Ilustrația unui artist a unui sistem masiv de transport de lifturi spațiale. Viitoarele versiuni ale tehnologiei s-ar putea fixa într-o zi.
(Imagine: © Japonia Space Elevator Association)
Ascensoarele spațiale pentru transportul pasagerilor și încărcăturile către și de pe orbită ar putea fi construite folosind materiale existente, dacă tehnologia se inspiră din biologie pentru a se repara atunci când este nevoie, constată un nou studiu.
În teorie, un elevator spațial este format dintr-un cablu sau un pachet de cabluri care se extind mii de kilometri până la un contragreutate în spațiu. Rotația Pământului va menține cablul tăiat, iar vehiculele alpiniste s-ar feri în sus și în jos prin cablu la viteza unui tren.
Plimbarea cu un elevator spațial ar putea dura câteva zile. Cu toate acestea, odată construit un elevator spațial, o călătorie în spațiu pe tehnologie ar putea fi mult mai ieftină și mai sigură decât pe o rachetă. Tehnologia elevatorului spațial este acum testată în viața reală în experimentul japonez STARS-Me (scurt pentru Space Tethered Autonom Robotic Satellite-Mini Ascensor), care a ajuns la Stația Spațială Internațională pe 27 septembrie la bordul navei spațiale robotizate HTV-7 din Japonia. .
Conceptul de ascensor asemănător fațetului în spațiu datează dintr-un „experiment gândit” din 1895 de la pionierul spațial rus Konstantin Tsiolkovski. De atunci, astfel de „megastructuri” au apărut adesea în science-fiction. Problema cheie în crearea ascensoarelor spațiale este construirea unui cablu suficient de puternic pentru a rezista forțelor extraordinare pe care le-ar întâmpina. ['Pilonul către cer': un întrebare și un elevator spațial cu autorul William Forstchen]
O alegere naturală pentru construirea unui cablu de ascensor spațial sunt conductele de carbon numai nanometre sau miliarde de metri lățime. Cercetările anterioare au descoperit că astfel de nanotuburi de carbon se pot dovedi de 100 de ori mai puternice decât oțelul la o șesime din greutate.
Cu toate acestea, în prezent, oamenii de știință pot face nanotuburi de carbon doar de aproximativ 21 de centimetri (55 centimetri) lungime cel mult. O alternativă este utilizarea compozitelor încărcate cu nanotuburi de carbon, dar acestea nu sunt suficient de puternice de la sine.
Acum, cercetătorii au sugerat că inspirația din biologie poate ajuta inginerii să construiască ascensoare spațiale folosind materiale existente. "Sperăm că acest lucru va inspira pe cineva să încerce să construiască ascensorul spațial", a declarat pentru Space.com co-autorul studiului Sean Sun, inginer mecanic la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore.
Inspiratie bio-elevator
Oamenii de știință au remarcat că, atunci când inginerii proiectează structuri, acestea necesită adesea ca materialele pentru aceste structuri să funcționeze la doar jumătate din rezistența lor la tracțiune maximă, sau mai puțin decât aceasta. Acest criteriu limitează șansele ca structurile să nu reușească, deoarece le oferă libertatea de a gestiona variații ale rezistenței materiale sau a circumstanțelor neprevăzute. [Vom înceta vreodată să mai folosim rachete pentru a atinge spațiul?]
În schimb, la om, tendonul lui Achile rezistă în mod obișnuit la eforturi mecanice foarte apropiate de acesta
rezistența la tracțiune finală. Biologia poate împinge materialele la limitele lor din cauza mecanismelor de reparație continuă, au spus cercetătorii.
„Cu auto-reparații, structurile de inginerie pot fi proiectate diferit și mai solid”, a spus Sun.
De exemplu, motorul care conduce flagelul asemănător cu biciul pe care multe bacterii îl utilizează pentru propulsie "se învârte la aproximativ 10.000 rpm [rotații pe minut], dar, de asemenea, repara activ și transformă toate componentele sale pe scările de timp ale minutelor". A spus Sun. "Este ca și cum ai conduce pe drum cu 100 km / 160 km / h în timp ce îți scoți motoarele și transmisia pentru a le înlocui!"
Cercetătorii au dezvoltat un cadru matematic pentru a analiza cât de mult poate dura un elevator spațial dacă o parte a legăturii sale a avut rupturi aleatoriu, dar megastructura a avut o auto-reparare
mecanism. Cercetătorii au descoperit că un elevator de spațiu extrem de fiabil a fost posibil folosind materiale existente în prezent dacă a suferit rate de reparații moderate, cum ar fi roboții.
De exemplu, având în vedere fibra sintetică comercială cunoscută sub denumirea de M5, "este posibilă o legătură cu masa de 4 miliarde de tone", a spus Sun. "Aceasta este de aproximativ 10.000 de ori masa celei mai înalte clădiri din lume, Burj Khalifa. Mai realist, ceva ca un compozit-nanotub de carbon va face treaba."
Soarele și autorul principal al studiului, Dan Popescu, student la doctorat la Universitatea Johns Hopkins, și-a detaliat concluziile lor miercuri (17 octombrie) în Journal of the Royal Society Interface.
