukcję o wysokości kilkudziesięciu tysięcy kilometrów, możesz obniżyć koszt dostarczenia ładunku w kosmos niemal tysiąckrotnie! Przestrzeń raz na zawsze przestanie być czymś odległym i nieosiągalnym.

Kochana przestrzeń

Koncepcję windy kosmicznej po raz pierwszy rozważał wielki rosyjski naukowiec Konstantin Ciołkowski. Założył, że jeśli zbudujesz wieżę o wysokości 40 000 kilometrów, siła odśrodkowa naszej planety utrzyma całą konstrukcję, zapobiegając jej upadkowi.

Na pierwszy rzut oka pomysł ten pachnie maniłowizmem, ale pomyślmy logicznie. Obecnie większość masy rakiet stanowi paliwo, które zużywa się na pokonanie grawitacji Ziemi. Oczywiście wpływa to również na cenę premierową. Koszt dostarczenia jednego kilograma ładunku na niską orbitę okołoziemską wynosi około 20 000 dolarów.

Kiedy więc krewni dają dżem astronautom na ISS, możesz być pewien: to najdroższy przysmak na świecie. Nawet królowa Anglii nie może sobie na to pozwolić!

Wystrzelenie jednego wahadłowca kosztowało NASA od 500 do 700 milionów dolarów. Ze względu na problemy amerykańskiej gospodarki kierownictwo NASA było zmuszone zamknąć program promów kosmicznych i zlecić dostarczanie ładunków na ISS prywatnym firmom.

Oprócz problemów gospodarczych są też problemy polityczne. W związku z nieporozumieniami w kwestii ukraińskiej kraje zachodnie wprowadziły wobec Rosji szereg sankcji i ograniczeń. Niestety wpłynęły one również na współpracę w astronautyce. NASA otrzymała rozkaz od rządu USA o zamrożeniu wszystkich wspólnych projektów, z wyjątkiem ISS. W odpowiedzi wicepremier Dmitrij Rogozin powiedział, że Rosja nie jest zainteresowana udziałem w projekcie ISS po 2020 roku i zamierza przejść na inne cele, takie jak utworzenie stałej bazy naukowej na Księżycu i załogowy lot na Marsa.

Najprawdopodobniej Rosja zrobi to wspólnie z Chinami, Indiami i być może Brazylią. Należy zauważyć: Rosja już zamierzała zakończyć prace nad projektem, a zachodnie sankcje po prostu przyspieszyły ten proces.

Pomimo tak ambitnych planów wszystko może pozostać na papierze, chyba że zostanie opracowany skuteczniejszy i tańszy sposób dostarczania ładunków poza atmosferę ziemską. Na budowę tego samego ISS wydano łącznie ponad 100 miliardów dolarów! Aż strach wyobrazić sobie, ilu „zielonych” potrzeba, aby stworzyć stację na Księżycu.

Winda kosmiczna mogłaby być idealnym rozwiązaniem tego problemu. Gdy winda zacznie działać, koszty wysyłki mogą spaść do dwóch dolarów za kilogram. Ale najpierw będziesz musiał dokładnie przemyśleć, jak go zbudować.

Margines bezpieczeństwa

W 1959 roku inżynier z Leningradu Jurij Nikołajewicz Artsutanov opracował pierwszą działającą wersję windy kosmicznej. Ponieważ ze względu na grawitację naszej planety nie da się zbudować windy od dołu do góry, zaproponował rozwiązanie odwrotne – budowanie od góry do dołu. W tym celu należało wystrzelić specjalnego satelitę na orbitę geostacjonarną (około 36 000 kilometrów), gdzie musiał zająć pozycję nad pewnym punktem na równiku ziemskim. Następnie rozpocznij montaż kabli na satelicie i stopniowo opuszczaj je w stronę powierzchni planety. Sam satelita pełnił także rolę przeciwwagi, stale utrzymując kable w napięciu.

Opinia publiczna mogła szczegółowo zapoznać się z tą ideą, gdy w 1960 r. Komsomolskaja Prawda opublikowała wywiad z Artsutanowem. Wywiad opublikowały także zachodnie media, po czym cały świat ogarnęła „gorączka windowa”. Szczególnie gorliwie malowali pisarze science fiction, malując różowe obrazy przyszłości, których nieodzownym atrybutem była kosmiczna winda.

Wszyscy eksperci badający możliwość stworzenia windy zgadzają się, że główną przeszkodą w realizacji tego planu jest brak wystarczająco mocnego materiału na kable. Według obliczeń ten hipotetyczny materiał powinien wytrzymać napięcie 120 gigapaskali, tj. ponad 100 000 kilogramów na metr kwadratowy!

Wytrzymałość stali wynosi około 2 gigapaskali, dla szczególnie mocnych opcji jest to maksymalnie 5 gigapaskali, dla włókna kwarcowego nieco powyżej 20. Jest to po prostu potwornie niskie. Rodzi się odwieczne pytanie: co robić? Rozwijaj nanotechnologię. Najbardziej obiecującym kandydatem na rolę liny windy mogą być nanorurki węglowe. Według obliczeń ich wytrzymałość powinna być znacznie wyższa niż minimum 120 gigapaskali.

Jak dotąd najsilniejsza próbka była w stanie wytrzymać naprężenie o wartości 52 gigapaskali, ale w większości pozostałych przypadków doszło do pęknięcia w zakresie od 30 do 50 gigapaskali. W trakcie długich badań i eksperymentów specjalistom z Uniwersytetu Południowej Kalifornii udało się osiągnąć niespotykany wynik: ich lampa była w stanie wytrzymać napięcie 98,9 gigapaskali!

Niestety był to jednorazowy sukces, a z nanorurkami węglowymi wiąże się inny poważny problem. Nicolas Pugno, naukowiec z Politechniki w Turynie, doszedł do rozczarowujących wniosków. Okazuje się, że nawet w wyniku przemieszczenia jednego atomu w strukturze rurek węglowych wytrzymałość określonego obszaru może gwałtownie spaść o 30%. A wszystko to pomimo tego, że najdłuższa otrzymana do tej pory próbka nanorurki ma zaledwie dwa centymetry. A jeśli wziąć pod uwagę fakt, że długość kabla powinna wynosić prawie 40 000 kilometrów, zadanie wydaje się po prostu niemożliwe.

Gruz i burze

Kolejny bardzo poważny problem związany jest ze śmieciami kosmicznymi. Kiedy ludzkość osiedliła się na niskiej orbicie okołoziemskiej, rozpoczęła jedną ze swoich najbardziej ulubionych rozrywek - zaśmiecanie otaczającej przestrzeni produktami swojej życiowej działalności. Na samym początku jakoś szczególnie się tym nie martwiliśmy. „W końcu przestrzeń jest nieskończona! – rozumowaliśmy. „Wyrzuć kartkę papieru, a ona zacznie odkrywać ogrom Wszechświata!”

W tym miejscu popełniliśmy błąd. Wszystkie szczątki i szczątki samolotów są skazane na okrążenie Ziemi na zawsze, przechwycone przez jej potężne pole grawitacyjne. Nie trzeba inżyniera, aby dowiedzieć się, co by się stało, gdyby jeden z tych śmieci zderzył się z kablem. Dlatego tysiące badaczy z całego świata głowią się nad kwestią wyeliminowania składowiska znajdującego się w pobliżu Ziemi.

Nie do końca jasna jest także sytuacja z podstawą windy na powierzchni planety. Początkowo planowano utworzenie stacjonarnej bazy na równiku, aby zapewnić synchronizację z satelitą geostacjonarnym. Nie da się jednak uniknąć szkodliwego wpływu huraganów i innych klęsk żywiołowych na windę.

Wtedy pojawił się pomysł przymocowania bazy do pływającej platformy, która mogłaby manewrować i „unikać” burz. Ale w tym przypadku operatorzy na orbicie i na platformie będą zmuszeni wykonywać wszystkie ruchy z chirurgiczną precyzją i absolutną synchronizacją, w przeciwnym razie cała konstrukcja pójdzie do piekła.

Głowa do góry!

Pomimo wszystkich trudności i przeszkód, jakie czyhają na naszej ciernistej drodze do gwiazd, nie powinniśmy zwieszać nosa i wrzucać tego bez wątpienia wyjątkowego projektu na dalszy plan. Winda kosmiczna nie jest luksusem, ale rzeczą istotną.

Bez tego kolonizacja bliskiego kosmosu stanie się przedsięwzięciem niezwykle pracochłonnym, kosztownym i może zająć wiele lat. Są oczywiście propozycje opracowania technologii antygrawitacyjnych, ale to zbyt odległa perspektywa, a winda będzie potrzebna w ciągu najbliższych 20-30 lat.

Winda jest niezbędna nie tylko do podnoszenia i opuszczania ładunków, ale także jako „mega-zawiesie”. Za jego pomocą możliwe jest wystrzelenie statków kosmicznych w przestrzeń międzyplanetarną bez wydawania ogromnych ilości tak cennego paliwa, które w przeciwnym razie mogłoby zostać wykorzystane do przyspieszenia statku. Szczególnie interesujący jest pomysł wykorzystania windy do oczyszczenia Ziemi z odpadów niebezpiecznych.

Pomysł windy kosmicznej od dawna zawładnął świadomością pisarzy science fiction i stał się przedmiotem faktycznych studiów wykonalności prowadzonych przez NASA i inne agencje. Wśród inżynierów kosmicznych panuje opinia, że ​​jest to bardzo atrakcyjny pomysł. Jednak ogromna złożoność związana z tworzeniem windy kosmicznej jest poza zasięgiem dzisiejszych technologii i materiałów.

Jednak dwóch badaczy - matematyk i inżynier mechanik z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w USA, sugeruje, że stworzenie windy w najbliższej przyszłości jest całkiem możliwe. Jeśli jego twórcy wykorzystają wiedzę z biologii. I czy uda im się zbudować autonomiczne boty naprawcze dla projektu.

„Proponujemy projekt megastruktury, który nie tylko pozwala na awarię jej części składowych. Ale będzie też wyposażony w mechanizm samonaprawy, który umożliwi wymianę uszkodzonych elementów” – piszą.

„Dzięki temu konstrukcje będą mogły działać pod znacznie większymi obciążeniami bez naruszania ich integralności, co z kolei sprawi, że megastruktury zbudowane z istniejących materiałów staną się rzeczywistością”.

Te artykuły mogą Ci się spodobać:

• 
• 
• 
• 

Dziś, aby polecieć w kosmos, trzeba odbyć niebezpieczną podróż rakietą. Aby zostać przyjętym w kosmos, trzeba mieć dobre zdrowie, mocne nerwy i dużo pieniędzy.

Naukowcy z NASA i LiftPort Inc. proponują uproszczenie wystrzeliwania dużych obiektów na orbitę za pomocą systemu, który nazywają „kosmiczną windą”.

Co to w ogóle jest?

Oto jak dr Bradley Edwards wyjaśnia koncepcję windy kosmicznej w raporcie NIAC:

„Winda kosmiczna to wstęga, której jeden koniec jest przymocowany do powierzchni Ziemi, a drugi znajduje się na geosynchronicznej orbicie w przestrzeni kosmicznej (na wysokości 100 000 km). Przyciąganie grawitacyjne dolnego końca taśmy jest kompensowane przez siłę wywołaną przyspieszeniem dośrodkowym górnego końca. W ten sposób taśma jest stale napięta. Zmieniając długość taśmy, można uzyskać różne orbity. Kapsuła kosmiczna zawierająca ładunek będzie przemieszczać się po pasie. Początkowe wystrzelenie kapsuły będzie wymagało użycia siły, ale gdy tylko zbliży się do stacji końcowej, jej prędkość wzrośnie w wyniku przyspieszenia dośrodkowego całego układu. Na stacji końcowej, w razie potrzeby, kapsuła jest odłączana od windy i wyjeżdża na otwartą przestrzeń. Prędkość kapsuły wyniesie 11 km/s. Ta prędkość wystarczy, aby rozpocząć podróż na Marsa i inne planety. Tym samym koszty wystrzelenia kapsuły będą dopiero na początku jej podróży na orbitę. Zejście zostanie przeprowadzone w odwrotnej kolejności – pod koniec opadania kapsuła zostanie przyspieszona przez ziemskie pole grawitacyjne. Istnieje możliwość wykorzystania windy kosmicznej jako „platformy startowej” dla statków kosmicznych wystrzeliwanych na inne planety, satelity i asteroidy (Mars, Wenus, Księżyc). Pomoże to obniżyć koszty związane z tradycyjnym wystrzeleniem rakiet chemicznych możliwa jest także budowa windy o udźwigu do 100 ton, która umożliwi budowę dużych kolonii i stacji orbitalnych na orbicie.”

Ryż. 1. Winda kosmiczna firmy LiftPort Inc.

Oczywiście po zapoznaniu się z tym projektem pojawia się wiele wątpliwych pytań. Firma LiftPort Inc. zawiera listę najczęściej zadawanych pytań i odpowiedzi na nie.

Jak zamierzasz utrzymać stały moment pędu?

W przeważającej części polegamy w tym na Ziemi. Jednakże zapewniliśmy ciężkie „kotwice” na obu końcach windy, aby zwiększyć bezwładność systemu i w ten sposób utrzymać go w równowadze.

Co się stanie, jeśli taśma się zerwie?

Na początek zaprojektowana taśma będzie dwukrotnie sztywniejsza niż to konieczne. Warunki pogodowe w lokalizacji wybranej dla kosmicznej windy wykluczą możliwość występowania huraganów i wyładowań atmosferycznych. Najprawdopodobniej stacja wind będzie zlokalizowana w oceanie. Ale co się stanie, jeśli taśma się zerwie? Większość taśmy wyleci w przestrzeń kosmiczną, a część spali się z powodu dużej prędkości lotu w atmosferze. Dolna część taśmy wpadnie do oceanu. Czy taśma i jej niespalone pozostałości w atmosferze zanieczyszczą ocean? Jest to mało prawdopodobne, gdyż waga kilometra taśmy wynosi 7,5 kg. Podczas upadku z wysokości taśma nie rozwinie większej prędkości niż otwarta, spadająca gazeta. Zewnętrzny obserwator najprawdopodobniej dostrzeże jedynie jasny pasek na całym niebie (od spalonej taśmy) i tyle. Oczywiście kawałki taśmy pozostaną zawieszone w powietrzu przez długi czas. Największe zagrożenie stwarzają przewożone towary, które utraciły kontakt z windą. Ładunki, które dotrą na orbity, pozostaną na orbitach. Ładunki, które dopiero zaczęły się poruszać, spadną. Część ładunku osiągająca prędkość 11 km/s wyleci w przestrzeń kosmiczną.

Czy na windę będą miały wpływ niekorzystne warunki atmosferyczne?

Czy wiatr będzie problemem na dużych wysokościach? Modelowanie matematyczne wykazało, że zaproponowany w konstrukcji windy pas pęknie przy prędkości 72 m/s, tj. z wiatrem o sile 5 lub huraganem. Proponowana lokalizacja windy (na platformie w oceanie) nie będzie znajdować się w obszarze silnych wiatrów lub huraganów.

Ryż. 2. Rodzaj stacji bazowych (naziemna i kosmiczna)

Czy taśma będzie wytwarzać prąd elektryczny na skutek różnicy potencjałów? Czy wstęga o długości 100 000 km stwarzałaby zagrożenie elektryczne?

Problem ten ma kilka aspektów. Prąd elektryczny może płynąć wzdłuż pasa windy kosmicznej tylko dzięki: 1) właściwościom elektrycznym atmosfery ziemskiej; 2) pompowanie plazmy kosmicznej przez windę; 3) ciągłe przekraczanie pól magnetycznych Ziemi przez windę.

1) Atmosfera ziemska zawiera obszary różnych ładunków, które są w ciągłym ruchu. Mogą dać różnicę potencjałów, ale tylko na krótkich dystansach. W przypadku burzy i przemieszczania się ładunków na duże odległości istnieje ryzyko, że piorun uszkodzi taśmę windy, jednak jak wspomniano powyżej, projektanci będą starali się wybrać lokalizację stacji bazowej w taki sposób, aby wykluczyć możliwość wystąpienia burzy. Stacja bazowa będzie zlokalizowana na statku, dzięki czemu winda będzie „mobilna” i w razie potrzeby będzie mogła się poruszać, aby uniknąć burzy.

2) Ładunki związane z plazmą kosmiczną można odbierać na górnej stacji windy. Jednak prąd przez nie generowany jest na tyle mały, że nie jest porównywalny z prądem uzyskiwanym z podłączenia zwykłej baterii do przeciwległych końców listwy. Niewielka liczba ładunków pozwala zignorować to niebezpieczeństwo.

3) Kiedy przewodnik przecina pole magnetyczne, wytwarza się w nim prąd elektryczny. W naszym przypadku taśma jest nieruchoma względem ziemskiego pola magnetycznego, a prąd elektryczny wytwarzany w taśmie będzie bardzo mały, więc i to niebezpieczeństwo można pominąć. W nowoczesnych wieżach telewizyjnych prąd elektryczny wytwarzany przez ziemskie pola magnetyczne jest praktycznie nieobecny.

Czy różne przedmioty dotkną taśmy?

Czy śmieci kosmiczne i satelity będą problemem? Poważnym problemem będą obiekty kosmiczne zlokalizowane na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Aby winda nie kolidowała z różnymi obiektami, zapewniony zostanie aktywny system omijania przeszkód. Średnio będziesz musiał unikać różnych obiektów raz na 14 godzin. Aby zbudować system odchylający, konieczne jest opracowanie systemu śledzenia obiektów działającego z dokładnością do 1 centymetra. Opracowanie takiego systemu jest częścią planu badawczego LiftPort.

Istnieje kilka koncepcji budowy windy kosmicznej. Niektórzy proponują przymocowanie wolnego końca taśmy do asteroidy. Rozwiązuje to problem przeciwwagi i wydobywania minerałów z asteroidy. Niektóre projekty proponują rozciągnięcie kabla o średnicy od 10 do 30 metrów. Jak twierdzą eksperci z LiftPort, jest to po prostu niemożliwe do wdrożenia.

Ryż. 3. Jeden z projektów windy kosmicznej

Co ma z tym wspólnego nanotechnologia?

To prawda, że ​​gdyby nie szybki rozwój nanotechnologii i odkrycie nanorurek, koncepcja windy kosmicznej nie wyszłaby poza science fiction. Trzeba powiedzieć, że pomysł kosmicznej windy ma ponad sto lat. Po raz pierwszy Konstantin Ciołkowski mówił o tego rodzaju windzie w 1895 roku. Twórca współczesnej kosmonautyki zaproponował zbudowanie wieży o wysokości tysięcy kilometrów, która miała być ufortyfikowana na jakimś firmamencie na niskiej orbicie okołoziemskiej. Najmocniejszym materiałem w tamtym czasie była stal, ale była ona zbyt ciężka, aby zbudować „wieżę”.

Jednościenne nanorurki węglowe, wynalezione w 1991 roku, są wystarczająco mocne, aby służyć jako rdzeń pasów windowych. Są 100 razy mocniejsze od stali. Teoretycznie są 3–5 razy mocniejsze niż to, co potrzebne do zbudowania windy.

Ryż. 4. Wykres wytrzymałości nanorurek w porównaniu ze stalą o dużej wytrzymałości

To prawda, że ​​najdłuższe wyprodukowane nanorurki mają zaledwie kilka centymetrów długości. A to nawet nie jest kilometr, a co dopiero 100 000 kilometrów.

Ale absolutnie nie ma potrzeby wykonywania całej wstęgi o długości 100 000 km ze stałych nanorurek. Poszczególne frakcje składające się z nanorurek o długości do 2 centymetrów będą miały taką samą wytrzymałość na rozciąganie jak długie. To prawda, że ​​​​badacze LiftPort próbują znaleźć metody łączenia frakcji w dłuższe paski bez utraty wytrzymałości. Według nich taśma będzie miała strukturę polimerową z wtrąceniami nanorurek. W przypadku pasa windy kosmicznej diamentoid byłby materiałem uniwersalnym. Będzie charakteryzował się większą wytrzymałością, ale znowu nie ma skutecznych metod pozyskiwania i masowej produkcji materiałów diamentowych.

Firma jest dość optymistyczna, gdyż ostatnio poznano nowe technologie w produkcji nanorurek. W ten sposób naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge opracowali metodę formowania przędzy z długich włókien składających się z nanorurek. Alan Windle i jego koledzy z Cambridge wykorzystali do produkcji przędzy świeżo przygotowane nanorurki.

Materiał wyjściowy – nanorurki – poddaje się działaniu etanolu, który następnie służy jako źródło węgla, następnie dodaje się katalizator (ferrocen) i kolejny odczynnik – tiofen. Mieszaninę ładuje się do gorącego pieca, do którego stale dostarczany jest wodór. Produkt otrzymuje się w postaci splątanych włókien, wyglądem przypominającym watę cukrową. Włókna te są następnie nawijane na obracające się pręty, w wyniku czego powstają skręcone włókna.

Naukowcy przyznają, że powstał dopiero prototyp nowej technologii. A wytrzymałość powstałego włókna nie jest jeszcze imponująca - niewiele różni się od wytrzymałości tradycyjnych włókien. Widoczne są już jednak różne sposoby na zwiększenie wytrzymałości, na przykład poprzez ustawienie rurek węglowych w tym samym kierunku. Jeśli wytrzymałość uda się zwiększyć 10-krotnie, wówczas wartość ta będzie zbliżona do wytrzymałości włókien węglowych, a sama produkcja włókna może okazać się tańsza ze względu na zastosowanie tańszych komponentów. Nie jest jeszcze jasne, czy tą metodą uda się stworzyć linę, której wytrzymałość na rozciąganie będzie porównywalna z wytrzymałością samych nanorurek. Ale jeśli uda się to zrobić, firma LiftPort będzie miała szansę skrócić czas budowy windy.

Ryż. 5. Prototyp modelu kapsuły windy

W 2000 roku dr Brad Edwards opublikował raport stwierdzający, że zakończono wstępne badania nad budową windy kosmicznej. Następnie Michel Lane założył w Seattle firmę HighLift Systems, której NASA przekazała fundusze na rozwój i budowę windy kosmicznej. Według LiftPort Inc. kosmiczna winda zostanie zbudowana, przetestowana i uruchomiona za 15 lat. W ciągu pierwszych sześciu lat firma pozyska inwestycje, od szóstego do dziesiątego roku opracuje projekt windy, a w pozostałych latach nastąpi faktyczna budowa.

Tutaj można znaleźć film w formacie Real Player prezentujący jedną z koncepcji windy kosmicznej (5 MB): http://wid.ap.org/…/elevator.rm

ponieważ ci ludzie, którzy o tej windzie pisali (mam na myśli LiftPort Inc., autorów oryginalnej publikacji, tłumaczenia czy kompilacji - nie wiem, czyj „wkład” jest tu większy) nie próbowali oszacować na papierze skuteczności tej windy windy, spróbuj zastosować znane wzory, weź kilka prostych całek (lub zbuduj wykresy). W sumie chociaż dla siebie (a nie nano-manekiny) przetłumaczcie tekst na liczby, bo łatwiej jest popełnić błąd w zeznaniach niż w obliczeniach... Zakładam, że gdzieś może się znajdować normalny model windy, ale na pewno a nie to, co proponuje się w tym artykule. Niektóre stwierdzenia zawarte w tym poście po prostu nie przeszły podstawowej analizy. Jeśli mam czas, mogę zapisać wątpliwe aspekty artykułu we wzorach i wykresach. Po prostu teraz, gdy jestem w podróży służbowej, trudno jest pisać tekst bez rosyjskiej klawiatury (mam już połowę). Ale tekst wystarczy, bo... Format dla „manekinów” pozostanie, ale tekst jest kompletny, więc można to sprawdzić, może gdzieś się mylę. Tekst pisany wraz z analizą „windy” z tej notatki zamieszczę gdzieś w formie pliku Word.

Zbudują, ale kiedy?.. dożyjemy tego wydarzenia? A swoją drogą model windy wykonanej z jednej rury z przeciwwagą nie budzi we mnie zaufania. Boję się nawet wyobrazić, co się stanie, gdy górna część tuby zderzy się z innym obiektem (asteroidą). Konieczne są dodatkowe mocowania, podobne do mocowań do wysokich wież lub żurawi bomowych (3-4 sztuki).

Początkowe wystrzelenie kapsuły będzie wymagało użycia siły, ale gdy tylko zbliży się do stacji końcowej, jej prędkość wzrośnie w wyniku przyspieszenia dośrodkowego całego układu.

Coś w rodzaju populistycznego sformułowania. W zasadzie to prawda, ale siła odśrodkowa przewyższa grawitację tylko powyżej orbity geostacjonarnej. A wystrzelenie na tę wysokość będzie wymagało ponad 80% energii potrzebnej do wystrzelenia w nieskończenie odległy punkt. Autorzy nie wskazują też, gdzie wykorzystują siłę Coriolisa. Ale jest już jasne, że będą wydobywać minerały z asteroid, co jest bardzo „ważnym” faktem dla windy.