U 21. stoljeću dizala više nisu samo mehanizmi koji podižu teret na određenu visinu. Sa povećanjem brzine i kapaciteta, liftovi postaju sve više vozila.

Primjer je japanski automobilski gigant Mitsubishi. Njegovi inženjeri razvili su dizalo koje se može uspinjati brzinom od 60 km / h. Ali kao što ćete sada vidjeti, ovo nije granica.

Naravno, takvi liftovi su dizajnirani za najviše zgrade na svijetu - nebodere. I nije važno u kojoj se zemlji zgrada nalazi, važno je da lift radi. A kako drugačije možete podići ljude na visinu od 50 spratova? A sa 100? Ako brzina uspona ostane ista, vrijeme će teći nevjerojatno sporo. Stoga se kapacitet liftova povećava svakim danom.

Najbolji u ovom poslu su Japanci. Razmišljajući, Obayashi Corporation je objavila da su neboderi daleko od granice za to. Inženjeri kompanije stvaraju lift u svemir. Vrijeme stvaranja - oko 40 godina. Najverovatnije će grandiozna izgradnja biti završena do 2050.

Planirano je da kabina lifta bude što prostranija kako bi se podiglo nekoliko desetina ljudi. Ljudi će se uzdizati sve dok ne budu u svemiru. Tehnološki je moguće. Uostalom, inženjeri iz Japana razvili su poseban kabel od ugljikovih nanocijevi. Ovaj materijal je gotovo dvadeset puta jači i jači od najtrajnijeg čelika na svijetu, o tome možete gledati dokumentarne filmove. Štoviše, dizalo će se dizati brzinom od 200 km / h, što znači da će za tjedan dana doseći visinu od 36 tisuća kilometara.

Teško je reći ko će izdvojiti novac za takav projekat. Uostalom, razvoj svemirskog lifta trajao je dugi niz godina, počevši od teorija o tome - početkom 20. stoljeća.

Obično takve ambiciozne projekte zaposlenici NASA -e uzimaju u svoje ruke, ali sada, poput Sjedinjenih Država u cjelini, imaju velikih ekonomskih problema.

Hoće li Japanci uspjeti pokrenuti takav megaprojekt? Hoće li se uspjeti nadoknaditi i donijeti stvarnu zaradu? Na ova pitanja nećemo moći odgovoriti. Međutim, sama činjenica da Japanci desetljećima unaprijed razmišljaju u kategorijama još jednom nas podsjeća da planiranje nije najjača karakteristika ruskog mentaliteta.

Dokle god je znanost toliko popularizirana u Japanu, nema potrebe strahovati za njihov tehnološki sektor, koji je usko povezan s marketingom i ekonomijom, koji pak hrani nauku.

Japanci će izgraditi lift u svemir do 2050

Ovaj uređaj će moći isporučiti ljude i teret na svemirsku stanicu, što će se također pojaviti u budućnosti.

Japanska kompanija Obayashi otkrila je svoje planove za izgradnju lifta u svemir do 2050. Japanci obećavaju da će moći uspjeti 60.000 milja i isporučiti ljude i teret na svemirsku stanicu koja će se također pojaviti u dalekoj budućnosti. Izvještava ABC News.

Graditelji također jamče da će novo dizalo biti sigurnije i jeftinije od svemirskih brodova. Trenutno su troškovi slanja jednog kilograma tereta šatlom oko 22 hiljade dolara. Naučnofantastični uređaj Obayashi moći će za isti novac prevesti do 200 kilograma.

Uprava građevinske kompanije vjeruje da će pojava ovog transportnog sistema postati moguća pojavom ugljikovih nanomaterijala. Prema jednom od vođa Obayashija Yoji Ishikawe, kablovi lifta bit će futurističke nanocijevi koje su sto puta jače od onih izrađenih od čelika. Trenutno ne možemo stvoriti dugačke kabele. Još možemo napraviti nanocijevi od 3 centimetra, ali do 2030. ćemo u tome uspjeti, rekao je on, dodajući da će dizalo moći isporučiti do 30 ljudi na svemirsku stanicu za samo tjedan dana.

Obayashi vjeruje da će njeno dizalo revolucionirati svemirska putovanja. Kompanija zapošljava studente sa svih univerziteta u Japanu da rade na ovom projektu. Takođe se raduje saradnji sa stranim naučnicima.

Japanski liftovi smatraju se nekim od najboljih na svijetu. Japanska kompanija trenutno razvija i najbrži lift na Zemlji. Hitachi će ga dostaviti jednom od kineskih nebodera. Ovaj lift će moći brzine do 72 kilometra na sat i uzdići se na visinu od 440 metara, odnosno do 95. sprata.

Prije pedeset godina ljudi su vjerovali da će u naše vrijeme svemirsko putovanje biti jednako pristupačno kao i putovanje javnim prijevozom u njihovim godinama. Nažalost, ove nade se nisu ostvarile. No, možda će već 2050. godine biti moguće doći do svemira dizalom - koncept ovog vozila predstavila je japanska kompanija Obayashi Corporation.

Liftovi su različiti! Postoji običan lift, postoji lift u kupatilu, postoji lift unutar akvarijuma, a Obayashi Corporation obećava da će za nekoliko decenija lansirati lift u svemir! Zapravo, nekoliko znanstvenih i inženjerskih grupa širom svijeta, pod nadzorom NASA -ine svemirske agencije, bavi se stvaranjem takvih tehnologija. Međutim, prema Japancima, ovaj proces je vrlo spor, pa je Obayashi Corporation odlučila razviti svemirsko dizalo neovisno o drugima.

Glavni uspjeh NASA -inih takmičenja je to što su dokazali samu mogućnost stvaranja svemirskog lifta. Obayashi Corporation obećava da će ovo neobično vozilo lansirati do 2050. godine!

Ovaj lift će voditi sa Zemlje do svemirske stanice koja se nalazi na nadmorskoj visini od 36 hiljada kilometara. No dužina kabela bit će 96 tisuća kilometara. To je potrebno kako bi se stvorila orbitalna protuteža. U budućnosti se može koristiti za produženje trase lifta.

Vijesti Naučnici spremni za izgradnju dijamantskog lifta u svemir možete čitati na svojim telefonima, iPadu, iPhoneu i Androidu i drugim uređajima.

Naučnici sa Državnog univerziteta u Pensilvaniji otkrili su način za stvaranje ultra tankih dijamantskih nanožica koje bi bile idealne za podizanje svemirskog lifta na Mjesec. Stručnjaci su ranije sugerirali da bi dijamantske nanožice mogle biti idealan materijal za stvaranje kabela za dizalo u svemir.

Tim naučnika predvođen profesorom hemije Johnom Baddingom stvorio je naizmjenične cikluse pritiska u tekućini za izolirane molekule benzena. Stručnjaci su bili zapanjeni rezultatom, kada su se atomi ugljika okupili u uređenom i uredno izgrađenom lancu. Naučnici su stvorili nanofilamente 20 hiljada puta manje od ljudske kose. Međutim, dijamantski lanci mogu biti najtrajniji materijal na Zemlji.

Nedavno je tim sa Univerziteta za tehnologiju u Queenslandu u Australiji modelirao lažnu dijamantsku nanožicu koristeći opsežne studije molekularne dinamike. Fizičari su došli do zaključka da je takav materijal dugoročno mnogo fleksibilniji nego što se mislilo, ako se izabere ispravna molekularna struktura.

Naučnici su nagađali da bi produženje dijamantske niti moglo na kraju učiniti rezultirajući materijal vrlo krhkim, ali istraživanja su pokazala suprotno. Stoga karbonske nanožice imaju velike šanse za korištenje svemira, uključujući i kao kabel za dizalo do Mjeseca, čiji je koncept prvi put predložen davne 1895.

Izvori: spaceon.ru, www.bfm.ru, dlux.ru, news.ifresh.ws, mirkosmosa.ru

Iluminatski red Adama Weishaupta

Kineski turistički vodič

Moonies

Stonehenge zagonetke

Glavna atrakcija Nepala

Nepal je najviša planinska država na svijetu. Tu se nalaze čuvene Himalaje na koje svi penjači sanjaju da se popnu. ...

Kompleks inferiornosti

Jedan od najzanimljivijih koncepata u psihologiji je kompleks inferiornosti. Razumijevanje psihologije ovog kompleksa važan je korak u rješavanju ovog ...

Sionski red. Iseckani brest

Podaci da je Sionski red, poznat kao Sionski priorat, prava organizacija, prvi put postao dostupan javnosti 1956 ...

Stara knjiga o Tamerlanovoj grobnici

Malik Kayumov nije bio jedini svjedok ovog čudnog incidenta. Još jedan očevidac upozorenja aksakala iz čajdžinice je Kamal Aini, sin ...

Uprkos krizi i ratu sankcija u civilizovanim, ekonomski razvijenim zemljama, postoji veliko interesovanje za istraživanje svemira. Tome doprinose uspjesi u razvoju rakete i proučavanju svemira u blizini zemlje, planeta Sunčevog sistema i njegove periferije uz pomoć svemirskih letjelica. Sve se više država pridružuje svemirskoj trci. Kina i Indija glasno najavljuju svoje ambicije da osvoje svemir. Monopol državnih struktura Rusije, SAD -a i Evrope na letove izvan Zemljine atmosfere postaje stvar prošlosti. Posao pokazuje sve veći interes za prijevoz ljudi i tereta u svemir. Pojavile su se firme na čijem su čelu zaljubljenici u svemir. Oni se bave razvojem novih lansirnih vozila i novih tehnologija koje će napraviti iskorak u istraživanju svemira. Ideje koje su se juče smatrale neizvedivima ozbiljno se razmatraju. Ono što se smatralo plodom raspaljene mašte pisaca naučne fantastike, sada je jedan od mogućih projekata koji će se implementirati u bliskoj budućnosti.

Jedan od takvih projekata mogao bi biti svemirski lift.

Koliko je ovo realno? Novinar Vazdušnih snaga Nick Fleming pokušao je odgovoriti na ovo pitanje u svom članku "Lift u orbiti: naučna fantastika ili pitanje vremena?", Na koji se skreće pažnja onima koji se zanimaju za svemir.

Orbito dizalo: naučna fantastika ili pitanje vremena?

Zahvaljujući svemirskim liftovima koji mogu isporučiti ljude i robu sa Zemljine površine u orbitu, čovječanstvo bi moglo napustiti upotrebu raketa štetnih po okoliš. No, stvaranje takvog uređaja nije lako, saznao je dopisnik BBC Future.

Kad su u pitanju predviđanja o razvoju novih tehnologija, mnogi smatraju autoritet milijunaša Elona Muska - jednog od vođa privatnog istraživačkog sektora, koji je došao na ideju o "Hyperloop" - projektu visokog brza usluga prijevoza putnika cjevovodom između Los Angelesa i San Francisca (vrijeme putovanja trajat će samo 35 minuta). No, postoje projekti koje čak i Musk smatra praktički nemogućim. Na primjer, projekat svemirskog lifta.

"Ovo je previše tehnički izazov. Malo je vjerovatno da bi se svemirski lift mogao stvoriti u stvarnosti", rekao je Musk na konferenciji na Tehnološkom institutu u Massachusettsu prošle jeseni. Po njegovom mišljenju, lakše je izgraditi most između Los Angelesa i Tokija nego izgraditi lift u orbitu.

Ideja o slanju ljudi i tereta u svemir unutar kapsula koje klize nagore uz džinovski kabel koji se održava Zemljinom rotacijom nije nova. Slični opisi mogu se naći u djelima pisaca naučne fantastike poput Arthura Clarkea. Međutim, ovaj se koncept u praksi još uvijek nije smatrao izvodljivim. Možda je uvjerenje da smo sposobni riješiti ovaj izuzetno složen tehnički problem zapravo samo samozavaravanje?

Ljubitelji svemirskog lifta vjeruju da je sasvim moguće izgraditi ga. Po njihovom mišljenju, rakete koje rade na otrovno gorivo zastarjele su, opasne po ljude i prirodu i pretjerano skup oblik svemirskog transporta. Predložena alternativa je u suštini željeznička pruga položena u orbitu - super -jak kabel, čiji je jedan kraj fiksiran na površini Zemlje, a drugi - na protutežu koja se nalazi u geosinhronoj orbiti i stoga stalno visi preko jedne tačke na zemljine površine. Kabine dizala koristile bi električne uređaje koji se kreću gore -dolje duž kabela. Svemirska dizala mogla bi smanjiti troškove slanja tereta u svemir na 500 dolara po kilogramu - nedavni izvještaj Međunarodne akademije astronautike (IAA) koji sada iznosi oko 20.000 dolara po kilogramu.

Ljubitelji svemirskih dizala ukazuju na štetnost tehnologija lansiranja raketa

"Ova tehnologija otvara fenomenalne mogućnosti, pružit će čovječanstvu pristup Sunčevom sistemu", kaže Peter Swan, predsjednik Međunarodnog konzorcija za svemirska dizala ISEC i koautor izvještaja IAA. Za 15 godina imat ćemo šest osam takvih uređaja na raspolaganju, dovoljno sigurni za prijevoz ljudi. "

Poreklo ideje

Poteškoća je u tome što bi visina takve strukture trebala biti do 100.000 km - to je više od dva ekvatora Zemlje. U skladu s tim, konstrukcija mora biti dovoljno čvrsta da podnese vlastitu težinu. Na Zemlji jednostavno nema materijala sa potrebnim karakteristikama čvrstoće.

No, neki naučnici misle da se ovaj problem može riješiti u sadašnjem stoljeću. Velika japanska građevinska kompanija najavila je da će izgraditi svemirsko dizalo do 2050. godine. A američki istraživači nedavno su stvorili novi dijamantski materijal na bazi komprimiranih benzenskih nanožica, čija bi proračunata snaga mogla učiniti svemirsko dizalo realnošću tokom životni vek mnogih od nas.

Koncept svemirskog lifta prvi je put razmatrao 1895. godine Konstantin Tsiolkovsky. Ruski naučnik, inspirisan primjerom nedavno izgrađenog Ajfelovog tornja u Parizu, počeo je proučavati fizičke aspekte izgradnje ogromnog tornja koji bi se mogao koristiti za isporuku svemirskih brodova u orbitu bez upotrebe raketa. Kasnije, 1979. godine, ovu temu spomenuo je pisac naučne fantastike Arthur Clarke u romanu "Fontane raja" - njegov protagonist gradi svemirsko dizalo, po dizajnu slično projektima o kojima se sada raspravlja.

Pitanje je kako ideju oživjeti. „Volim odvažnost koncepta svemirskog lifta“, kaže Kevin Fong, osnivač Centra za visinu, svemir i ekstremnu medicinu na Univerzitetskom koledžu u Londonu. "Mogu razumjeti zašto ga ljudi smatraju tako privlačnim: mogućnost jeftinog i sigurnog dolaska do niskih orbita Zemlje otvara nam cijeli unutrašnji solarni sistem."

Sigurnosni problemi

Međutim, izgradnja svemirskog lifta neće biti laka. "Za početak, kabel mora biti izrađen od super čvrstog, ali fleksibilnog materijala koji ima potrebne težine i karakteristike gustoće da podnese težinu vozila koja se kreću po njemu, a istovremeno može izdržati konstantne bočne sile. Ovo materijal jednostavno ne postoji ", kaže Fong." Osim toga, izgradnja takvog lifta zahtijevat će najintenzivniju upotrebu svemirskih letjelica i najveći broj svemirskih šetnji u povijesti čovječanstva. "

Sigurnosne brige ne treba zanemariti, rekao je: "Čak i ako uspijemo prevladati ogromne tehničke poteškoće povezane s izgradnjom lifta, rezultirajuća konstrukcija bit će džinovski rastegnuti niz koji izlazi iz orbite svemirskih letjelica i stalno je bombardiran svemirskim ostacima."

Hoće li turisti ikada moći liftom putovati u svemir?

U posljednjih 12 godina u svijetu su objavljena tri detaljna dizajna svemirskih dizala. Prvi su opisali Brad Edwards i Eric Westling u knjizi Space Elevators, objavljenoj 2003. godine. Ovaj lift je dizajniran za transport tereta od 20 tona koristeći energiju laserskih sistema koji se nalaze na Zemlji. Procijenjeni troškovi transporta su 150 dolara po kilogramu, a projekt je procijenjen na 6 milijardi dolara.

IAA je 2013. razvila ovaj koncept u vlastitom projektu, koji osigurava povećanu zaštitu kabina lifta od atmosferskih pojava do visine od 40 km, pri čemu bi kretanje kabina u orbitu trebalo biti posljedica solarne energije. Troškovi transporta su 500 dolara po kilogramu, a troškovi izgradnje prva dva takva lifta su 13 milijardi dolara.

U prvim konceptima svemirskog lifta predstavljena su različita moguća rješenja problema svemirske protuteže dizajnirane za držanje priveza u zategnutom položaju - uključujući prijedlog da se u tu svrhu koristi zarobljeni asteroid i isporuči na željenu orbitu. U izvještaju IAA -e napominje se da će jednog dana takvo rješenje biti moguće implementirati, ali to neće biti moguće u bliskoj budućnosti.

Drogue "

Za podupiranje užeta od 6.300 tona, protuteža mora težiti 1.900 tona. Može se djelomično formirati od svemirskih brodova i drugih pomoćnih vozila koja će se koristiti za izgradnju lifta. Takođe je moguće koristiti obližnje istrošene satelite tako što ih vučemo u novu orbitu.

Također predlažu da se "sidro", pričvrstivši kabel za Zemlju, u obliku plutajuće platforme veličine velikog naftnog tankera ili nosača aviona, postavi blizu ekvatora kako bi se povećala njegova nosivost. Područje 1000 km zapadno od otoka Galapagos, koje je rijetko sklono uraganima, tornadoima i tajfunima, predlaže se kao optimalno sidrište.

Svemirski ostaci mogli bi se koristiti kao protuteža na gornjem kraju kabela svemirskog lifta

Obayashi Corp., jedna od pet najvećih japanskih građevinskih kompanija, najavila je prošle godine planove za izgradnju robusnijeg svemirskog lifta koji bi nosio automatske magnetski ovješene kabine. Slična tehnologija koristi se na željeznicama velikih brzina. Potreban je jači kabel jer bi se japanski lift trebao koristiti i za prijevoz ljudi. Cijena projekta procjenjuje se na 100 milijardi dolara, dok bi troškovi transporta tereta u orbitu mogli iznositi 50-100 dolara po kilogramu.

Iako će nesumnjivo biti dosta tehničkih poteškoća za izgradnju takvog lifta, u stvari, jedini strukturni element koji se još ne može stvoriti je sam kabel, kaže Swan: „Jedini tehnološki izazov koji treba riješiti je pronaći pravi materijal za izradu kabl. ostalo možemo izgraditi sada. "

Dijamantska vlakna

U ovom trenutku najprikladnijim materijalom za kabel mogu se smatrati ugljične nanocijevi, nastale u laboratorijskim uvjetima 1991. godine. Ove cilindrične strukture imaju vlačnu čvrstoću od 63 gigapaskala, odnosno oko 13 puta su jače od najčvršćeg čelika.

Maksimalno dostižna dužina takvih nanocijevi stalno se povećava - kineski naučnici su je 2013. uspjeli dovesti do pola metra. Autori izvještaja IAA predviđaju da će kilometar dužine biti dosegnut do 2022., a do 2030. godine. bit će moguće stvoriti nanocijevi odgovarajuće dužine za upotrebu u svemirskim liftovima.

U međuvremenu, u septembru prošle godine pojavio se novi ultra jak materijal: u članku objavljenom u naučnom časopisu Nature Materials, grupa naučnika predvođena profesorom hemije Johnom Baddingom sa Univerziteta u Pensilvaniji objavila je da su super tanke "dijamantske nanožice" dobijeni su u laboratoriji, koji čak mogu biti jači od ugljikovih nanocjevčica.

Naučnici su komprimovali tečni benzen pri 200.000 puta atmosferskom pritisku. Zatim se tlak polako snižavao i pokazalo se da su se atomi benzena preuredili, stvarajući visoko uređenu strukturu piramidalnih tetraedra.

Kao rezultat toga, formirane su super tanke niti, po strukturi vrlo slične dijamantu. Iako je nemoguće izravno mjeriti njihovu čvrstoću zbog njihovih iznimno malih dimenzija, teoretski proračuni pokazuju da bi ti niti mogli biti jači od najjačih dostupnih sintetičkih materijala.

Smanjenje rizika

"Ako možemo naučiti kako stvoriti dijamantske nanožice ili ugljične nanocijevi potrebne dužine i svojstava, možemo biti gotovo sigurni da će biti dovoljno jake za upotrebu u svemirskim liftovima", kaže Badding.

Međutim, čak i ako je moguće pronaći odgovarajući materijal za kabel, bit će vrlo teško sastaviti konstrukciju. Najvjerojatnije će biti i poteškoća povezanih s osiguravanjem sigurnosti projekta, potrebnim financiranjem i kompetentnim razdvajanjem konkurentskih interesa. Međutim, ovo ne zaustavlja Swan -a.

Na ovaj ili onaj način, čovječanstvo teži svemiru i spremno je potrošiti mnogo novca na njega.

„Naravno, suočit ćemo se s velikim poteškoćama, ali problemi su morali biti riješeni tokom izgradnje prve transkontinentalne pruge [u SAD -u], te izgradnje Panamskog i Sueckog kanala, - kaže on. Sa bilo kojim velikim projektom, samo trebate rješavati probleme po njihovom nastanku, a istovremeno postupno smanjivati ​​moguće rizike. "

Čak ni Elon Musk nije spreman kategorički odbaciti mogućnost stvaranja svemirskog lifta. "Mislim da ova ideja nije danas izvediva, ali ako netko može dokazati suprotno, bit će sjajno", rekao je na prošlogodišnjoj konferenciji na MIT -u.

Danas svemirske letjelice istražuju Mjesec, Sunce, planete i asteroide, komete i međuplanetarni prostor. No, rakete na kemijsko gorivo i dalje su skupo i male snage za pogon korisnog tereta izvan gravitacije. Moderna raketna tehnika praktično je dosegla granicu mogućnosti koje postavlja priroda kemijskih reakcija. Je li čovječanstvo dospjelo do tehnološke slijepe ulice? Uopće ne, s obzirom na staru ideju svemirskog lifta.

Na porijeklu

Prvi koji je ozbiljno razmišljao o tome kako nadvladati gravitaciju planete "povlačenjem" bio je jedan od programera mlaznog aparata Felix Zander. Za razliku od sanjara i izumitelja baruna Munchausena, Zander je predložio naučno zasnovanu verziju svemirskog lifta za Mjesec. Na putu između Mjeseca i Zemlje postoji točka u kojoj sile privlačenja ovih tijela balansiraju jedna drugu. Nalazi se na udaljenosti od 60.000 km od Mjeseca. Bliže Mjesecu, Mjesečeva gravitacija bit će jača od zemaljske, a dalje - slabija. Dakle, ako mjesec povežete kabelom s nekim asteroidom lijevo, recimo, na udaljenosti od 70.000 km od Mjeseca, tada samo kabel neće dopustiti da asteroid padne na Zemlju. Kabel će se sila gravitacije neprestano povlačiti i moći će se popeti s površine Mjeseca izvan granica lunarne privlačnosti duž njega. Sa stanovišta nauke, ovo je apsolutno ispravna ideja. Nije odmah dobio pažnju koju je zaslužio samo zato što u vrijeme Zandera jednostavno nije postojao materijal, čiji se kabel nije mogao odvojiti pod vlastitom težinom.

“Profesor Buckminster Fuller je 1951. godine projektirao slobodno plutajući prstenasti most oko ekvatora Zemlje. Sve što je potrebno za prevođenje ove ideje u stvarnost je svemirsko dizalo. I kada ćemo ga imati? Ne želim nagađati, pa prilagođavam odgovor koji je Arthur Kantrowitz dao kad ga je neko pitao o njegovom laserskom sistemu za lansiranje. Svemirski lift će biti izgrađen 50 godina nakon što se ideji više ne smije. " ("Svemirsko dizalo: Misaoni eksperiment ili ključ svemira?" Govor na XXX Međunarodnom kongresu astronautike, Minhen, 20. septembra 1979.)

Prve ideje

Prvi uspjesi astronautike ponovno su probudili maštu entuzijasta. Godine 1960. mladi sovjetski inženjer Jurij Artsutanov skrenuo je pažnju na zanimljivu karakteristiku takozvanih geostacionarnih satelita (GSS). Ovi sateliti se nalaze u kružnoj orbiti tačno u ravni zemljinog ekvatora i imaju orbitalni period jednak trajanju zemaljskog dana. Stoga, geostacionarni satelit neprestano lebdi iznad iste tačke na ekvatoru. Artsutanov je predložio da se GSS kablom poveže sa tačkom ispod njega na ekvatoru Zemlje. Kabel će biti nepomičan u odnosu na Zemlju, a duž njega se sugerira ideja da se u svemir lansira lift. Ova svijetla ideja zarobila je mnoge umove. Poznati pisac Arthur Clarke čak je napisao i naučnofantastični roman "Fontane raja", u kojem je cijela radnja povezana s izgradnjom svemirskog lifta.

Problemi sa liftom

Danas SAD i Japan već pokušavaju implementirati ideju o svemirskom liftu na GSS -u, pa se čak i natjecatelji dogovaraju među onima koji razvijaju ovu ideju. Glavni napori dizajnera usmjereni su na pronalaženje materijala od kojih je moguće napraviti kabel duljine 40.000 km, koji može izdržati ne samo vlastitu težinu, već i težinu ostatka konstrukcije. Sjajno je što je odgovarajući materijal za kabel već izumljen. To su ugljenične nanocevke. Njihova je snaga nekoliko puta veća od one koja je potrebna za svemirsko dizalo, ali još moramo naučiti kako od takvih cijevi dugih desetina tisuća kilometara napraviti konac bez grešaka. Nema sumnje da će se takav tehnički problem riješiti prije ili kasnije.

Sa Zemlje na nisku zemljinu orbitu teret se isporučuje tradicionalnim raketama na kemijsko gorivo. Odatle orbitalni tegljači spuštaju teret na "donju platformu lifta", koja je sigurno usidrena kablom pričvršćenim za Mjesec. Lift isporučuje robu na Mjesec. Zbog nepostojanja potrebe za kočenjem (i samih projektila) u posljednjoj fazi i tokom izlaska s Mjeseca, moguće su značajne uštede. No, za razliku od one opisane u članku, takva konfiguracija praktično ponavlja Zanderovu ideju i ne rješava problem uklanjanja korisnog tereta sa Zemlje, zadržavajući raketnu tehnologiju za ovu fazu.

Drugi, ali i ozbiljan zadatak na putu izgradnje svemirskog lifta je razvoj motora za lift i sistema za njegovo snabdijevanje energijom. Uostalom, kabina mora prijeći 40.000 km bez punjenja gorivom do samog kraja uspona! Niko još nije smislio kako to postići.

Nestabilna ravnoteža

Ali najveća, čak i nepremostiva, poteškoća za dizalo do geostacionarnog satelita povezana je sa zakonima nebeske mehanike. GSS se nalazi u svojoj izuzetnoj orbiti samo zbog ravnoteže gravitacije i centrifugalne sile. Svako kršenje ove ravnoteže dovodi do činjenice da satelit mijenja orbitu i napušta svoju "tačku stajanja". Čak i male nepravilnosti u Zemljinom gravitacionom polju, plimne sile Sunca i Mjeseca i pritisak sunčeve svjetlosti dovode do činjenice da sateliti u geostacionarnoj orbiti neprestano lutaju. Nema ni najmanje sumnje da pod težinom sistema lifta satelit neće moći ostati u geostacionarnoj orbiti i da će pasti. Postoji, međutim, iluzija da je moguće produžiti privezak daleko izvan geostacionarne orbite i postaviti ogroman protutež na njegov kraj. Na prvi pogled, centrifugalna sila koja djeluje na vezanu protutežu povući će kabel tako da dodatno opterećenje iz automobila koje se kreće po njemu ne može promijeniti položaj protuteže, a dizalo će ostati u radnom položaju. To bi bilo točno da se umjesto fleksibilnog kabela koristi kruta savitljiva šipka: tada bi se energija Zemljine rotacije prenosila kroz štap u kabinu, a njeno kretanje ne bi dovelo do pojave bočnog sila koja se ne kompenzira zatezanjem kabela. I ta će sila neizbježno slomiti dinamičku stabilnost lifta blizu zemlje i srušiti se!

Nebesko igralište

Na sreću zemljana, priroda nam je spremila divno rješenje - Mjesec. Ne samo da je Mjesec toliko masivan da ga nikakva dizala ne mogu pomaknuti, on je i dalje u gotovo kružnoj orbiti i istovremeno je uvijek okrenut prema Zemlji jednom stranom! Ideja se samo nameće - rastezanje lifta između Zemlje i Mjeseca, ali kabl lifta popraviti samo jednim krajem, na Mjesecu. Drugi kraj kabela može se spustiti gotovo do same Zemlje, a sila gravitacije povući će ga poput žice duž linije koja povezuje središta mase Zemlje i Mjeseca. Jednostavno ne možete dopustiti da slobodni kraj dođe do površine Zemlje. Naš planet se okreće oko svoje osi, zbog čega će kraj kabela imati brzinu od oko 400 m u sekundi u odnosu na površinu Zemlje, odnosno kretati se u atmosferi brzinom većom od brzine zvuka. Nijedna konstrukcija ne može izdržati takav otpor zraka. No, spustite lift lift na visinu od 30-50 km, gdje je zrak dovoljno razrijeđen, njegov otpor se može zanemariti. Brzina kokpita će ostati oko 0,4 km / s, a moderni stratoplanovi na visokim nadmorskim visinama lako mogu postići ovu brzinu. Doletjevši do lifta i pristajući s njim (ova tehnika pristajanja odavno je razvijena u avio industriji za punjenje goriva u svemirskim letjelicama), možete premjestiti teret iz stratoplana u kabinu ili obrnuto. Nakon toga, lift lift će se početi penjati na Mjesec, a stratoplan će se vratiti na Zemlju. Usput, teret isporučen s Mjeseca može se jednostavno spustiti padobranima iz pilotske kabine i pokupiti ga na zemlji ili u okeanu.

Izbjegavanje sudara

Lift koji povezuje Zemlju i Mjesec mora riješiti još jedan važan problem. U svemiru blizu zemlje postoji veliki broj radnih svemirskih letjelica i nekoliko hiljada neoperativnih satelita, njihovih fragmenata i drugih svemirskih ostataka. Sudar lifta s bilo kojim od njih prekinuo bi kabel. Kako bi se izbjegla ova nevolja, predloženo je da se "donji" dio kabela dugačak 60.000 km podigne i izvadi iz zone kretanja Zemljinih satelita kada tamo nije potreban. Kontrola položaja tijela u svemiru blizu Zemlje prilično je sposobna predvidjeti periode u kojima će kretanje lifta u ovom području biti sigurno.

Vitlo za svemirsko dizalo

Svemirsko dizalo do Mjeseca u ozbiljnoj je nevolji. Kabine uobičajenih dizala kreću se brzinom ne većom od nekoliko metara u sekundi, pa bi pri ovoj brzini čak i uspon na visinu od 100 km (do donje granice prostora) trebao potrajati više od jednog dana. Čak i ako se krećete maksimalnom brzinom željezničkih vlakova od 200 km / h, putovanje do Mjeseca trajat će gotovo tri mjeseca. Malo je vjerojatno da će biti tražen lift koji može obaviti samo dva putovanja na Mjesec godišnje.

Ako je kabel prekriven supravodljivom folijom, tada će se po kabelu moći kretati po magnetskom jastuku bez dodira s njegovim materijalom. U tom će slučaju biti moguće ubrzati pola puta i kočiti kabinu do pola.

Jednostavna računica pokazuje da će s ubrzanjem od 1 g (ekvivalent uobičajenoj gravitaciji na Zemlji) cijeli put do Mjeseca trajati samo 3,5 sata, odnosno da će kabina moći obaviti tri leta do Mjeseca svaki dan . Znanstvenici aktivno rade na stvaranju supravodiča koji djeluju na sobnoj temperaturi, a u dogledno vrijeme može se očekivati ​​njihovo pojavljivanje.

Za izbacivanje smeća

Zanimljivo je napomenuti da će sredinom putovanja brzina kabine doseći 60 km / s. Ako se nakon ubrzanja korisni teret odvoji od kokpita, tada se takvom brzinom može usmjeriti u bilo koju točku Sunčevog sistema, na bilo koju, čak i najudaljeniju planetu. To znači da će lift do Mjeseca moći obavljati neraketne letove sa Zemlje unutar Sunčevog sistema.

I bit će prilično egzotično biti u mogućnosti baciti opasan otpad sa Zemlje na Sunce uz pomoć lifta. Naša draga zvijezda je nuklearna peć takve snage da će svaki otpad, čak i radioaktivan, izgorjeti bez traga. Dakle, punopravno uzdizanje na Mjesec ne samo da može postati osnova za svemirsko širenje čovječanstva, već i sredstvo za čišćenje naše planete od otpada tehnološkog napretka.

Ideja o astroinženjerskoj strukturi za lansiranje tereta u planetarnu orbitu ili čak šire. Po prvi put takvu ideju izrazio je Konstantin Tsiolkovsky 1895. godine, ideja je detaljno razrađena u djelima Jurija Artsutanova. Hipotetički dizajn temelji se na upotrebi priveza koji se proteže od površine planete do orbitalne stanice koja se nalazi u GSO -u. Vjerojatno bi takva metoda u budućnosti mogla biti redova jeftinija od upotrebe lansirnih vozila.
Kabel se jednim krajem drži na površini planete (Zemlje), a drugim - na mjestu fiksiranom iznad planete iznad geostacionarne orbite (GSO) zbog centrifugalne sile. Dizalo koje nosi nosivost diže se duž kabela. Prilikom podizanja, teret će se ubrzati zbog rotacije Zemlje, što će omogućiti njegovo slanje izvan gravitacije Zemlje na dovoljno velikoj nadmorskoj visini.
Od užeta je potrebna izuzetno velika vlačna čvrstoća u kombinaciji s malom gustoćom. Prema teorijskim proračunima, ugljikove nanocijevi izgledaju kao prikladan materijal. Ako pretpostavimo njihovu prikladnost za proizvodnju kabela, tada je stvaranje svemirskog lifta rješiv inženjerski problem, iako zahtijeva korištenje naprednih dostignuća i visoke troškove druge vrste. Stvaranje lifta procjenjuje se na 7-12 milijardi USD. NASA već financira relevantna istraživanja na Američkom institutu za naučna istraživanja, uključujući razvoj dizalice koja se može neovisno kretati kabelom.
Sadržaj [ukloni]
1 Građevinarstvo
1.1 Osnova
1.2 Uže
1.2.1 Zadebljanje kabela
1.3 Podizanje
1.4 Protuteža
1.5 Zakretni moment, brzina i nagib
1.6 Lansiranje u svemir
2 Konstrukcija
3 Ekonomika svemirskog lifta
4 Dostignuća
5 Literatura
6 Svemirski lift u raznim radovima
7 Vidi takođe
8 Napomene
9 Reference
9.1 Organizacije
9.2 Ostalo
Dizajn

Postoji nekoliko mogućnosti dizajna. Gotovo svi oni uključuju podnožje (podnožje), žičano uže (kabel), dizače i protuuteg.
Baza
Baza svemirskog lifta je mjesto na površini planete na kojem je pričvršćen kabel i počinje podizanje tereta. Može biti pokretan, smješten na okeanskom plovilu.
Prednost pokretne baze je mogućnost manevriranja kako bi se izbjegli uragani i oluje. Prednosti stacionarne baze su jeftiniji i pristupačniji izvori energije, te mogućnost smanjenja duljine kabela. Razlika od nekoliko kilometara kabela relativno je mala, ali može pomoći u smanjenju potrebne debljine njegovog srednjeg dijela i duljine dijela koji izlazi za geostacionarne orbitu.
Cable
Uže mora biti izrađeno od materijala s iznimno visokim omjerom vlačne čvrstoće i specifične težine. Svemirsko dizalo bit će ekonomski isplativo ako se može proizvesti u industrijskim razmjerima po razumnoj cijeni užeta s gustoćom uporedivom s grafitom i čvrstoćom od oko 65-120 gigapaskala.
Za usporedbu, čvrstoća većine vrsta čelika iznosi oko 1 GPa, pa čak i kod najjačih vrsta nije veća od 5 GPa, a čelik je težak. Mnogo lakši kevlar ima čvrstoću u rasponu od 2,6-4,1 GPa, a za kvarcna vlakna - do 20 GPa i više. Teoretska čvrstoća dijamantskih vlakana može biti nešto veća.
Ugljikove nanocijevi bi, prema teoriji, trebale imati proširivost mnogo veću nego što je potrebno za svemirsko dizalo. Međutim, tehnologija njihove proizvodnje u industrijskim količinama i njihovog tkanja u kabel tek se počinje razvijati. Teoretski, njihova snaga trebala bi biti veća od 120 GPa, ali u praksi je najveća rastezljivost jednozidne nanocijevi bila 52 GPa, a u prosjeku su se probijale u rasponu od 30-50 GPa. Najjači filament satkan od nanocijevi bit će manje jak od njegovih komponenti. U tijeku su istraživanja za poboljšanje čistoće materijala cijevi i za stvaranje različitih vrsta cijevi.
Većina projekata svemirskih dizala koristi jednozidne nanocijevi. Višeslojni slojevi imaju veću čvrstoću, ali su teži i njihov omjer čvrstoće i gustoće je manji. Moguća opcija je korištenje visokotlačnih veza jednozidnih nanocijevi. U isto vrijeme, iako se gubi čvrstoća zbog zamjene sp²-veze (grafit, nanocijevi) s sp³-vezom (dijamant), one će biti bolje održane u jednom vlaknu van der Waalsovim silama i to će omogućiti za proizvodnju vlakana proizvoljne dužine. 810 dana navedeno]

Defekti u kristalnoj rešetki smanjuju čvrstoću nanocjevčica
U eksperimentu naučnika sa Univerziteta Južne Kalifornije (SAD), jednozidne ugljenične nanocevke pokazale su specifičnu čvrstoću 117 puta veću od čelika i 30 puta veću od kevlara. Bilo je moguće dostići indeks od 98,9 GPa, maksimalna vrijednost duljine nanocijevi bila je 195 mikrona.
Tehnologija tkanja takvih vlakana još je u povojima.
Čak i ugljične nanocijevi nikada neće biti dovoljno jake da naprave kabel svemirskog lifta, tvrde neki naučnici.
Eksperimenti naučnika iz Tehnološke Univerzitet u Sydneyu omogućio je stvaranje papira od grafena. Ispitivanja uzoraka ohrabruju: gustoća materijala je pet do šest puta manja od gustoće čelika, dok je vlačna čvrstoća deset puta veća od gustoće čelika. U isto vrijeme, grafen je dobar provodnik električne struje, što mu omogućuje da se koristi za prijenos snage na dizalicu, kao kontaktna sabirnica.
Zadebljanje užeta

Proverite informacije.

Svemirsko dizalo mora moći izdržati barem vlastitu težinu, što je prilično značajno zbog dužine kabela. Zadebljanje s jedne strane povećava čvrstoću kabela, s druge strane povećava težinu, a time i potrebnu čvrstoću. Opterećenje na njemu razlikovat će se na različitim mjestima: u nekim slučajevima dio kabela mora izdržati težinu donjih segmenata, u drugim mora izdržati centrifugalnu silu koja drži gornje dijelove kabela u orbiti. Zadovoljiti U skladu s ovim uvjetom i radi postizanja optimalnosti kabela u svakoj od njegovih točaka, njegova će debljina biti nestabilna.
Može se pokazati da će, uzimajući u obzir gravitaciju Zemlje i centrifugalnu silu (ali ne uzimajući u obzir manji utjecaj Mjeseca i Sunca), presjek priveza ovisno o visini biti opisan sljedećom formulom:

Ovdje je A ® površina poprečnog presjeka kabela u funkciji udaljenosti r od središta Zemlje.
U formuli se koriste sljedeće konstante:
A0 je površina poprečnog presjeka kabela na razini Zemljine površine.
ρ je gustoća materijala užadi.
s je krajnja čvrstoća materijala užadi.
ω je kružna frekvencija rotacije Zemlje oko svoje osi, 7.292 × 10-5 radijana u sekundi.
r0 je udaljenost između središta Zemlje i baze kabela. To je otprilike jednak radijusu Zemlje, 6.378 km.
g0 - gravitacijsko ubrzanje u podnožju kabela, 9.780 m / s².
Ova jednadžba opisuje privez, čija se debljina prvo povećava eksponencijalno, zatim se njegov rast usporava na visini od nekoliko Zemljinih polumjera, a zatim postaje konstantan, pa na kraju doseže geostacionarnu orbitu. Nakon toga debljina se ponovno počinje smanjivati.
Dakle, omjer površina presjeka kabela u podnožju i na GSO (r = 42 164 km) je:
Zamjenjujući ovdje gustoću i čvrstoću čelika i promjer kabela na razini Zemlje od 1 cm, dobivamo promjer na razini GSO od nekoliko stotina kilometara, što znači da su čelik i drugi materijali na koje smo navikli neprikladni za izgradnju lifta.
Slijedi da postoje četiri načina za postizanje razumnije debljine žice na razini GSO -a:
Koristite manje gusti materijal. Budući da se gustoća većine čvrstih tijela nalazi u relativno malom rasponu od 1000 do 5000 kg / m³, malo je vjerojatno da se tu može nešto postići.
Koristite izdržljiviji materijal. Uglavnom, istraživanja idu u tom smjeru. Ugljikove nanocijevi su desetine puta jače od najboljeg čelika i značajno će smanjiti debljinu kabela na razini GSO -a.
Podignite bazu kabela više. Zbog eksponencijalnog faktora u jednadžbi, čak i blago podizanje osnove uvelike će smanjiti debljinu kabela. U ponudi su tornjevi visine do 100 km, koji će, osim uštede na kablu, izbjeći utjecaj atmosferskih procesa.
Neka baza kabela bude što tanja. I dalje mora biti dovoljno debelo da podnese dizalicu s opterećenjem, pa minimalna debljina u podnožju također ovisi o čvrstoći materijala. Dovoljno je imati kabel od ugljikovih nanocjevčica debljine samo jedan milimetar u podnožju.
Drugi način je da podnožje lifta učinite pomičnim. Kretanje čak i pri brzini od 100 m / s već će povećati kružnu brzinu za 20% i skratiti dužinu kabela za 20-25%, što će ga olakšati za 50 posto ili više. Ako "usidrite" kabel supersonični [izvor nije navedeno 664 dana] avionom ili vlakom, tada će se povećanje mase kabela već mjeriti ne kao postotak, već desetine puta (ali gubici na otpor zrak).
Lift

Proverite informacije.
Potrebno je provjeriti točnost činjenica i točnost podataka iznesenih u ovom članku.
Na stranici za razgovor bi trebalo biti objašnjenja.

Stil ovog odjeljka je neenciklopedijski ili krši norme ruskog jezika.
Odjeljak treba ispraviti u skladu sa stilskim pravilima Wikipedije.

Konceptualni crtež svemirskog lifta koji se uspinje kroz oblake
Svemirsko dizalo ne može funkcionirati kao normalno dizalo (s pokretnim kabelima) jer debljina njegovog kabela nije konstantna. Većina projekata predlaže korištenje dizalice koja se uspinje na fiksnoj liniji, iako su postojale mogućnosti korištenja malih segmentiranih pokretnih linija duž glavne linije.
U ponudi su različite vrste konstrukcija dizalica. Na ravnim užadima možete koristiti parove valjaka koji se drže trenjem. Druge opcije su pomicanje igala za pletenje s kukama na pločama, valjci sa uvlačećim kukama, magnetska levitacija (malo vjerojatno, jer će se glomazne staze morati popraviti na kabelu) itd. [Izvor nije naveden 661 dan]
Ozbiljan problem dizajna dizala - izvor energije [izvor neodređen 661 dan]. Nije vjerojatno da će gustoća skladištenja energije ikada biti dovoljna da dizalica ima dovoljno energije za podizanje cijelog kabela. Mogući vanjski izvori energije su laserski ili mikrotalasni snopovi. Druge opcije su korištenje energije kočenja dizala koja se kreću prema dolje; razlika u troposferskim temperaturama; ionosferski pražnjenje itd. Glavna varijanta [izvor nije naveden 661 dan] (zraci energije) ima ozbiljne probleme povezane s sa efikasnošću i rasipanje topline na oba kraja, iako je optimističan u pogledu budućeg tehnološkog napretka, to je ostvarivo.
Dizalice bi trebale slijediti jedna drugu na optimalnoj udaljenosti kako bi se smanjilo opterećenje kabela i njegove oscilacije. i maksimizirati propusnost. Najnepouzdanije područje kabela je blizu njegove baze; ne smije postojati više od jedne žičare [izvor nije naveden 661 dan]. Dizala koja se kreću samo prema gore povećat će kapacitet, ali neće dopustiti korištenje energije kočenja pri kretanju prema dolje, a također neće moći vratiti ljude na tlo. Osim toga, komponente takvih liftova moraju se koristiti u orbiti u druge svrhe. U svakom slučaju, mali liftovi su bolji od velikih, jer će njihov raspored biti fleksibilniji, ali nameću više tehnoloških ograničenja.
Osim toga, sam konac lifta stalno će doživljavati djelovanje i Coriolisovih sila i atmosferskih struja. Štoviše, budući da se "lift" mora nalaziti iznad visine geostacionarne orbite, bit će izložen stalnim opterećenjima, uključujući i najveća, na primjer, trzaj [izvor nije naveden 579 dana].
Međutim, ako se gore navedene prepreke mogu ukloniti na neki način, tada se svemirski lift može realizirati. Međutim, takav projekt bio bi izuzetno skup, ali bi se u budućnosti mogao natjecati s svemirskim letjelicama za jednokratnu i višekratnu upotrebu [izvor neodređeno 579 dana].
Protivteža

U ovom članku nedostaju veze do izvora informacija.
Podaci moraju biti provjerljivi, u protivnom se mogu dovesti u pitanje i izbrisati.
Ovaj članak možete urediti dodavanjem veza do mjerodavnih izvora.
Ova oznaka je na članku od 13. maja 2011. godine.
Protuteža se može stvoriti na dva načina - vezanjem teškog objekta (na primjer, asteroida) iza geostacionara orbiti ili produžetku samog kabela na značajnoj udaljenosti za geostacionarne orbitu. Druga je opcija u posljednje vrijeme postala sve popularnija, jer ju je lakše implementirati, a osim toga, lakše je lansirati opterećenja s kraja produženog kabela na druge planete, jer ima značajnu brzinu u odnosu na Zemlju.
Kutni moment, brzina i nagib

Proverite informacije.
Potrebno je provjeriti točnost činjenica i točnost podataka iznesenih u ovom članku.
Na stranici za razgovor bi trebalo biti objašnjenja.

Ovaj članak ili odjeljak treba revidirati.
Molimo vas da poboljšate članak u skladu s pravilima za pisanje članaka.

U ovom članku nedostaju veze do izvora informacija.
Podaci moraju biti provjerljivi, u protivnom se mogu dovesti u pitanje i izbrisati.
Ovaj članak možete urediti dodavanjem veza do mjerodavnih izvora.
Ova oznaka je na članku od 13. maja 2011. godine.

Kada se dizalo pomiče prema gore, dizalo se naginje za 1 stepen jer se gornji dio lifta kreće brže oko Zemlje od donjeg (Coriolisov efekt). Vaga nije sačuvana
Horizontalna brzina svakog dijela kabela raste s visinom proporcionalno udaljenosti do središta Zemlje, koja doseže u geostacionarnom kružiti prvom kosmičkom brzinom. Stoga pri podizanju tereta mora dobiti dodatni kutni moment (horizontalna brzina).
Ugaoni moment se dobija usljed rotacije Zemlje. U početku se dizalo pomiče malo sporije od kabela (Coriolisov efekt), čime se "usporava" kabel i lagano ga skreće prema zapadu. Pri brzini uspona od 200 km / h, kabel će se nagnuti za 1 stepen. Komponenta vodoravne napetosti u ne-vertikalnim sajla vuče teret u stranu, ubrzavajući ga u smjeru istoka (vidi dijagram) - zbog toga dizalo dobiva dodatnu brzinu. Prema Newtonovom trećem zakonu, privezač usporava Zemlju za malu količinu.
U isto vrijeme, utjecaj centrifugalne sile tjera uže da se vrati u energetski povoljan okomiti položaj, tako da će biti u stanju stabilne ravnoteže. Ako je težište lifta uvijek veće od geostacionarne orbite, bez obzira na brzinu dizala, ono neće pasti.
Do trenutka kada teret dosegne GSO, njegov kutni moment (horizontalna brzina) je dovoljan da se teret stavi u orbitu.
Prilikom spuštanja tereta dogodit će se suprotan proces, naginjući kabel prema istoku.
Lansiranje svemira
Na kraju kabla visokog 144.000 km, tangencijalna komponenta brzine bit će 10,93 km / s, što je više nego dovoljno za napuštanje Zemljinog gravitacijskog polja i lansiranje brodova prema Saturnu. Ako je objektu dopušteno slobodno klizanje po vrhu trake, njegova je brzina dovoljna da napusti Sunčev sistem. To će se dogoditi zbog prijelaza ukupnog kutnog momenta kabela (i Zemlje) u brzinu lansiranog objekta.
Da biste postigli još veće brzine, možete produžiti kabel ili ubrzati opterećenje zbog elektromagnetizma.
Građevinarstvo

Izgradnja je u toku sa geostacionarnim stanica. Ovo je jedini mesto gde svemirska letelica može da pristane. Jedan kraj povučen je na površinu Zemlje, povučen gravitacijom. Druga, za balansiranje, - u suprotnom sa strane, povlačenjem centrifugalnom silom. To znači da se svi građevinski materijali moraju podići. do geostacionarne kružite na tradicionalan način, bez obzira na odredište tereta. Odnosno, troškovi podizanja čitavog svemirskog lifta do geostacionarne orbita - minimalni trošak projekta.
Ekonomija svemirskih liftova

Vjerojatno će svemirski lift značajno smanjiti troškove slanja tereta u svemir. Svemirski liftovi su skupi za izgradnju, ali su njihovi operativni troškovi niski, pa ih je najbolje koristiti tokom dužeg vremenskog perioda za vrlo velike količine tereta. Trenutno, tržište lansiranja tereta možda nije dovoljno veliko da opravda gradnju lifta, ali oštro smanjenje cijena trebalo bi dovesti do veće raznolikosti tereta. Na isti način, opravdava se i druga transportna infrastruktura - autoputevi i željeznice.
Troškovi razvoja lifta uporedivi su s troškovima razvoja svemirskog broda [izvor neodređen 810 dana]. Još uvijek nema odgovora na pitanje hoće li svemirsko dizalo vratiti uloženi novac ili će biti bolje uložiti ga u daljnji razvoj raketne tehnologije.
Ne zaboravite na ograničenje broja satelita za ponavljanje u geostacionarnom Orbita: Trenutno međunarodni ugovori dopuštaju 360 satelita - jedan repetitor po kutnom stupnju, kako bi se izbjegle smetnje pri emitiranju u Ku -opsegu. Za C-frekvencije, broj satelita je ograničen na 180.
Stoga je svemirsko dizalo minimalno prikladno za masovna lansiranja. do geostacionarne u orbiti [izvor nije naveden 554 dana] i najprikladniji je za istraživanje svemira, a posebno Mjeseca.
Ova okolnost objašnjava stvarnu komercijalnu insolventnost projekta, budući da su glavni finansijski troškovi nevladinih organizacija usmjereni na na repetitorima satelita, koji zauzimaju ili geostacionarnu orbitu (televizija, komunikacije), ili niže orbite (globalni sistemi pozicioniranja, posmatranje prirodnih resursa itd.).
Međutim, dizalo može biti hibridni projekt i, osim funkcije isporuke tereta u orbitu, ostati baza za druge istraživačke i komercijalne programe koji se ne odnose na transport.
Dostignuća

Od 2005. godine Sjedinjene Američke Države su domaćini godišnjih Igara svemirskih liftova, koje organizira Spaceward Foundation uz podršku NASA -e. Na ovim takmičenjima postoje dvije nominacije: "najbolji konopac" i "najbolji robot (dizalica)".
U konkurenciji dizanja, robot mora prevladati zadanu udaljenost, penjući se po okomitom kabelu brzinom koja nije niža od brzine određene pravilima (na takmičenjima Standardi iz 2007. bili su sljedeći: dužina kabela - 100 m, minimalna brzina - 2 m / s). Najbolji rezultat u 2007. godini je pređena udaljenost od 100 m s prosječnom brzinom od 1,8 m / s.
Ukupan nagradni fond za Igre svemirskih liftova 2009. iznosio je 4 miliona dolara.
U takmičenju za čvrstoću kabla, učesnici moraju obezbijediti prsten od dva metra napravljeno od teških uslova materijal koji ne teži više od 2 grama, a koji se posebnom instalacijom provjerava radi pucanja. Za pobjedu na natjecanju, snaga kabela mora biti barem 50% veća u ovom pokazatelju od uzorka koji već stoji na raspolaganju NASA -i. Do sada najbolji rezultat pripada kablu koji je izdržao opterećenje do 0,72 tone.
Liftport Group, koja je postala poznata po izjavama da će 2018. pokrenuti svemirski lift (kasnije je ovaj datum odgođen za 2031.), ne učestvuje na ovim takmičenjima. Liftport provodi vlastite eksperimente, pa se 2006. robotsko dizalo popelo na snažno uže koje su vukli baloni. Sa kilometar i po, lift je uspio prevaliti stazu samo 460 metara. U sljedećoj fazi kompanija planira provesti ispitivanja na kabelu visine 3 km.
Na Igrama svemirskih liftova, od 4. do 6. novembra 2009. godine, održano je takmičenje u organizaciji Spaceward Foundation i NASA -e u južnoj Kaliforniji, u istraživačkom centru Dryden Flight Research, u granicama poznate vazduhoplovne baze Edwards. Bodovna dužina kabela bila je 900 metara, kabel je podignut helikopterom. Liderstvo je preuzeo LaserMotive, koji je predstavio lift sa brzinom od 3,95 m / s, što je vrlo blizu potrebne brzine. Dizalo je pokrilo cijelu dužinu kabela za 3 minute 49 sekundi, a dizalo je nosilo 0,4 kg.
U kolovozu 2010., LaserMotive je demonstrirao svoj najnoviji izum na konferenciji o bespilotnim sistemima AUVSI u Denveru, Colorado. Nova vrsta lasera pomoći će ekonomičnijem prijenosu energije na velike udaljenosti, laser troši samo nekoliko vata.
Književnost

Jurij Artsutanov "U svemir - na električnoj lokomotivi " novine "Komsomolskaya Pravda" od 31. jula 1960.
Alexander Bolonkin "Ne-raketno svemirsko lansiranje i let", Elsevier, 2006, 488 str. http://www.scribd.com/doc/24056182
Svemirski lift u raznim radovima

Jedno od poznatih djela Arthura Clarkea, Fontane raja, zasnovano je na ideji svemirskog lifta. Osim toga, svemirski lift je opremljen i u finalu dijelovi njegove poznate tetralogije A Space Odyssey (3001: The Last Odyssey).
Bojni anđeo ima ciklopsko svemirsko dizalo, na čijem se jednom kraju nalazi Nebeski grad Salem (za građane) zajedno s donjim gradom (za nedržavljane), a na drugom kraju je svemirski grad Yero. Slična struktura nalazi se na drugoj strani Zemlje.
U Star Trek: Voyageru, u epizodi 3x19 "Rise", svemirsko dizalo pomaže posadi da pobjegne s planete s opasnom atmosferom.
Civilization IV ima svemirski lift. Evo ga - jedno od kasnijih "velikih čuda".
Naučnofantastični roman Timothyja Zahna "Spinneret" (1985.) spominje planetu sposobnu za proizvodnju super vlakana. Jedna od rasa zainteresiranih za planetu željela je nabaviti ovo vlakno posebno za izgradnju svemirskog lifta.
U dilogiji Sergeja Lukyanenka "Zvijezde su hladne igračke", jedna od vanzemaljskih civilizacija u procesu međuzvjezdane trgovine stavila je na Zemlju super čvrste niti koje bi se mogle koristiti za izgradnju svemirskog lifta. Ali vanzemaljske civilizacije su isključivo insistirale na upotrebi za njihovu namjenu - pomoć pri porodu.
U anime Mobile Suit Gundam 00 postoje tri svemirska lifta, na njih je pričvršćen i prsten solarnih panela, što omogućava da se svemirsko dizalo koristi i za proizvodnju električne energije.
U animeu, Z.O.E. Dolores je prisutna sa svemirskim liftom, a pokazano je i šta bi se moglo dogoditi u slučaju terorističkog napada.
U naučnofantastičnom romanu J. Scalzija, John. War of Old Man, sistemi svemirskih dizala aktivno se koriste na Zemlji, brojnim zemaljskim kolonijama i nekim planetama drugih visoko razvijenih inteligentnih rasa za komunikaciju s dokovima međuzvjezdanih brodova.
U naučnofantastičnom romanu Aleksandra Gromova "Vječnost će doći sutra" radnja je izgrađena oko činjenice postojanja svemirskog lifta. Postoje dva uređaja - izvor i prijemnik, koji pomoću "energetskog snopa" mogu podići "automobil" lifta u orbitu.
Fantastični roman Alastaira Reynoldsa, "Grad ponora" pruža detaljan opis strukture i funkcionisanje svemirskog lifta, opisan je proces njegovog uništavanja (kao rezultat terorističkog napada).
Naučno-fantastični roman Strata Terryja Pratchetta prikazuje Line, izuzetno dugačku umjetnu molekulu koja se koristi kao svemirsko dizalo.
Pominje se u pjesmi grupe Sounds of Mu "Elevator to Heaven"
Svemirsko dizalo referencirano je u anime seriji Trinity Blood i uravnoteženo je svemirskim brodom Arc.
Na samom početku igre Sonic Colors, Sonic i Tehils se mogu vidjeti kako svemirskim liftom stižu do parka Dr. Eggmana.
vidi takođe

Svemirski top
Početna petlja
Svemirska fontana
Bilješke (uredi)

http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html Svemirsko dizalo i nanotehnologije
U svemir - liftom! // KP.RU
Orbite svemirskog lifta Društveno-političke i popularne naukečasopis "Ruski prostor" br. 11, 2008
Ugljikove nanocijevi su dva reda veličine jače od čelika
MEMBRANA | Vijesti iz svijeta | Nanocevice neće preživjeti svemirsko dizalo
Pokazalo se da je novi grafenski papir jači od čelika
Lemeško Andrej Viktorovič. Svemirski lift Lemeshko A.V.
sr: Satelitska televizija # Tehnologija
Lift to Heaven je postavio rekorde s pogledom u budućnost
Razvio je laser koji može napajati svemirska lifta
LaserMotive za demonstraciju helikoptera na laserski pogon na AUVSI-jevim bespilotnim sistemima u Sjevernoj Americi 2010

IV Međuregionalna konferencija učenika

"Put do zvijezda"

Svemirski lift - fantazija ili stvarnost?

Završeno:

____________________

Supervizor:

___________________

Yaroslavl

Uvod

Ideje za svemirsko dizalo K.E. Tsiolkovsky, Yu.N. Artsutanova, G.G. Polyakova

Konstrukcija svemirskog lifta

Opis savremenih projekata

Zaključak

Uvod

1978. objavljen je naučnofantastični roman Arthura Clarkea The Fountains of Paradise, posvećen ideji izgradnje svemirskog lifta. Radnja se dešava u XXII veku na nepostojećem ostrvu Taproban, koje, kako autor ističe u predgovoru, 90% odgovara ostrvu Cejlon (Šri Lanka).

Često pisci naučne fantastike predviđaju pojavu izuma ne iz svog stoljeća, već iz mnogo kasnijeg vremena.

Šta je svemirski lift?

Svemirsko dizalo je koncept inženjerske strukture za lansiranje tereta bez projektila u svemir. Ovaj hipotetički dizajn temelji se na korištenju priveza koji se proteže od površine planete do orbitalne stanice koja se nalazi u GSO -u. Po prvi put takvu ideju izrazio je Konstantin Tsiolkovsky 1895. godine, ideja je detaljno razrađena u djelima Jurija Artsutanova.

Svrha ovog rada je proučavanje mogućnosti izgradnje svemirskog lifta.

Ideje za svemirsko dizalo K.E. Tsiolkovsky, Yu.N. Artsutanov i G.G. Polyakova

Konstantin Tsiolkovsky je ruski i sovjetski samouki naučnik, izumitelj i školski učitelj. Osnivač teorijske kosmonautike. Opravdano korištenje raketa za svemirske letove, došlo se do zaključka o potrebi korištenja "raketnih vlakova" - prototipova višestupanjskih raketa. Glavni naučni radovi odnose se na aeronautiku, dinamiku raketa i astronautiku.

Predstavnik ruskog kosmizma, član Ruskog društva ljubitelja svjetskih studija. Autor naučnofantastičnih djela, pristalica i propagator ideja svemirskog istraživanja. Tsiolkovsky je predložio naseljavanje svemira pomoću orbitalnih stanica. Vjerovao je da će razvoj života na jednoj od planeta Univerzuma doseći takvu moć i savršenstvo da će omogućiti prevladavanje sila gravitacije i širenje života po svemiru.

1895. ruski naučnik Konstantin Eduardovič Tsiolkovsky prvi je formulirao koncept i koncept svemirskog lifta. Opisao je samostojeću strukturu koja se proteže od nivoa zemlje do geostacionarne orbite. Uzdižući se 36 hiljada kilometara iznad ekvatora i slijedeći u smjeru rotacije Zemlje, na krajnjoj točki s orbitalnim periodom od točno jednog dana, ova bi struktura ostala u fiksnom položaju.

NS
Ry Nikolayevich Artsutanov je ruski inženjer rođen u Lenjingradu. Diplomirao Lenjingradski

Tehnološki institut, poznat kao jedan od pionira ideje o svemirskim liftovima. Godine 1960. napisao je članak "U svemir - električnom lokomotivom", gdje je raspravljao o konceptu svemirskog lifta kao isplativog, sigurnog i prikladnog načina pristupa orbiti radi lakšeg istraživanja svemira.

Jurij Nikolajevič razvio je ideju Konstantina Ciolkovskog. Artsutanov koncept zasnivao se na povezivanju geosinhronih satelita kablom sa Zemljom. Predložio je da se satelit koristi kao baza za izgradnju tornja, jer će geosinhroni satelit ostati iznad fiksne tačke na ekvatoru. Uz pomoć protuteže, kabel će se spustiti s geosinhrone orbite na Zemljinu površinu, dok će se protuteža odmaknuti od Zemlje, držeći težište kabela nepomičnim u odnosu na Zemlju.

A rtsutanov je predložio da se jedan kraj takvog "užeta" fiksira na zemaljskom ekvatoru i da se na drugi kraj suspendira balansni uteg, koji je daleko izvan planetarne atmosfere. Sa dovoljnom dužinom "užeta", centrifugalna sila bi premašila silu gravitacije i spriječila pad tereta na Zemlju. Iz proračuna koje je dao Artsutanov proizlazi da su sila gravitacije i centrifugalna sila jednake na nadmorskoj visini od oko 42.000 kilometara. Rezultat ovih sila jednak nuli sigurno učvršćuje "kamen" u zenitu.

Sada će zapečaćene električne lokomotive trčati okomito prema gore - u orbitu. Lagano povećanje brzine i glatko usporavanje pomoći će u izbjegavanju preopterećenja karakterističnih za razdvajanje raketa. Nakon nekoliko sati putovanja brzinom od 10 - 20 kilometara u sekundi, slijedi prvo zaustavljanje - na mjestu ravnodnevnice, gdje će transfer stanica ispružena u nultoj gravitaciji otvoriti vrata barova, restorana, salona za gosti - i prekrasan pogled na Zemlju s prozora.

Nakon zaustavljanja, kabina će se moći ne samo kretati bez potrošnje energije, jer će biti odbačena od Zemlje centrifugalnom silom, već će, osim toga, generirati motor, prebačen u dinamo način rada, neophodan za vraćanje električne energije.

Predloženo je drugo i konačno zaustavljanje na udaljenosti od 60.000 kilometara od Zemlje, gdje je rezultanta sila jednaka sili gravitacije na površini zemlje, te će stvoriti umjetnu gravitaciju na "terminalnoj stanici". Ovdje, na rubu najduže žičare, bit će smještena prava orbitalna svemirska luka. Očekivano, on će lansirati svemirske brodove širom Sunčevog sistema, dajući im solidnu brzinu i dodjeljujući putanju.

Ne želeći se ograničiti na primitivno uže, Jurij Artsutanov na njega je objesio solarne elektrane koje pretvaraju sunčevu energiju u električnu struju i solenoide koji stvaraju elektromagnetsko polje. Na ovom polju bi se trebala kretati "električna lokomotiva".

Ako procijenimo težinu takvog magnetskog kolnika, s obzirom na dužinu od 60.000 kilometara, ispada - stotine milijuna tona? Mnogo više. Za vuču ove težine na orbitu bit će potrebno više od hiljadu raketa! To se tada činilo nemogućim.

Međutim, ovog puta naučnik je iznio ispravnu ideju: lift ne mora biti izgrađen odozdo prema gore, poput ogromnog kiklopskog tornja - dovoljno je lansirati umjetni satelit u geostacionarnu orbitu, iz koje će biti prva nit pokrenuta. U presjeku će ovaj konac biti tanji od ljudske kose, tako da njegova težina ne prelazi hiljadu tona. Nakon što je slobodni kraj konca fiksiran na površini zemlje, "pauk" će trčati odozgo prema dolje duž niti - lagani uređaj koji plete drugi paralelni konac. Trčat će sve dok uže ne postane dovoljno debelo da izdrži električnu lokomotivu, elektromagnetski pojas, solarne elektrane, salone i restorane.

Sasvim je razumljivo zašto je u doba svemirskih utrka ideja Jurija Valerijeviča Artsutanova ostala nikoga nezapažena. Tada nije postojao niti jedan materijal koji bi mogao izdržati tako visok prekidni pritisak kabela.

U razvoju Artsutanovih ideja, Georgy Polyakov s Astrahanskog pedagoškog zavoda predložio je svoj projekt svemirskog lifta 1977. godine.

U osnovi, ovaj lift se gotovo ne razlikuje od gore navedenog. Polyakov samo ističe: pravi svemirski lift bit će uređen mnogo složenije od onog koji je opisao Artsutanov. Zapravo, sastojat će se od niza jednostavnih dizala sa sukcesivno sve manjim dužinama. Svaki od njih je samo uravnotežen sistem, ali samo zahvaljujući jednom od njih koji doseže Zemlju osigurava se stabilnost cijele strukture.

Dužina lifta (približno 4 puta veća od promjera Zemlje) odabrana je tako da bi aparat, odvojen od vrha, mogao po inerciji pobjeći u otvoreni prostor. Lansirna tačka za međuplanetarne svemirske letjelice bit će postavljena na gornjoj tački. A brodovi koji se vraćaju s leta, nakon što su prethodno ušli u stacionarnu orbitu, "podižu se" u području baze.

Sa dizajnerskog stajališta, svemirsko dizalo sastoji se od dvije paralelne cijevi ili šahtova pravokutnog presjeka, čija se debljina zidova mijenja prema određenom zakonu. Na jednoj od njih kabine se pomiču gore, a na drugoj - dolje. Naravno, ništa vas ne sprečava da izgradite nekoliko ovih parova. Cijev možda nije čvrsta, već se sastoji od mnogo paralelnih kabela čiji je položaj fiksiran nizom poprečnih pravokutnih okvira. To olakšava ugradnju i popravak lifta.

Kabine liftova jednostavno su platforme koje pokreću pojedinačni elektromotori. Koriste se za pričvršćivanje tereta ili stambenih prostorija - na kraju krajeva, putovanje liftom može potrajati tjedan dana, pa čak i više.

Kako biste uštedjeli energiju, možete stvoriti sistem koji liči na žičaru. Sastoji se od niza remenica kroz koje se provlače zatvoreni kablovi s kabinama koje su okačene na njih. Osi remenica, na kojima su ugrađeni elektromotori, pričvršćene su za nosač lifta. Ovdje je težina kabina u usponu i padu međusobno uravnotežena, pa se energija troši samo na prevladavanje trenja.

Za spojne “navoje”, od kojih se dizalo zapravo formira, potrebno je koristiti materijal čiji je omjer prekidnog naprezanja prema gustoći 50 puta veći od onog u čeliku. To mogu biti različiti "kompoziti", pjenasti čelici, legure berilijuma ili kristalni brkovi ...

Međutim, Georgy Polyakov ne staje samo u određivanju karakteristika svemirskog lifta. On ukazuje na činjenicu da će do kraja 20. stoljeća geosinhrona orbita biti gusto "prošarana" svemirskim letjelicama različitih vrsta i namjena. A budući da će svi biti praktično nepomični u odnosu na našu planetu, čini se vrlo primamljivim povezati ih sa Zemljom i međusobno pomoću svemirskih dizala i kružnog transportnog autoputa.

Na osnovu ovog razmatranja, Polyakov iznosi ideju o kosmičkoj "ogrlici" Zemlje. Ogrlica će služiti kao neka vrsta užeta (ili tračnice) između orbitalnih stanica, a također će im osigurati stabilan balans u geosinhronoj orbiti.

Budući da je "ogrlica" vrlo duga (260.000 kilometara), na nju se mogu postaviti mnoge stanice. Ako se, recimo, naselja nalaze na udaljenosti od 100 kilometara jedno od drugog, tada će njihov broj biti 2600. S populacijom svake stanice od 10 hiljada, 26 miliona ljudi živjet će na prstenu. Ako se veličina i broj takvih "astro-gradova" povećaju, ta će se brojka dramatično povećati.

Konstrukcija svemirskog lifta

Baza

O Baza svemirskog lifta je mjesto na površini planete na kojem je pričvršćen kabel i počinje podizanje tereta. Može biti pokretan, smješten na okeanskom plovilu. Prednost pokretne baze je mogućnost manevriranja kako bi se izbjegli uragani i oluje. Prednosti stacionarne baze su jeftiniji i pristupačniji izvori energije, te mogućnost smanjenja duljine kabela. Razlika od nekoliko kilometara veza je relativno mala, ali može pomoći u smanjenju potrebne debljine njenog srednjeg dijela i dužine dijela koji izlazi izvan geostacionarne orbite. Osim baze, može se postaviti platforma na stratosferskim balonima kako bi se smanjila težina donjeg dijela kabela s mogućnošću promjene visine kako bi se izbjegle najjače zračne struje, kao i prigušile nepotrebne vibracije duž cijelog dužina kabla.

Cable

Uže mora biti izrađeno od materijala s iznimno visokim omjerom vlačne čvrstoće i specifične težine. Svemirsko dizalo bit će ekonomski isplativo ako se može proizvesti u industrijskim razmjerima po razumnoj cijeni užeta gustoće usporedive s gustoćom grafita i čvrstoćom od oko 65-120 gigapaskala. Za usporedbu, čvrstoća većine vrsta čelika iznosi oko 1 GPa, pa čak i kod najjačih vrsta nije veća od 5 GPa, a čelik je težak. Mnogo lakši kevlar ima čvrstoću u rasponu od 2,6-4,1 GPa, a za kvarcna vlakna - do 20 GPa i više. Ugljikove nanocijevi bi, prema teoriji, trebale imati proširivost mnogo veću nego što je potrebno za svemirsko dizalo. Međutim, tehnologija njihove proizvodnje u industrijskim količinama i njihovog tkanja u kabel tek se počinje razvijati. Teoretski, njihova snaga trebala bi biti veća od 120 GPa, ali u praksi je najveće produženje jednozidne nanocijevi iznosilo 52 GPa, a u prosjeku su se lomile u rasponu od 30-50 GPa. Najjači filament satkan od nanocijevi bit će manje jak od njegovih komponenti.

U eksperimentu naučnika sa Univerziteta Južna Kalifornija (SAD), jednozidne ugljične nanocijevi pokazale su specifičnu snagu 117 puta veću od čelične i 30 puta veću od kevlara. Bilo je moguće dostići indeks od 98,9 GPa, maksimalna vrijednost duljine nanocijevi bila je 195 mikrona. Čak i ugljične nanocijevi nikada neće biti dovoljno jake da naprave kabel svemirskog lifta, tvrde neki naučnici.

Eksperimenti naučnika sa Tehnološkog univerziteta u Sidneju doveli su do stvaranja papira od grafena. Ispitivanja uzoraka ohrabruju: gustoća materijala je pet do šest puta manja od gustoće čelika, dok je vlačna čvrstoća deset puta veća od gustoće čelika. U isto vrijeme, grafen je dobar vodič električne struje, što mu omogućuje da se koristi za prijenos snage na dizalicu kao kontaktna sabirnica.

U lipnju 2013. inženjeri sa Sveučilišta Columbia u Sjedinjenim Državama najavili su novi napredak: zahvaljujući novoj tehnologiji proizvodnje grafena, moguće je dobiti listove dijagonale nekoliko desetina centimetara i čvrstoće od samo 10% manje od teorijskog.

Zadebljanje užeta

Svemirsko dizalo mora barem podnijeti vlastitu težinu, koja je prilično velika zbog duljine kabela. Zadebljanje s jedne strane povećava čvrstoću užeta, s druge strane dodaje težinu, a time i potrebnu čvrstoću. Opterećenje na njemu razlikovat će se na različitim mjestima: u nekim slučajevima dio kabela mora izdržati težinu donjih segmenata, u drugim mora izdržati centrifugalnu silu koja drži gornje dijelove kabela u orbiti. Kako bi se zadovoljio ovaj uvjet i postigla optimalnost kabela u svakoj od njegovih točaka, njegova će debljina biti promjenjiva.

Može se pokazati da će se, uzimajući u obzir gravitaciju Zemlje i centrifugalnu silu, ALI, bez uzimanja u obzir manjeg utjecaja Mjeseca i Sunca, opisati poprečni presjek kabela, ovisno o visini po sljedećoj formuli:

Gdje je površina poprečnog presjeka kabela u funkciji udaljenosti r od središta Zemlje.

U formuli se koriste sljedeće konstante:

- površina poprečnog presjeka kabela na razini Zemljine površine.

- gustoća materijala užadi.

- vlačna čvrstoća materijala užadi.

- kružna frekvencija rotacije Zemlje oko svoje osi, 7.292 · 10−5 radijana u sekundi.

- udaljenost između središta Zemlje i baze kabela. Približno je jednak radijusu Zemlje, 6.378 km.

- ubrzanje slobodnog pada pri dnu kabela, 9.780 m / s².

Ova jednadžba opisuje privez, čija se debljina prvo povećava eksponencijalno, zatim se njegov rast usporava na visini od nekoliko Zemljinih polumjera, a zatim postaje konstantan, pa na kraju doseže geostacionarnu orbitu. Nakon toga debljina se ponovno počinje smanjivati.

Dakle, omjer površina presjeka kabela u podnožju i na GSO (r = 42 164 km) je:

NS
Stavljajući ovdje gustoću i čvrstoću čelika, te promjer kabela na razini Zemlje od 1 cm, dobivamo promjer na razini GSO od nekoliko stotina kilometara, što znači da se čelik i drugi materijali koriste da su neprikladni za izgradnju lifta.

Slijedi da postoje četiri načina za postizanje razumnije debljine žice na razini GSO -a:

Koristite manje gusti materijal. Budući da se gustoća većine čvrstih tijela nalazi u relativno malom rasponu od 1000 do 5000 kg / m³, malo je vjerojatno da će se ovdje nešto postići.

Koristite izdržljiviji materijal. Uglavnom, istraživanja idu u tom smjeru. Ugljikove nanocijevi su desetine puta jače od najboljeg čelika i značajno će smanjiti debljinu kabela na razini GSO -a. Isti proračun napravljen je pod pretpostavkom da je gustoća užeta jednaka gustoći ugljičnih vlakana ρ = 1,9 g / cm3 (1900 kg / m3), s krajnjom čvrstoćom σ = 90 GPA (90 109 Pa) i promjerom užeta u podnožju 1 cm (0,01 m), omogućuje dobijanje promjera kabela na GSO od samo 9 cm.

Podignite bazu kabela više. Zbog eksponencijalnog faktora u jednadžbi, čak i blago povišenje baze znatno će smanjiti debljinu kabela. U ponudi su tornjevi visine do 100 km, koji će, osim uštede na kablu, izbjeći utjecaj atmosferskih procesa.

Neka baza kabela bude što tanja. I dalje mora biti dovoljno debelo da podnese dizalicu s opterećenjem, pa minimalna debljina u podnožju također ovisi o čvrstoći materijala. Dovoljno je imati kabel od ugljikovih nanocjevčica debljine samo jedan milimetar u podnožju.

Drugi način je da podnožje lifta učinite pomičnim. Kretanje čak i pri brzini od 100 m / s već će povećati kružnu brzinu za 20% i skratiti dužinu kabela za 20-25%, što će ga olakšati za 50 posto ili više. Ako "usidrimo" kabel na nadzvučnom avionu ili vlaku, tada će se dobitak u masi kabela već mjeriti ne u postocima, već desetinama puta (ali se gubici zbog otpora zraka ne uzimaju u obzir). Postoji i ideja, umjesto kabela napravljenog od nanocjevčica, koristiti uvjetne linije sile Zemljinog magnetskog polja.

Protivteža

Protuteža se može stvoriti na dva načina - vezanjem teškog objekta (na primjer, asteroida, svemirskog naselja ili svemirskog pristaništa) izvan geostacionarne orbite, ili produžavanjem same spone na znatnu udaljenost izvan geostacionarne orbite. Druga je mogućnost zanimljiva po tome što je lakše lansirati teret na druge planete s kraja produženog kabela, budući da ima značajnu brzinu u odnosu na Zemlju.

Kutni moment, brzina i nagib

Horizontalna brzina svakog dijela priveza raste s visinom proporcionalno udaljenosti do središta Zemlje, dostižući prvu kozmičku brzinu u geostacionarnoj orbiti. Stoga pri podizanju tereta mora dobiti dodatni kutni moment (horizontalna brzina). Ugaoni moment se dobija usljed rotacije Zemlje. U početku se dizalo pomiče malo sporije od kabela (Coriolisov efekt), čime se "usporava" kabel i lagano ga skreće prema zapadu. Pri brzini uspona od 200 km / h, kabel će se nagnuti za 1 stepen. Horizontalna komponenta napetosti u okomitom kabelu povlači teret u stranu, ubrzavajući ga prema istoku - zbog toga dizalo dobiva dodatnu brzinu. Prema Newtonovom trećem zakonu, kabel usporava Zemlju za malu količinu, a protuteža za veliku količinu, kao rezultat usporavanja rotacije protuteže, kabel će se početi motati po tlu. Istodobno, utjecaj centrifugalne sile uzrokuje da se kabel vrati u energetski povoljan okomiti položaj, tako da će biti u stanju stabilne ravnoteže. Ako je težište lifta uvijek veće od geostacionarne orbite, bez obzira na brzinu dizala, ono neće pasti. Do trenutka kada teret dosegne geostacionarnu orbitu (GSO), njegov kutni moment je dovoljan da opterećenje dovede u orbitu. Ako se opterećenje ne oslobodi s kabela, a zatim se zaustavi okomito na razini GSO -a, bit će u stanju nestabilne ravnoteže, a s beskonačno malim pritiskom prema dolje napustit će GSO i početi se spuštati na Zemlju s okomitim ubrzanjem, usporavajući u vodoravnom smjeru. Gubitak kinetičke energije iz horizontalne komponente tokom spuštanja prenosit će se putem kabela do kutnog momenta Zemljine rotacije, ubrzavajući njezinu rotaciju. Prilikom guranja prema gore, teret će također sići s GSO -a, ali u suprotnom smjeru, odnosno početi će se uzdizati uz kabel s ubrzanjem od Zemlje, dostižući konačnu brzinu na kraju kabela. Budući da konačna brzina ovisi o duljini kabela, stoga se njegova vrijednost može proizvoljno postaviti. Treba napomenuti da će se ubrzanje i povećanje kinetičke energije tereta tijekom podizanja, odnosno njegovo odmotavanje u spirali, dogoditi uslijed rotacije Zemlje, što će usporiti. Ovaj proces je potpuno reverzibilan, to jest, ako na kraj kabela stavite opterećenje i počnete ga spuštati, komprimirajući ga u spirali, tada će se kutni moment Zemljine rotacije u skladu s tim povećati. Prilikom spuštanja tereta dogodit će se suprotan proces, naginjući kabel prema istoku.

Lansiranje svemira

Na kraju kabla visokog 144 000 km, komponenta tangencijalne brzine bit će 10,93 km / s, što je više nego dovoljno za napuštanje Zemljinog gravitacijskog polja i lansiranje brodova prema Saturnu. Ako je objektu dopušteno slobodno klizanje po vrhu trake, njegova je brzina dovoljna da napusti Sunčev sistem. To će se dogoditi zbog prijelaza ukupnog kutnog momenta kabela (i Zemlje) u brzinu lansiranog objekta. Da biste postigli još veće brzine, možete produžiti kabel ili ubrzati opterećenje zbog elektromagnetizma.

Opis savremenih projekata

Detaljniji prijedlozi pojavili su se sredinom i krajem 20. stoljeća. Nadalo se da će svemirsko dizalo revolucionirati pristup svemiru blizu Zemlje, Mjesecu, Marsu i šire. Ova struktura mogao jednom zauvijek riješiti problem povezan sa slanjem čovjeka u svemir. Dizalo bi uvelike pomoglo mnogim svemirskim agencijama u transportu astronauta u orbitu na našoj planeti. Njegovo stvaranje moglo bi značiti kraj raketa koje zagađuju svemir. Međutim, početno ulaganje i potreban nivo tehnologije jasno su stavili do znanja da je takav projekt nepraktičan i dali mu mjesto u polju naučne fantastike.

Je li moguće riješiti problem takve izgradnje u ovom trenutku? Zagovornici svemirskih liftova vjeruju da trenutno postoji dovoljno mogućnosti za rješavanje ovog tehničkog problema. Smatraju da su svemirske rakete zastarjele i nanose nepopravljivu štetu prirodi te su preskupe za moderno društvo.

Kamen spoticanja leži u tome kako izgraditi takav sistem. "Za početak, mora biti izrađen od nepostojećeg, ali žilavog i fleksibilnog materijala s odgovarajućim karakteristikama mase i gustoće da podrži transport i izdrži nevjerojatan utjecaj vanjskih sila", kaže Fong. "Mislim da će sve ovo zahtijevati niz najambicioznijih orbitalnih misija i svemirskih šetnji po niskim i visokim orbitama Zemlje u povijesti naše vrste."

Postoje i sigurnosni problemi, dodaje on. „Čak i ako bismo mogli riješiti značajne tehničke poteškoće povezane s izgradnjom takve stvari, nazire se užasna slika divovskog sira s rupama probušenim ovim svemirskim ostacima i krhotinama iznad. "

Naučnici širom svijeta razvijaju ideju svemirskog lifta. Japanci su početkom 2012. objavili da planiraju izgradnju svemirskog lifta. Amerikanci su isto prijavili krajem 2012. Mediji su se 2013. prisjetili ruskih korijena "svemirskog lifta". Pa kad će te ideje postati stvarnost?

Obayashi Japan Corporation Concept

Korporacija predlaže sljedeći način izgradnje: jedan kraj kabela vrlo velike čvrstoće drži masivna platforma u oceanu, a drugi je usidren za orbitalnu stanicu. Posebno dizajnirana kabina kreće se uz konopac, koji može isporučiti teret, astronaute ili, recimo, svemirske turiste.

Obayashi smatra ugljikove nanocijevi, koje su desetine puta jače od čelika, materijalom za kabel. No problem je u tome što je trenutno duljina takvih nanocijevi ograničena na oko 3 cm, dok će za svemirsko dizalo biti potreban kabel ukupne dužine 96.000 km. Očekuje se da će biti moguće prevladati postojeće poteškoće otprilike 2030 -ih godina, nakon čega će početi praktična implementacija koncepta svemirskog lifta.

Obayashi već razmišlja o stvaranju posebnih turističkih kabina namijenjenih za prijevoz do 30 putnika. Inače, put do orbite duž kabla od ugljikovih nanocijevi trajat će sedam dana, pa ćete morati osigurati potrebne sisteme za održavanje života, zalihe hrane i vode.

Obayashi očekuje da će svemirsko dizalo pokrenuti tek do 2050.

Svemirski lift kompanije LiftPort Group

Ne samo da će Zemlja postati objekt na kojem će se izgraditi takav lift. Prema grupi stručnjaka iz kompanije LiftPort Group, Mjesec bi mogao djelovati kao takav objekt.

Osnova dizala Mjesečevog svemira je ravni vrpčani kabel izrađen od materijala visoke čvrstoće. Transportne gondole ići će ovim kabelom do površine Mjeseca i natrag, dopremajući ljude, razne materijale, mehanizme i robote.

"Svemirski" kraj kabela držat će svemirska stanica PicoGravity Laboratory (PGL) koja se nalazi na L1 Lagrangeovoj tački sistema Mjesec-Zemlja, na mjestu gdje se gravitacija Mjeseca i Zemlje poništavaju. Na Mjesecu će kraj kabela biti spojen na sidrišnu stanicu koja se nalazi u regiji Sinus Medi (otprilike na sredini Mjesečevog lica gleda prema Zemlji) i dio infrastrukture Lunarnog svemirskog lifta.

Zatezanje kabela svemirskog lifta provodit će protuteža, koju će držati tanji kabel dugačak 250 hiljada kilometara, a koji će već biti na milost i nemilost Zemljine teže. Svemirska stanica PicoGravity Laboratory imat će modularnu strukturu, sličnu strukturi postojeće Međunarodne svemirske stanice, što će olakšati njeno proširenje i dodavanje čvorova za pristajanje koji omogućavaju pristajanje svemirskih letjelica različitih vrsta sa stanicom.

Glavni cilj ovog projekta nikako nije izgradnja samog svemirskog lifta. Ovaj lift će postati samo sredstvo za isporuku automatskih vozila na Mjesec, koji će autonomno vaditi razne minerale, uključujući metale rijetkih zemalja i helij-3, koje je gorivo koje obećava za buduće fuzijske reaktore i, vjerovatno, gorivo za svemirske letjelice budućnosti ....

„Nažalost, ovaj projekt je još uvijek praktično neizvediv zbog nedostatka mnogih ključnih tehnologija kod ljudi. No, istraživanje većine ovih tehnologija traje već neko vrijeme i sigurno će doći trenutak kada će izgradnja svemirskog lifta preći iz kategorije znanstvene fantastike u područje praktično izvedivih stvari. "

Stručnjaci kompanije LiftPort Group obećavaju da će do kraja 2019. godine izraditi radni detaljni dizajn strukture.

"Opšte planetarno vozilo"

Razmislite o projektu koji se zove General Planetary Vehicle (GPV). Predložio ga je i potkrijepio inženjer Anatoly Yunitskiy iz Gomela.

Godine 1982. u časopisu "Technology of Youth" objavljen je članak u kojem autor tvrdi da će čovječanstvo uskoro imati potrebu za fundamentalno novim vozilom sposobnim za transport na relaciji "Zemlja - svemir - Zemlja".

Prema A. Yunitskiyu, GPV je zatvoreni kotač s poprečnim promjerom od oko 10 metara, koji počiva na posebnom prelazu postavljenom uz ekvator. Visina nadvožnjaka, ovisno o reljefu, kreće se od nekoliko desetina do nekoliko stotina metara. Prelaz se nalazi na plutajućim nosačima u okeanu.

U zapečaćenom kanalu smještenom duž osi kućišta GPV -a nalazi se beskrajna traka koja ima magnetsko ovjes i svojevrsni je rotor motora. U nju se uvodi struja koja će stupiti u interakciju s magnetskim poljem koje ju je generiralo, a traka koja nema otpor (smještena je u vakuum) počet će se kretati. Tačnije, u rotaciji oko Zemlje. Kad dosegne prvu kozmičku brzinu, traka će postati bestežinska. S daljnjim ubrzanjem, njegova centrifugalna sila kroz magnetsko ogibljenje djelovat će na sve veću vertikalnu silu podizanja na trup GPV-a sve dok ne uravnoteži svaki od svojih metara vožnje (čini se da vozilo postaje bestežinsko-zašto ne brod protiv gravitacije?).

Teret i putnici smješteni su u vozilo koje se nalazi na nadvožnjaku s gornjim pojasom mase 9 tona po metru, prethodno iskrivljenim do brzine od 16 km / s, i potpuno isto, ali donji pojas leži nepomično. To se uglavnom radi unutar i djelomično izvan kućišta GPV -a, ali tako da je opterećenje u cjelini ravnomjerno raspoređeno. Nakon što se oslobodi zahvata koji drže GPV na nadvožnjaku, njegov promjer će polako rasti pod djelovanjem sile dizanja, a svaki njegov metar trčanja će se uzdići iznad Zemlje. Budući da oblik kruga odgovara minimalnoj energiji, vozilo koje je prethodno kopiralo profil nadvožnjaka će nakon podizanja poprimiti oblik idealnog prstena.

Brzina podizanja GPV -a na bilo kojoj dionici staze može se postaviti u širokom rasponu: od brzine pješaka do brzine aviona. Vozilo prolazi atmosferskim dijelom minimalnim brzinama.

Prema riječima Anatolija Yunitskog, ukupna težina GPV -a bit će 1,6 milijuna tona, nosivosti - 200 milijuna tona, putničkog kapaciteta - 200 milijuna ljudi. Procijenjeni broj GPV svemirskih šetnji tokom pedesetogodišnjeg životnog vijeka je 10 hiljada letova.

Zaključak

Postoji mnogo projekata svemirskih dizala i svi se malo razlikuju od onoga što je predložio Artsupanov, ali sada znanstvenici polaze od pretpostavke da će materijali iz nanocijevi postati dostupni.

Svemirsko dizalo će transformirati svemirsku industriju: ljudi i teret bit će prevezeni u orbitu po znatno nižim cijenama u odnosu na tradicionalna lansirna vozila.

Nadajmo se da će u drugoj polovici 21. stoljeća svemirska dizala funkcionirati izvan Zemlje: na Mjesecu, Marsu i drugim uglovima Sunčevog sistema. S razvojem tehnologije, troškovi izgradnje postupno će se smanjivati.

Unatoč činjenici da se ovo vrijeme čini dalekim i nedostižnim, od nas ovisi kakva će biti budućnost i koliko brzo će doći.