Come funzionerebbe un ascensore spaziale

Un elevatore spaziale è un sistema di trasporto proposto che collega la superficie terrestre allo spazio. L'ascensore consentirebbe ai veicoli di viaggiare in orbita o nello spazio senza l'uso di razzi. Mentre il viaggio in ascensore non sarebbe più veloce del viaggio in razzo, sarebbe molto meno costoso e potrebbe essere utilizzato continuamente per trasportare merci e possibilmente passeggeri.

Konstantin Tsiolkovsky descrisse per la prima volta un ascensore spaziale nel 1895. Tsiolkovksy propose di costruire una torre dalla superficie fino all'orbita geostazionaria, costruendo essenzialmente un edificio incredibilmente alto. Il problema con la sua idea era che la struttura sarebbe stata schiacciata da tutti il peso Oltre a questo. I concetti moderni di elevatori spaziali si basano su un principio diverso: la tensione. L'ascensore sarebbe stato costruito usando un cavo attaccato ad un'estremità alla superficie terrestre e ad un massiccio contrappeso all'altra estremità, sopra l'orbita geostazionaria (35.786 km).

Mentre un normale ascensore utilizza cavi mobili per tirare su e giù una piattaforma, l'ascensore spaziale lo farebbe fare affidamento su dispositivi chiamati crawler, arrampicatori o sollevatori che viaggiano lungo un cavo fisso o nastro. In altre parole, l'ascensore si sposterebbe sul cavo. Gli scalatori multipli dovrebbero viaggiare in entrambe le direzioni per compensare le vibrazioni della forza di Coriolis che agisce sul loro movimento.

L'impostazione per l'ascensore sarebbe qualcosa del genere: una stazione enorme, un asteroide catturato o un gruppo di scalatori sarebbero posizionati più in alto dell'orbita geostazionaria. Poiché la tensione sul cavo sarebbe al massimo nella posizione orbitale, il cavo sarebbe più spesso lì, rastremandosi verso la superficie terrestre. Molto probabilmente, il cavo verrebbe distribuito dallo spazio o costruito in più sezioni, spostandosi verso terra. Gli scalatori si muovevano su e giù per il cavo su rulli, tenuti in posizione dall'attrito. L'energia potrebbe essere fornita dalla tecnologia esistente, come il trasferimento di energia wireless, l'energia solare e / o l'energia nucleare immagazzinata. Il punto di connessione in superficie potrebbe essere una piattaforma mobile nell'oceano, che offre sicurezza per l'ascensore e flessibilità per evitare ostacoli.

Viaggiare su un ascensore spaziale non sarebbe veloce! Il tempo di viaggio da un'estremità all'altra dovrebbe variare da alcuni giorni a un mese. Per mettere la distanza in prospettiva, se l'arrampicatore si spostava a 300 km / ora (190 mph), ci sarebbero voluti cinque giorni per raggiungere l'orbita geosincrona. Poiché gli scalatori devono lavorare in concerto con gli altri sul cavo per renderlo stabile, è probabile che i progressi sarebbero molto più lenti.

Il più grande ostacolo alla costruzione di un ascensore spaziale è la mancanza di un materiale sufficientemente alto resistenza alla trazione e elasticità e abbastanza basso densità per costruire il cavo o il nastro. Finora, i materiali più resistenti per il cavo sarebbero i nanotreads diamantati (sintetizzati per la prima volta nel 2014) o nanotubuli di carbonio. Questi materiali devono ancora essere sintetizzati in base alla lunghezza o alla resistenza alla trazione. Il legami chimici covalenti il collegamento di atomi di carbonio in nanotubi di carbonio o di diamante può sopportare tanta sollecitazione prima di decomprimersi o lacerarsi. Gli scienziati calcolano la tensione che i legami possono sostenere, confermando che mentre un giorno potrebbe essere possibile costruire un nastro abbastanza lungo da si estende dalla Terra all'orbita geostazionaria, non sarebbe in grado di sostenere ulteriori stress dall'ambiente, dalle vibrazioni e dagli scalatori.

Le vibrazioni e le oscillazioni sono una seria considerazione. Il cavo sarebbe suscettibile alla pressione di il vento solare, armoniche (cioè come una corda di violino davvero lunga), fulmini e oscillazioni dalla forza di Coriolis. Una soluzione sarebbe quella di controllare il movimento dei cingoli per compensare alcuni degli effetti.

Un altro problema è che lo spazio tra l'orbita geostazionaria e la superficie terrestre è disseminato di rifiuti spaziali e detriti. Le soluzioni includono la pulizia dello spazio vicino alla Terra o la capacità del contrappeso orbitale di schivare gli ostacoli.

Altri problemi includono corrosione, impatti di micrometeorite e effetti delle fasce di radiazione Van Allen (un problema sia per i materiali che per gli organismi).

L'entità delle sfide unita allo sviluppo di missili riutilizzabili, come quelli sviluppati da SpaceX, hanno diminuito l'interesse per gli elevatori spaziali, ma ciò non significa che l'idea dell'ascensore sia morto.

Un materiale adatto per un ascensore spaziale basato sulla Terra deve ancora essere sviluppato, ma i materiali esistenti sono abbastanza forti da supportare un ascensore spaziale sulla Luna, altre lune, Marte o asteroidi. Marte ha circa un terzo della gravità della Terra, ma ruota all'incirca alla stessa velocità, quindi un elevatore spaziale marziano sarebbe molto più corto di quello costruito sulla Terra. Un ascensore su Marte dovrebbe affrontare l'orbita bassa di la luna Phobos, che interseca regolarmente l'equatore marziano. La complicazione per un elevatore lunare, d'altra parte, è che la Luna non ruota abbastanza velocemente da offrire un punto di orbita stazionario. Tuttavia, i punti lagrangiani potrebbe essere usato invece. Anche se un ascensore lunare sarebbe lungo 50.000 km sul lato vicino della Luna e ancora più lungo sul lato opposto, la gravità inferiore rende possibile la costruzione. Un ascensore marziano potrebbe fornire trasporto in corso al di fuori del pozzo di gravità del pianeta, mentre un ascensore lunare potrebbe essere utilizzato per inviare materiali dalla Luna in una posizione facilmente raggiungibile dalla Terra.

Numerose aziende hanno proposto piani per ascensori spaziali. Gli studi di fattibilità indicano che un ascensore non sarà costruito fino a quando (a) non viene scoperto un materiale che può supportare la tensione di un ascensore terrestre o (b) c'è bisogno di un ascensore sulla Luna o su Marte. Sebbene sia probabile che le condizioni saranno soddisfatte nel 21 ° secolo, aggiungere un passaggio in ascensore spaziale alla tua lista dei desideri potrebbe essere prematuro.

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