ลิฟต์วงโคจร งานวิจัย “ลิฟต์อวกาศ” ลิฟต์อวกาศคืออะไร
(GSO) เนื่องจากแรงเหวี่ยง มันลอยขึ้นไปตามสายเคเบิลเพื่อบรรทุกน้ำหนักบรรทุก เมื่อเพิ่มขึ้น ภาระจะถูกเร่งขึ้นเนื่องจากการหมุนของโลก ซึ่งจะทำให้ถูกส่งออกไปนอกแรงโน้มถ่วงของโลกที่ระดับความสูงที่สูงพอสมควร
สายเคเบิลต้องการความต้านทานแรงดึงสูงมากรวมกับความหนาแน่นต่ำ ตามการคำนวณทางทฤษฎี ท่อนาโนคาร์บอนดูเหมือนจะเป็นวัสดุที่เหมาะสม หากเราถือว่าความเหมาะสมสำหรับการผลิตสายเคเบิล การสร้างลิฟต์อวกาศถือเป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่แก้ไขได้ แม้ว่าจะต้องใช้การพัฒนาขั้นสูงและก็ตาม การสร้างลิฟต์มีมูลค่าประมาณ 7-12 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ NASA ได้ให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาที่เกี่ยวข้องที่สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์อเมริกัน ซึ่งรวมถึงการพัฒนาลิฟต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตามสายเคเบิล
ออกแบบ
มีตัวเลือกการออกแบบหลายแบบ เกือบทั้งหมดประกอบด้วยฐาน (ฐาน) สายเคเบิล (เคเบิล) ลิฟต์ และเครื่องถ่วงน้ำหนัก
ฐาน
ฐานของลิฟต์อวกาศคือสถานที่บนพื้นผิวโลกที่มีการต่อสายเคเบิลและเริ่มการยกสินค้า มันสามารถเคลื่อนที่ได้ โดยวางไว้บนเรือเดินทะเล
ข้อดีของฐานที่เคลื่อนย้ายได้คือความสามารถในการซ้อมรบเพื่อหลบเลี่ยงพายุเฮอริเคนและพายุ ข้อดีของฐานที่อยู่กับที่คือแหล่งพลังงานที่ถูกกว่าและเข้าถึงได้ง่ายกว่า รวมถึงความสามารถในการลดความยาวของสายเคเบิลด้วย ความแตกต่างของสายโยงไม่กี่กิโลเมตรนั้นค่อนข้างน้อย แต่สามารถช่วยลดความหนาที่ต้องการของส่วนตรงกลางและความยาวของส่วนที่ยื่นเลยวงโคจรค้างฟ้าได้
เคเบิล
สายเคเบิลจะต้องทำจากวัสดุที่มีความต้านทานแรงดึงสูงมากต่ออัตราส่วนความถ่วงจำเพาะ ลิฟต์อวกาศจะมีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจหากสามารถผลิตสายเคเบิลที่มีความหนาแน่นเทียบเท่ากับกราไฟท์และมีความแข็งแรงประมาณ 65-120 กิกะปาสคาลในระดับอุตสาหกรรมในราคาที่สมเหตุสมผล
สำหรับการเปรียบเทียบ ความแข็งแรงของเหล็กส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 1 GPa และแม้แต่ประเภทที่แข็งแกร่งที่สุดก็ยังไม่เกิน 5 GPa และเหล็กก็มีน้ำหนักมาก เคฟลาร์ที่เบากว่ามากมีความแข็งแกร่งในช่วง 2.6-4.1 GPa และเส้นใยควอตซ์มีความแข็งแกร่งสูงถึง 20 GPa และสูงกว่า ความแข็งแรงทางทฤษฎีของเส้นใยเพชรอาจจะน้อย [นานแค่ไหน?] สูงกว่า
เทคโนโลยีการทอเส้นใยดังกล่าวยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น
ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวไว้ แม้แต่ท่อนาโนคาร์บอนก็ไม่เคยแข็งแรงพอที่จะสร้างสายเคเบิลลิฟต์อวกาศได้
การทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์ทำให้สามารถสร้างกระดาษกราฟีนได้ การทดสอบตัวอย่างเป็นสิ่งที่น่ายินดี: ความหนาแน่นของวัสดุต่ำกว่าเหล็กกล้าห้าถึงหกเท่า ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนสิบเท่า ในเวลาเดียวกัน กราฟีนเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ดี ซึ่งช่วยให้สามารถนำไปใช้ในการส่งพลังงานไปยังลิฟต์ ในลักษณะบัสสัมผัสได้
ทำให้สายเคเบิลหนาขึ้น
ลิฟต์อวกาศต้องรองรับน้ำหนักของตัวเองเป็นอย่างน้อย ซึ่งถือว่ามากเนื่องจากความยาวของสายเคเบิล การทำให้หนาขึ้นในด้านหนึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงของสายเคเบิล อีกด้านหนึ่งจะเพิ่มน้ำหนัก ดังนั้นจึงเพิ่มความแข็งแกร่งตามที่ต้องการ น้ำหนักของมันจะแตกต่างกันไปในแต่ละตำแหน่ง: ในบางกรณี ส่วนหนึ่งของสายโยงจะต้องทนต่อน้ำหนักของส่วนที่อยู่ด้านล่าง ในกรณีอื่น ๆ จะต้องทนต่อแรงเหวี่ยงที่ยึดส่วนบนของสายโยงในวงโคจร เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขนี้และเพื่อให้ได้สายเคเบิลที่เหมาะสมที่สุดในแต่ละจุด ความหนาของสายเคเบิลจะแปรผัน
แสดงให้เห็นว่าเมื่อคำนึงถึงแรงโน้มถ่วงและแรงเหวี่ยงของโลก (แต่ไม่คำนึงถึงอิทธิพลที่น้อยกว่าของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์) ส่วนตัดขวางของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความสูงจะอธิบายได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:
นี่คือพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลตามฟังก์ชันของระยะห่างจาก ศูนย์โลก.
สูตรใช้ค่าคงที่ต่อไปนี้:
สมการนี้อธิบายสายโยงซึ่งมีความหนาเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณก่อน จากนั้นการเติบโตจะช้าลงที่ระดับความสูงหลายรัศมีของโลก และจากนั้นจะคงที่ และในที่สุดก็ถึงวงโคจรค้างฟ้า หลังจากนั้นความหนาก็เริ่มลดลงอีกครั้ง
ดังนั้น อัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลที่ฐานและที่ GSO ( ร= 42,164 กม.) คือ:
เมื่อทดแทนความหนาแน่นและความแข็งแรงของเหล็กและเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่ระดับพื้นดิน 1 ซม. เราจะได้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ระดับ GSO หลายร้อยกิโลเมตรซึ่งหมายความว่าเหล็กและวัสดุอื่น ๆ ที่คุ้นเคยไม่เหมาะสำหรับการสร้าง ลิฟต์.
ตามมาว่ามีสี่วิธีในการบรรลุความหนาของสายเคเบิลที่เหมาะสมมากขึ้นที่ระดับ GSO:
อีกวิธีหนึ่งคือการทำให้ฐานลิฟต์สามารถเคลื่อนย้ายได้ การเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 100 ม./วินาที จะทำให้ความเร็ววงกลมเพิ่มขึ้น 20% และลดความยาวของสายเคเบิลลง 20-25% ซึ่งจะทำให้เบาลง 50 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่านั้น หากคุณ "ทอดสมอ" สายเคเบิลบนเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงหรือรถไฟ การเพิ่มขึ้นของมวลสายเคเบิลจะไม่ถูกวัดเป็นเปอร์เซ็นต์อีกต่อไป แต่ในหลายสิบครั้ง (แต่การสูญเสียเนื่องจากแรงต้านอากาศจะไม่ถูกนำมาพิจารณา)
ถ่วง
เครื่องถ่วงน้ำหนักสามารถสร้างได้สองวิธี - โดยการผูกวัตถุที่มีน้ำหนักมาก (เช่น ดาวเคราะห์น้อย การตั้งถิ่นฐานในอวกาศ หรือท่าจอดเรือ) ให้พ้นวงโคจรค้างฟ้า หรือโดยการขยายสายโยงออกไปในระยะทางที่มีนัยสำคัญเหนือวงโคจรค้างฟ้า ตัวเลือกที่สองได้รับความนิยมมากขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากใช้งานได้ง่ายกว่าและนอกจากนี้การปล่อยโหลดไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นจากปลายสายเคเบิลยาวได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีความเร็วที่สำคัญสัมพันธ์กับโลก
โมเมนตัมเชิงมุม ความเร็ว และการเอียง
ความเร็วแนวนอนของแต่ละส่วนของสายเคเบิลจะเพิ่มขึ้นตามความสูงตามสัดส่วนของระยะห่างถึงจุดศูนย์กลางของโลก ซึ่งถึงความเร็วหลุดแรกในวงโคจรค้างฟ้า ดังนั้นเมื่อยกของหนักเขาจะต้องได้รับโมเมนตัมเชิงมุมเพิ่มเติม (ความเร็วแนวนอน)
โมเมนตัมเชิงมุมได้มาจากการหมุนของโลก ในตอนแรก ลิฟต์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าสายเคเบิลเล็กน้อย (เอฟเฟกต์โบลิทาร์) ซึ่งจะทำให้สายเคเบิล "ช้าลง" และเบี่ยงไปทางทิศตะวันตกเล็กน้อย ที่ความเร็ว 200 กม./ชม. สายเคเบิลจะเอียง 1 องศา องค์ประกอบความตึงเครียดในแนวนอนในสายเคเบิลที่ไม่ใช่แนวตั้งจะดึงโหลดไปด้านข้างโดยเร่งไปในทิศทางตะวันออก (ดูแผนภาพ) - ด้วยเหตุนี้ลิฟต์จึงได้รับความเร็วเพิ่มเติม ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน สายเคเบิลจะทำให้โลกช้าลงเล็กน้อย
ในเวลาเดียวกัน อิทธิพลของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ทำให้สายเคเบิลกลับสู่ตำแหน่งแนวตั้งที่มีพลัง เพื่อที่จะอยู่ในสภาวะสมดุลที่มั่นคง หากจุดศูนย์ถ่วงของลิฟต์อยู่เหนือวงโคจรค้างฟ้าเสมอ ไม่ว่าลิฟต์จะมีความเร็วเท่าใดก็ตาม ลิฟต์จะไม่ตก
เมื่อถึงเวลาที่สินค้าไปถึง GEO โมเมนตัมเชิงมุม (ความเร็วแนวนอน) ก็เพียงพอแล้วที่จะปล่อยสินค้าขึ้นสู่วงโคจร
เมื่อลดโหลดลงจะเกิดกระบวนการย้อนกลับโดยเอียงสายเคเบิลไปทางทิศตะวันออก
เปิดตัวสู่อวกาศ
ที่ปลายสายเคเบิลที่ระดับความสูง 144,000 กม. องค์ประกอบในวงสัมผัสของความเร็วจะอยู่ที่ 10.93 กม./วินาที ซึ่งมากเกินพอที่จะออกจากสนามโน้มถ่วงของโลกและส่งเรือไปยังดาวเสาร์ หากวัตถุได้รับอนุญาตให้เลื่อนอย่างอิสระไปตามด้านบนของสายโยง มันก็จะมีความเร็วเพียงพอที่จะหนีออกจากระบบสุริยะได้ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมเชิงมุมทั้งหมดของสายเคเบิล (และโลก) เป็นความเร็วของวัตถุที่ปล่อยออกมา
เพื่อให้บรรลุความเร็วที่มากยิ่งขึ้น คุณสามารถยืดสายเคเบิลให้ยาวขึ้นหรือเร่งโหลดโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
การก่อสร้าง
การก่อสร้างดำเนินการจากสถานีค้างฟ้า นี่เป็นสถานที่เดียวที่ยานอวกาศสามารถลงจอดได้ ปลายด้านหนึ่งตกลงสู่พื้นผิวโลกซึ่งถูกยืดออกด้วยแรงโน้มถ่วง อีกประการหนึ่งสำหรับการทรงตัวอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามโดยถูกดึงด้วยแรงเหวี่ยง ซึ่งหมายความว่าวัสดุก่อสร้างทั้งหมดจะต้องถูกยกขึ้นสู่วงโคจรค้างฟ้าด้วยวิธีดั้งเดิม โดยไม่คำนึงถึงปลายทางของสินค้า นั่นคือค่าใช้จ่ายในการยกลิฟต์อวกาศทั้งหมดขึ้นสู่วงโคจรค้างฟ้าคือราคาขั้นต่ำของโครงการ
ประหยัดจากการใช้ลิฟต์อวกาศ
คาดว่าลิฟต์อวกาศจะช่วยลดต้นทุนในการส่งสินค้าขึ้นสู่อวกาศได้อย่างมาก ลิฟต์อวกาศมีราคาแพงในการสร้าง แต่ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ดังนั้นจึงเหมาะที่สุดที่จะใช้ในระยะเวลานานสำหรับสินค้าปริมาณมาก ในปัจจุบัน ตลาดสำหรับการปล่อยโหลดอาจไม่ใหญ่พอที่จะสร้างลิฟต์ได้ แต่การลดราคาลงอย่างมากน่าจะนำไปสู่ความหลากหลายของการบรรทุกมากขึ้น โครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งอื่นๆ เช่น ทางหลวงและทางรถไฟ ก็ให้เหตุผลในแนวทางเดียวกัน
ยังไม่มีคำตอบสำหรับคำถามว่าลิฟต์อวกาศจะคืนเงินที่ลงทุนไปหรือไม่หรือจะดีกว่าหากลงทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีจรวดต่อไป
เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับขีดจำกัดของจำนวนดาวเทียมรีเลย์ในวงโคจรค้างฟ้า: ปัจจุบันข้อตกลงระหว่างประเทศอนุญาตให้มีดาวเทียม 360 ดวง - หนึ่งรีเลย์ต่อองศาเชิงมุมเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนเมื่อออกอากาศในย่านความถี่ K u สำหรับความถี่ C จำนวนดาวเทียมจะถูกจำกัดไว้ที่ 180
สถานการณ์นี้อธิบายถึงความล้มเหลวเชิงพาณิชย์ที่แท้จริงของโครงการ เนื่องจากต้นทุนทางการเงินหลักขององค์กรพัฒนาเอกชนมุ่งเน้นไปที่ดาวเทียมถ่ายทอดที่อยู่ในวงโคจรค้างฟ้า (โทรทัศน์ การสื่อสาร) หรือวงโคจรต่ำ (ระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก การสังเกตทรัพยากรธรรมชาติ ฯลฯ ) .
อย่างไรก็ตาม ลิฟต์อาจเป็นโครงการแบบผสมผสาน และนอกเหนือจากหน้าที่ในการขนส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจรแล้ว ลิฟต์ยังคงเป็นฐานสำหรับโครงการวิจัยและเชิงพาณิชย์อื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการขนส่ง
ความสำเร็จ
ตั้งแต่ปี 2548 การแข่งขัน Space Lift Games ประจำปีได้จัดขึ้นในสหรัฐอเมริกา ซึ่งจัดโดยมูลนิธิ Spaceward Foundation โดยได้รับการสนับสนุนจาก NASA การแข่งขันมีสองประเภท: "สายเคเบิลที่ดีที่สุด" และ "หุ่นยนต์ที่ดีที่สุด (ลิฟต์)"
ในการแข่งขันยกหุ่นยนต์จะต้องเอาชนะระยะทางที่กำหนดโดยปีนสายเคเบิลแนวตั้งด้วยความเร็วไม่ต่ำกว่าที่กำหนดโดยกฎ (ในการแข่งขันปี 2550 มาตรฐานมีดังนี้: ความยาวสายเคเบิล - 100 ม. ความเร็วขั้นต่ำ - 2 นางสาว). ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในปี 2550 คือการครอบคลุมระยะทาง 100 ม. ด้วยความเร็วเฉลี่ย 1.8 ม./วินาที
เงินรางวัลรวมสำหรับการแข่งขัน Space Lift Games ในปี 2552 อยู่ที่ 4 ล้านดอลลาร์
ในการแข่งขันความแข็งแรงของเชือก ผู้เข้าร่วมจะต้องจัดเตรียมห่วงยาว 2 เมตรที่ทำจากวัสดุสำหรับงานหนักซึ่งมีน้ำหนักไม่เกิน 2 กรัม ซึ่งจะมีการทดสอบการติดตั้งแบบพิเศษสำหรับการแตกหัก หากต้องการชนะการแข่งขัน ความแข็งแรงของสายเคเบิลจะต้องมากกว่าอย่างน้อย 50% ในตัวบ่งชี้นี้มากกว่าตัวอย่างที่มีอยู่แล้วใน NASA จนถึงตอนนี้ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือสายเคเบิลที่รับน้ำหนักได้มากถึง 0.72 ตัน
การแข่งขันไม่รวมถึง Liftport Group ซึ่งได้รับความอื้อฉาวจากการอ้างว่าเปิดตัวลิฟต์อวกาศในปี 2561 (ต่อมาถูกเลื่อนกลับไปเป็นปี 2574) Liftport ดำเนินการทดลองของตัวเอง ตัวอย่างเช่น ในปี 2549 ลิฟต์หุ่นยนต์ได้ปีนขึ้นไปบนเชือกที่แข็งแรงซึ่งขึงด้วยลูกโป่งช่วย จากระยะทางหนึ่งกิโลเมตรครึ่ง ลิฟต์สามารถครอบคลุมได้เพียง 460 เมตร ในเดือนสิงหาคม-กันยายน 2555 บริษัทได้เปิดตัวโครงการเพื่อระดมทุนสำหรับการทดลองใหม่ด้วยการยกบนเว็บไซต์ Kickstarter มีการวางแผนที่จะยกหุ่นยนต์ 2 กิโลเมตรขึ้นไป ขึ้นอยู่กับปริมาณที่รวบรวมได้
ในการแข่งขัน Space Lift Games ตั้งแต่วันที่ 4 พฤศจิกายนถึง 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2552 การแข่งขันที่จัดโดย Spaceward Foundation และ NASA จัดขึ้นที่แคลิฟอร์เนียตอนใต้ ที่ศูนย์วิจัยการบินดรายเดน ภายในขอบเขตของฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์อันโด่งดัง ความยาวทดสอบของสายเคเบิลคือ 900 เมตร เคเบิลถูกยกโดยใช้เฮลิคอปเตอร์ LaserMotive เป็นผู้นำ ซึ่งนำเสนอลิฟต์ด้วยความเร็ว 3.95 ม./วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วที่ต้องการมาก ลิฟต์ครอบคลุมความยาวทั้งหมดของสายเคเบิลภายใน 3 นาที 49 วินาที ลิฟต์บรรทุกน้ำหนักได้ 0.4 กิโลกรัม -
โครงการที่คล้ายกัน
ลิฟต์อวกาศไม่ใช่โครงการเดียวที่ใช้สายโยงเพื่อส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร หนึ่งในโครงการดังกล่าวคือ Orbital Skyhook Skyhook ใช้สายโยงซึ่งไม่นานมากเมื่อเทียบกับลิฟต์อวกาศซึ่งอยู่ในวงโคจรโลกต่ำและหมุนรอบส่วนตรงกลางอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลจึงเคลื่อนที่สัมพันธ์กับโลกด้วยความเร็วที่ค่อนข้างต่ำและสามารถระงับโหลดจากเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงได้ ในขณะเดียวกัน การออกแบบ Skyhook ก็ทำงานเหมือนกับมู่เล่ขนาดยักษ์ ซึ่งเป็นตัวสะสมแรงบิดและพลังงานจลน์ ข้อดีของโครงการ Skyhook คือความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ ข้อเสียคือ Skyhook ใช้พลังงานจากการเคลื่อนที่ในการปล่อยดาวเทียม และพลังงานนี้จะต้องได้รับการเติมใหม่ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง
ลิฟต์อวกาศในงานต่างๆ
- ในภาพยนตร์สหภาพโซเวียตปี 1972 เรื่อง Petka in Space ตัวละครหลักได้ประดิษฐ์ลิฟต์อวกาศ
- ผลงานอันโด่งดังชิ้นหนึ่งของ Arthur C. Clarke เรื่อง The Fountains of Heaven มีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศ นอกจากนี้ ลิฟต์อวกาศยังปรากฏในส่วนสุดท้ายของ Tetralogy อันโด่งดังของเขา A Space Odyssey (3001: The Last Odyssey)
- ใน Star Trek: Voyager ตอนที่ 3x19 "Rise" ลิฟต์อวกาศช่วยให้ลูกเรือหลบหนีออกจากดาวเคราะห์ที่มีบรรยากาศอันตราย
- Civilization IV มีลิฟต์อวกาศ ที่นั่นเขาเป็นหนึ่งใน "ปาฏิหาริย์อันยิ่งใหญ่" ในเวลาต่อมา
- นวนิยายวิทยาศาสตร์ของทิโมธี ซาห์น เรื่อง “Silkworm” (“Spinneret”, 1985) กล่าวถึงดาวเคราะห์ที่สามารถผลิตเส้นใยยิ่งยวดได้ เผ่าพันธุ์หนึ่งที่สนใจโลกใบนี้ ต้องการเส้นใยนี้สำหรับสร้างลิฟต์อวกาศโดยเฉพาะ
- ในนิยายวิทยาศาสตร์ของ Frank Schätzing เรื่อง Limit ลิฟต์อวกาศทำหน้าที่เป็นจุดศูนย์กลางของการวางอุบายทางการเมืองในอนาคตอันใกล้นี้
- ในวรรณกรรมของ Sergei Lukyanenko เรื่อง "Stars are Cold Toys" หนึ่งในอารยธรรมนอกโลกในกระบวนการค้าขายระหว่างดวงดาวได้ส่งเส้นด้ายสำหรับงานหนักมายังโลกซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างลิฟต์อวกาศได้ แต่อารยธรรมนอกโลกยืนกรานว่าจะใช้พวกมันตามจุดประสงค์ที่ตั้งใจไว้โดยเฉพาะ - เพื่อช่วยในระหว่างการคลอดบุตร
- ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง “Destined to Victory” โดย J. Scalzi (อังกฤษ. สกัลซี, จอห์น. สงครามชายชรา) ระบบลิฟต์อวกาศมีการใช้งานอย่างแข็งขันบนโลก อาณานิคมบนบกจำนวนมาก และดาวเคราะห์บางดวงที่มีเผ่าพันธุ์อัจฉริยะที่ได้รับการพัฒนาอย่างสูงอื่น ๆ เพื่อการสื่อสารกับท่าเรือของเรือระหว่างดวงดาว
- ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง Tomorrow Will Be Eternity โดย Alexander Gromov โครงเรื่องสร้างขึ้นจากข้อเท็จจริงของการมีอยู่ของลิฟต์อวกาศ มีอุปกรณ์สองเครื่อง - แหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณซึ่งใช้ "ลำแสงพลังงาน" สามารถยก "ห้องโดยสาร" ของลิฟต์ขึ้นสู่วงโคจรได้
- นวนิยายวิทยาศาสตร์ของ Alastair Reynolds เรื่อง "Abyss City" ให้คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานของลิฟต์อวกาศ และอธิบายกระบวนการทำลายล้าง (อันเป็นผลมาจากการโจมตีของผู้ก่อการร้าย)
- นิยายวิทยาศาสตร์ Strata ของ Terry Pratchett นำเสนอ Line ซึ่งเป็นโมเลกุลประดิษฐ์ที่ยาวมากซึ่งใช้เป็นลิฟต์อวกาศ
- กล่าวถึงในเพลงของกลุ่ม Zvuki Mu “Elevator to Heaven”
- ในช่วงเริ่มต้นของเกม Sonic Colours คุณสามารถเห็น Sonic และ Tails ขึ้นลิฟต์อวกาศเพื่อไปยัง Dr. Eggman's Park
- ในหนังสือของ Alexander Zorich เรื่อง "Somnambulist 2" จากซีรีส์ Ethnogenesis ตัวละครหลัก Matvey Gumilyov (หลังจากปลูกฝังบุคลิกตัวแทน - Maskim Verkhovtsev นักบินส่วนตัวของสหาย Alpha หัวหน้าของ "Star Fighters") เดินทางในลิฟต์วงโคจร
- ในเรื่อง "The Serpent" โดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ Alexander Gromov ตัวละครใช้ลิฟต์อวกาศ "ระหว่างทาง" จากดวงจันทร์สู่โลก
- ในซีรีส์นิยายวิทยาศาสตร์ของจอร์จ อาร์. มาร์ตินเรื่อง "Tuf's Travels" บนดาวเคราะห์ "S" atlem ลิฟต์วงโคจรนำไปสู่ดาวเคราะห์น้อยที่ติดตั้งอุปกรณ์เหมือนท่าอวกาศ
ในมังงะและอะนิเมะ
- ในตอนที่สามของอนิเมะเรื่อง Edo Cyber City มีการใช้ลิฟต์อวกาศเพื่อขึ้นไปยังธนาคารแช่แข็งในวงโคจร
- Battle Angel มีลิฟต์อวกาศไซโคลเปียน ที่ปลายด้านหนึ่งคือเมืองลอยฟ้าแห่งซาเลม (สำหรับพลเมือง) พร้อมด้วยเมืองชั้นล่าง (สำหรับผู้ที่ไม่ใช่พลเมือง) และอีกด้านหนึ่งคือเมืองอวกาศแห่งเยรู โครงสร้างที่คล้ายกันนี้ตั้งอยู่อีกด้านหนึ่งของโลก
- ในอนิเมะ Mobile Suit Gundam 00 มีลิฟต์อวกาศสามตัว โดยมีวงแหวนแผงโซลาร์ติดอยู่ด้วย ซึ่งช่วยให้ลิฟต์อวกาศสามารถผลิตไฟฟ้าได้
- ในอะนิเมะ Z.O.E. โดโลเรสมีลิฟต์อวกาศและยังแสดงให้เห็นสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในกรณีที่มีการโจมตีของผู้ก่อการร้าย
- ลิฟต์อวกาศถูกกล่าวถึงในซีรีส์อนิเมะเรื่อง Trinity Blood ซึ่งยานอวกาศ Arc ทำหน้าที่เป็นเครื่องถ่วงน้ำหนัก
ดูสิ่งนี้ด้วย
- ลิฟต์อวกาศ: 2010 (ภาษาอังกฤษ)ภาษารัสเซีย
หมายเหตุ
วรรณกรรม
- Yuri Artsutanov "สู่อวกาศ - บนหัวรถจักรไฟฟ้า" หนังสือพิมพ์ "Komsomolskaya Pravda" ลงวันที่ 31 กรกฎาคม 2503
- Alexander Bolonkin “การปล่อยและการบินในอวกาศที่ไม่ใช่จรวด”, Elsevier, 2006, 488 pgs
หลายคนรู้เรื่องราวในพระคัมภีร์เกี่ยวกับการที่ผู้คนตั้งใจที่จะเป็นเหมือนพระเจ้าและตัดสินใจสร้างหอคอยให้สูงที่สุดเท่าที่สวรรค์ องค์พระผู้เป็นเจ้าทรงพระพิโรธจึงทรงให้ผู้คนพูดภาษาต่างๆ กัน และการก่อสร้างก็หยุดลง
ยากที่จะบอกว่าสิ่งนี้จริงหรือไม่ แต่หลังจากผ่านไปหลายพันปี มนุษยชาติก็กลับมาคิดถึงความเป็นไปได้ในการสร้างซูเปอร์ทาวเวอร์อีกครั้ง ท้ายที่สุดแล้ว หากคุณสามารถสร้างโครงสร้างที่มีความสูงนับหมื่นกิโลเมตรได้ คุณสามารถลดต้นทุนในการขนส่งสินค้าสู่อวกาศได้เกือบพันเท่า! อวกาศจะยุติเป็นสิ่งที่ห่างไกลและไม่สามารถบรรลุได้ตลอดไป
พื้นที่ที่รัก
แนวคิดของลิฟต์อวกาศได้รับการพิจารณาครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซีย Konstantin Tsiolkovsky เขาสันนิษฐานว่าถ้าคุณสร้างหอคอยสูง 40,000 กิโลเมตร แรงเหวี่ยงของโลกของเราจะยึดโครงสร้างทั้งหมดไว้เพื่อป้องกันไม่ให้ตกลงมา
เมื่อมองแวบแรก ความคิดนี้มีกลิ่นอายของลัทธิมานิโลวิสม์ไปหนึ่งไมล์ แต่ลองคิดอย่างมีเหตุผลดู ในปัจจุบัน น้ำหนักของจรวดส่วนใหญ่เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งใช้ในการเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก แน่นอนว่าสิ่งนี้ส่งผลต่อราคาเปิดตัวด้วย ค่าใช้จ่ายในการขนส่งน้ำหนักบรรทุกหนึ่งกิโลกรัมขึ้นสู่วงโคจรโลกต่ำอยู่ที่ประมาณ 20,000 ดอลลาร์
ดังนั้นเมื่อญาติพี่น้องส่งแยมให้กับนักบินอวกาศบน ISS คุณจึงมั่นใจได้ว่านี่คืออาหารอันโอชะที่แพงที่สุดในโลก แม้แต่ราชินีแห่งอังกฤษก็ไม่สามารถจ่ายสิ่งนี้ได้!
การปล่อยกระสวยอวกาศลำหนึ่งทำให้ NASA มีค่าใช้จ่ายระหว่าง 500 ถึง 700 ล้านเหรียญสหรัฐ เนื่องจากปัญหาในเศรษฐกิจของอเมริกา ฝ่ายบริหารของ NASA จึงถูกบังคับให้ปิดโครงการกระสวยอวกาศและจ้างบริษัทเอกชนทำหน้าที่ส่งสินค้าไปยัง ISS ให้กับบริษัทเอกชน
นอกจากปัญหาเศรษฐกิจแล้ว ยังมีปัญหาการเมืองอีกด้วย เนื่องจากความขัดแย้งในประเด็นยูเครน ประเทศตะวันตกได้บังคับใช้มาตรการคว่ำบาตรและข้อจำกัดต่อรัสเซียหลายประการ น่าเสียดายที่สิ่งเหล่านี้ยังส่งผลกระทบต่อความร่วมมือด้านอวกาศอีกด้วย NASA ได้รับคำสั่งจากรัฐบาลสหรัฐฯ ให้ระงับโครงการร่วมทั้งหมด ยกเว้น ISS เพื่อเป็นการตอบสนอง รองนายกรัฐมนตรี มิทรี โรโกซิน กล่าวว่ารัสเซียไม่สนใจที่จะเข้าร่วมในโครงการ ISS หลังจากปี 2020 และตั้งใจที่จะเปลี่ยนไปใช้เป้าหมายและวัตถุประสงค์อื่นๆ เช่น การสร้างฐานทางวิทยาศาสตร์ถาวรบนดวงจันทร์ และการบินโดยมนุษย์ไปยังดาวอังคาร
เป็นไปได้มากที่รัสเซียจะทำสิ่งนี้ร่วมกับจีน อินเดีย และบางทีอาจเป็นบราซิล ควรสังเกตว่า: รัสเซียกำลังจะดำเนินโครงการนี้ให้เสร็จสิ้นแล้ว และการคว่ำบาตรของชาติตะวันตกก็เร่งกระบวนการนี้ให้เร็วขึ้น
แม้จะมีแผนการอันยิ่งใหญ่เช่นนี้ ทุกอย่างก็อาจยังคงอยู่ในกระดาษ เว้นแต่จะมีการพัฒนาวิธีที่มีประสิทธิภาพและถูกกว่าในการขนส่งสินค้านอกชั้นบรรยากาศโลก มีการใช้จ่ายเงินรวมกว่า 100 พันล้านดอลลาร์ในการก่อสร้าง ISS เดียวกัน! มันน่ากลัวที่จะจินตนาการว่าต้องใช้ "สีเขียว" มากแค่ไหนในการสร้างสถานีบนดวงจันทร์
ลิฟต์อวกาศอาจเป็นวิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์แบบ เมื่อลิฟต์ใช้งานได้ ค่าจัดส่งอาจลดลงเหลือ 2 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม แต่ก่อนอื่นคุณจะต้องใช้สมองของคุณอย่างละเอียดเกี่ยวกับวิธีการสร้างมันขึ้นมา
ขอบของความปลอดภัย
ในปีพ.ศ. 2502 ยูริ นิโคลาวิช อาร์ซูตานอฟ วิศวกรชาวเลนินกราดได้พัฒนาลิฟต์อวกาศรุ่นแรกที่ใช้งานได้ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างลิฟต์จากล่างขึ้นบนเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก เขาจึงเสนอให้สร้างลิฟต์จากบนลงล่างในทางตรงกันข้าม ในการทำเช่นนี้ จะต้องส่งดาวเทียมพิเศษขึ้นสู่วงโคจรค้างฟ้า (ประมาณ 36,000 กิโลเมตร) ซึ่งจะต้องอยู่ในตำแหน่งเหนือจุดหนึ่งบนเส้นศูนย์สูตรของโลก จากนั้นเริ่มประกอบสายเคเบิลบนดาวเทียมและค่อยๆ วางสายเคเบิลลงสู่พื้นผิวโลก ตัวดาวเทียมเองก็มีบทบาทในการถ่วงน้ำหนัก ซึ่งทำให้สายเคเบิลตึงอยู่เสมอ
ประชาชนทั่วไปสามารถทำความคุ้นเคยกับแนวคิดนี้โดยละเอียดได้เมื่อในปี 1960 Komsomolskaya Pravda ตีพิมพ์บทสัมภาษณ์ของ Artsutanov บทสัมภาษณ์ดังกล่าวยังเผยแพร่โดยสื่อตะวันตก หลังจากนั้นทั่วโลกก็ตกอยู่ใน “ไข้ลิฟต์” นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์มีความกระตือรือร้นเป็นพิเศษในการวาดภาพสีดอกกุหลาบแห่งอนาคตซึ่งเป็นคุณลักษณะที่ขาดไม่ได้คือลิฟต์อวกาศ
ผู้เชี่ยวชาญทุกคนที่ศึกษาความเป็นไปได้ในการสร้างลิฟต์ต่างเห็นพ้องกันว่าอุปสรรคสำคัญในการดำเนินการตามแผนนี้คือการขาดวัสดุที่แข็งแรงเพียงพอสำหรับสายเคเบิล ตามการคำนวณ วัสดุสมมุตินี้ควรทนต่อแรงดันไฟฟ้า 120 กิกะปาสคาล เช่น กว่า 100,000 กิโลกรัมต่อตารางเมตร!
ความแข็งแรงของเหล็กอยู่ที่ประมาณ 2 กิกะปาสคาล สำหรับตัวเลือกที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษจะมีค่าสูงสุด 5 กิกะปาสคาล สำหรับเส้นใยควอทซ์จะสูงกว่า 20 เล็กน้อย ซึ่งถือว่าต่ำมาก คำถามนิรันดร์เกิดขึ้น: จะทำอย่างไร? พัฒนานาโนเทคโนโลยี ผู้สมัครที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับบทบาทของสายเคเบิลลิฟต์อาจเป็นท่อนาโนคาร์บอน ตามการคำนวณ ความแรงของพวกมันควรสูงกว่าค่าขั้นต่ำ 120 กิกะปาสคาลมาก
จนถึงตอนนี้ ตัวอย่างที่แข็งแกร่งที่สุดสามารถทนต่อความเครียดได้ถึง 52 กิกะปาสคาล แต่ในกรณีอื่นๆ ส่วนใหญ่พวกมันจะแตกออกในช่วง 30 ถึง 50 กิกะปาสคาล ในระหว่างการวิจัยและการทดลองอันยาวนาน ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนียสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่ไม่เคยได้ยินมาก่อน: หลอดของพวกเขาสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้า 98.9 กิกะปาสคาล!
น่าเสียดายที่นี่เป็นความสำเร็จเพียงครั้งเดียว และมีปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับท่อนาโนคาร์บอน Nicolas Pugno นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคแห่งตูริน ได้ข้อสรุปที่น่าผิดหวัง ปรากฎว่าแม้เนื่องจากการกระจัดของอะตอมหนึ่งตัวในโครงสร้างของท่อคาร์บอน แต่ความแข็งแรงของพื้นที่หนึ่ง ๆ ก็สามารถลดลงอย่างรวดเร็วถึง 30% และทั้งหมดนี้แม้ว่าตัวอย่างท่อนาโนที่ยาวที่สุดที่ได้รับมานั้นมีเพียงสองเซนติเมตรเท่านั้น และถ้าคุณคำนึงถึงความจริงที่ว่าความยาวของสายเคเบิลควรเกือบ 40,000 กิโลเมตรงานก็ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้เลย
เศษซากและพายุ
ปัญหาร้ายแรงอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับเศษอวกาศ เมื่อมนุษยชาติตั้งรกรากอยู่ในวงโคจรใกล้โลก มันก็เริ่มต้นกิจกรรมยามว่างยอดนิยมอย่างหนึ่ง นั่นคือสร้างมลภาวะให้กับพื้นที่โดยรอบด้วยผลผลิตจากกิจกรรมที่สำคัญของมัน ในตอนแรกเราไม่ได้กังวลเรื่องนี้เป็นพิเศษ “ท้ายที่สุดแล้ว อวกาศไม่มีที่สิ้นสุด! - เราให้เหตุผล “คุณโยนกระดาษแผ่นนั้นทิ้งไป และมันจะได้ออกสำรวจความเวิ้งว้างอันกว้างใหญ่ของจักรวาล!”
นี่คือจุดที่เราทำผิดพลาด เศษซากและซากเครื่องบินทั้งหมดถูกกำหนดให้โคจรรอบโลกตลอดไป โดยถูกสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังของมันยึดไว้ ไม่จำเป็นต้องใช้วิศวกรในการพิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากขยะชิ้นหนึ่งชนกับสายเคเบิล ดังนั้น นักวิจัยหลายพันคนจากทั่วโลกจึงกำลังครุ่นคิดกับปัญหาการกำจัดพื้นที่ฝังกลบใกล้โลก
สถานการณ์ที่มีฐานลิฟต์บนพื้นผิวโลกยังไม่ชัดเจนนัก ในขั้นต้น มีการวางแผนที่จะสร้างฐานนิ่งที่เส้นศูนย์สูตรเพื่อให้แน่ใจว่ามีการซิงโครไนซ์กับดาวเทียมค้างฟ้า อย่างไรก็ตาม จึงไม่สามารถหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อลิฟต์ของลมพายุเฮอริเคนและภัยพิบัติทางธรรมชาติอื่น ๆ ได้
จากนั้นเกิดแนวคิดที่จะยึดฐานเข้ากับแท่นลอยน้ำที่สามารถเคลื่อนที่และ "หลีกเลี่ยง" พายุได้ แต่ในกรณีนี้ ผู้ปฏิบัติงานในวงโคจรและบนแท่นจะถูกบังคับให้ทำการเคลื่อนไหวทั้งหมดด้วยความแม่นยำในการผ่าตัดและการซิงโครไนซ์แบบสัมบูรณ์ มิฉะนั้น โครงสร้างทั้งหมดจะตกนรก
เชิดคางไว้!
แม้จะมีความยากลำบากและอุปสรรคทั้งหมดที่วางอยู่บนเส้นทางสู่ดวงดาวที่เต็มไปด้วยหนาม แต่เราไม่ควรห้อยจมูกและโยนสิ่งนี้ลงในโครงการที่มีเอกลักษณ์อย่างไม่ต้องสงสัย ลิฟต์อวกาศไม่ใช่สิ่งหรูหรา แต่เป็นสิ่งสำคัญ
หากไม่มีสิ่งนี้ การล่าอาณานิคมในอวกาศใกล้จะกลายเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานมาก มีค่าใช้จ่ายสูง และอาจใช้เวลานานหลายปี แน่นอนว่ามีข้อเสนอในการพัฒนาเทคโนโลยีต่อต้านแรงโน้มถ่วง แต่นี่ยังห่างไกลจากโอกาส และจำเป็นต้องมีลิฟต์ในอีก 20-30 ปีข้างหน้า
ลิฟต์จำเป็นไม่เพียงแต่สำหรับการยกและลดภาระเท่านั้น แต่ยังจำเป็นในฐานะ "เมกะสลิง" ด้วย ด้วยความช่วยเหลือ มันเป็นไปได้ที่จะส่งยานอวกาศสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงอันมีค่าจำนวนมาก ซึ่งอาจนำไปใช้เพื่อเร่งเรือได้ สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือแนวคิดในการใช้ลิฟต์เพื่อทำความสะอาดโลกจากของเสียอันตราย
สมมติว่าเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สามารถใส่ในแคปซูลที่ปิดสนิท แล้วส่งไปที่ดวงอาทิตย์โดยตรง ซึ่งการเผาเหล้านั้นเป็นเพียงเค้กชิ้นเดียว
แต่น่าแปลกที่การนำแนวคิดดังกล่าวไปใช้นั้น ไม่ใช่คำถามเกี่ยวกับเศรษฐศาสตร์หรือวิทยาศาสตร์ แต่เป็นเรื่องของการเมือง เราจำเป็นต้องเผชิญกับความจริง - ไม่มีประเทศใดในโลกที่สามารถรับมือกับโครงการที่ยิ่งใหญ่เช่นนี้ได้อย่างอิสระ ไม่มีทางทำได้หากปราศจากความร่วมมือระหว่างประเทศ
ประการแรก การมีส่วนร่วมของสหรัฐอเมริกา สหภาพยุโรป จีน ญี่ปุ่น อินเดีย บราซิล และแน่นอนว่ารัสเซียเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้นไม่ว่าจะมองอย่างไรก็ต้องนั่งลงที่โต๊ะเจรจาและสูบท่อแห่งสันติภาพ ดังนั้นพวกเรามาอยู่ด้วยกันแล้วทุกอย่างจะออกมาดีเพื่อเรา!
อดิเลต์ อูไรมอฟ
แม้ว่าการก่อสร้างลิฟต์อวกาศจะอยู่ในความสามารถด้านวิศวกรรมของเราแล้ว แต่ความหลงใหลในโครงสร้างนี้ได้ลดลงไปเมื่อเร็วๆ นี้ เหตุผลก็คือนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถรับเทคโนโลยีในการผลิตท่อนาโนคาร์บอนที่มีความแข็งแกร่งตามที่ต้องการในระดับอุตสาหกรรมได้
แนวคิดในการปล่อยสินค้าขึ้นสู่วงโคจรโดยไม่มีจรวดถูกเสนอโดยบุคคลคนเดียวกันผู้ก่อตั้งจักรวาลวิทยาเชิงทฤษฎี - Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky โดยได้รับแรงบันดาลใจจากหอไอเฟลที่เขาเห็นในปารีส เขาบรรยายถึงวิสัยทัศน์ของเขาเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศในรูปของหอคอยที่สูงตระหง่าน ด้านบนของมันจะอยู่ในวงโคจรที่มีศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์
หอลิฟต์นั้นใช้วัสดุที่แข็งแกร่งซึ่งป้องกันการบีบอัด แต่แนวคิดสมัยใหม่สำหรับลิฟต์อวกาศยังคงพิจารณารุ่นที่มีสายเคเบิลที่ต้องมีความต้านแรงดึง แนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1959 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียอีกคน ยูริ นิโคลาวิช อาร์ซูตานอฟ งานทางวิทยาศาสตร์ชิ้นแรกที่มีการคำนวณโดยละเอียดเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศในรูปแบบของสายเคเบิลได้รับการตีพิมพ์ในปี 1975 และในปี 1979 Arthur C. Clarke ก็ได้รับความนิยมในงานของเขา "The Fountains of Paradise"
แม้ว่าในปัจจุบันท่อนาโนจะได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งที่สุดและเป็นวัสดุเดียวที่เหมาะสำหรับการสร้างลิฟต์ในรูปแบบของสายเคเบิลที่ยืดจากดาวเทียมค้างฟ้า แต่ความแข็งแรงของท่อนาโนที่ได้รับในห้องปฏิบัติการยังไม่เพียงพอที่จะบรรลุถึงความแรงที่คำนวณได้
ตามทฤษฎีแล้ว ความแข็งแรงของท่อนาโนควรมากกว่า 120 GPa แต่ในทางปฏิบัติ การยืดตัวสูงสุดของท่อนาโนที่มีผนังชั้นเดียวคือ 52 GPa และโดยเฉลี่ยแล้วจะแตกหักในช่วง 30-50 GPa ลิฟต์อวกาศต้องใช้วัสดุที่มีความแข็งแรง 65-120 GPa
เมื่อปลายปีที่แล้ว DocNYC เทศกาลภาพยนตร์สารคดีที่ใหญ่ที่สุดของอเมริกา ได้ฉายภาพยนตร์เรื่อง Sky Line ซึ่งบรรยายถึงความพยายามของวิศวกรชาวอเมริกันในการสร้างลิฟต์อวกาศ ซึ่งรวมถึงผู้เข้าร่วมการแข่งขัน NASA X-Prize ด้วย
ตัวละครหลักของภาพยนตร์เรื่องนี้คือ Bradley Edwards และ Michael Lane Edwards เป็นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับแนวคิดเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศมาตั้งแต่ปี 1998 Lane เป็นผู้ประกอบการและเป็นผู้ก่อตั้ง LiftPort ซึ่งเป็นบริษัทที่ส่งเสริมการใช้ท่อนาโนคาร์บอนในเชิงพาณิชย์
ในช่วงปลายทศวรรษที่ 90 และต้นทศวรรษ 2000 เอ็ดเวิร์ดส์ได้รับทุนสนับสนุนจาก NASA ได้พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศอย่างเข้มข้น คำนวณและประเมินทุกด้านของโครงการ การคำนวณทั้งหมดของเขาแสดงให้เห็นว่าแนวคิดนี้เป็นไปได้ - หากมีเพียงเส้นใยที่แข็งแรงเพียงพอสำหรับสายเคเบิลเท่านั้น
Edwards ร่วมมือกับ LiftPort ในช่วงสั้นๆ เพื่อหาเงินทุนสำหรับโครงการลิฟต์ แต่เนื่องจากความขัดแย้งภายใน โครงการจึงไม่เกิดขึ้นจริง LiftPort ปิดตัวลงในปี 2550 แม้ว่าหนึ่งปีก่อนหน้านี้หุ่นยนต์จะประสบความสำเร็จในการสาธิตให้หุ่นยนต์ปีนสายเคเบิลแนวตั้งยาวหนึ่งไมล์ที่ห้อยลงมาจากบอลลูน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการพิสูจน์แนวคิดสำหรับเทคโนโลยีบางอย่าง
พื้นที่ส่วนตัวซึ่งมุ่งเน้นไปที่จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้นสามารถเข้ามาแทนที่การพัฒนาลิฟต์อวกาศได้อย่างสมบูรณ์ในอนาคตอันใกล้นี้ ตามที่เขาพูด ลิฟต์อวกาศมีความน่าสนใจเพียงเพราะมันเสนอวิธีที่ถูกกว่าในการขนส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจร และจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้กำลังได้รับการพัฒนาอย่างแม่นยำเพื่อลดต้นทุนในการจัดส่งนี้
Edwards โทษความซบเซาของแนวคิดนี้เนื่องจากขาดการสนับสนุนอย่างแท้จริงสำหรับโครงการนี้ “นี่คือลักษณะที่โครงการต่างๆ ดูเหมือนผู้คนหลายร้อยคนที่กระจายอยู่ทั่วโลกพัฒนาเป็นงานอดิเรก จะไม่มีความคืบหน้าอย่างจริงจังจนกว่าจะได้รับการสนับสนุนอย่างแท้จริงและการควบคุมแบบรวมศูนย์"
สถานการณ์ที่มีการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศในญี่ปุ่นนั้นแตกต่างออกไป ประเทศนี้มีชื่อเสียงในด้านการพัฒนาด้านหุ่นยนต์ และนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น Sumio Iijima ถือเป็นผู้บุกเบิกด้านท่อนาโน แนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศเกือบจะเป็นระดับชาติที่นี่
บริษัทโอบายาชิของญี่ปุ่นให้คำมั่นว่าจะส่งมอบลิฟต์พื้นที่ทำงานภายในปี 2593 โยจิ อิชิกาวา ผู้บริหารระดับสูงของบริษัทกล่าวว่าพวกเขากำลังทำงานร่วมกับผู้รับเหมาเอกชนและมหาวิทยาลัยในท้องถิ่นเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีท่อนาโนที่มีอยู่
Ishikawa กล่าวว่าแม้ว่าบริษัทจะเข้าใจถึงความซับซ้อนของโครงการ แต่พวกเขาก็ไม่เห็นอุปสรรคพื้นฐานใดๆ ในการดำเนินการ นอกจากนี้เขายังเชื่อด้วยว่าความนิยมของแนวคิดเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศในญี่ปุ่นนั้นเกิดจากความต้องการที่จะมีแนวคิดระดับชาติบางประเภทที่รวมผู้คนเข้าด้วยกันท่ามกลางสถานการณ์ทางเศรษฐกิจที่ยากลำบากในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา
อิชิกาวะมั่นใจว่าแม้ว่าความคิดในระดับนี้จะสามารถทำได้ผ่านความร่วมมือระหว่างประเทศเท่านั้น แต่ญี่ปุ่นก็สามารถกลายเป็นหัวรถจักรได้เป็นอย่างดีเนื่องจากลิฟต์อวกาศได้รับความนิยมอย่างมากในประเทศ
ในขณะเดียวกัน บริษัท Thoth Technology บริษัทด้านอวกาศและการป้องกันประเทศของแคนาดาได้รับสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 9,085,897 เมื่อฤดูร้อนที่แล้วสำหรับลิฟต์อวกาศเวอร์ชันของพวกเขา แม่นยำยิ่งขึ้น แนวคิดนี้เกี่ยวข้องกับการก่อสร้างหอคอยที่ยังคงความแข็งแกร่งไว้ด้วยก๊าซอัด
หอคอยควรขนส่งสินค้าไปที่ความสูง 20 กม. จากจุดที่จะปล่อยขึ้นสู่วงโคจรโดยใช้จรวดธรรมดา ตัวเลือกระดับกลางนี้ตามการคำนวณของบริษัท จะช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้มากถึง 30% เมื่อเทียบกับจรวด
ตามการคำนวณทางทฤษฎี ดูเหมือนว่าจะเป็นวัสดุที่เหมาะสม หากเราถือว่าความเหมาะสมสำหรับการผลิตสายเคเบิล การสร้างลิฟต์อวกาศถือเป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่แก้ไขได้ แม้ว่าจะต้องใช้การพัฒนาขั้นสูงและก็ตาม NASA ได้ให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาที่เกี่ยวข้องที่สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์อเมริกัน ซึ่งรวมถึงการพัฒนาลิฟต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตามสายเคเบิล สันนิษฐานว่าวิธีการนี้ในอนาคตอาจมีราคาถูกกว่าการใช้ยานปล่อย
YouTube สารานุกรม
1 / 5
ú ลิฟต์อวกาศ ตั๋วของเราสู่อวกาศ!
út ลิฟต์อวกาศสู่ดวงจันทร์ | ก้าวกระโดดที่ยิ่งใหญ่
√ ลิฟต์อวกาศ ความฝันและความเป็นจริง หรือแฟนตาซี?
√ ลิฟต์อวกาศความยาว 20 กิโลเมตรจะถูกสร้างขึ้นในแคนาดา
, ลิฟต์อวกาศ (อ่านโดย Alexander Kotov)
คำบรรยาย
ออกแบบ
สำหรับการเปรียบเทียบ ความแข็งแรงของเหล็กส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 1 GPa และแม้แต่ประเภทที่แข็งแกร่งที่สุดก็ยังไม่เกิน 5 GPa และเหล็กก็มีน้ำหนักมาก เคฟลาร์ที่เบากว่ามากมีความแข็งแกร่งในช่วง 2.6-4.1 GPa และเส้นใยควอตซ์มีความแข็งแกร่งสูงถึง 20 GPa และสูงกว่า ความแข็งแรงทางทฤษฎีของเส้นใยเพชรอาจสูงกว่าเล็กน้อย
เทคโนโลยีการทอเส้นใยดังกล่าวยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น
ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวไว้ แม้แต่ท่อนาโนคาร์บอนก็ไม่เคยแข็งแรงพอที่จะสร้างสายเคเบิลลิฟต์อวกาศได้
การทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์ทำให้สามารถสร้างกระดาษกราฟีนได้ การทดสอบตัวอย่างเป็นสิ่งที่น่ายินดี: ความหนาแน่นของวัสดุต่ำกว่าเหล็กกล้าห้าถึงหกเท่า ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนสิบเท่า ในเวลาเดียวกัน กราฟีนเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ดี ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ส่งพลังงานไปยังลิฟต์เป็นบัสแบบสัมผัสได้
ในเดือนมิถุนายน 2013 วิศวกรจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในสหรัฐอเมริการายงานความก้าวหน้าครั้งใหม่: ด้วยเทคโนโลยีใหม่ในการผลิตกราฟีน ทำให้ได้แผ่นที่มีขนาดเส้นทแยงมุมหลายสิบเซนติเมตรและมีความแข็งแรงน้อยกว่าทางทฤษฎีเพียง 10% เท่านั้น
ทำให้สายเคเบิลหนาขึ้น
ลิฟต์อวกาศต้องรองรับน้ำหนักของตัวเองเป็นอย่างน้อย ซึ่งถือว่ามากเนื่องจากความยาวของสายเคเบิล การทำให้หนาขึ้นในด้านหนึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงของสายเคเบิล อีกด้านหนึ่งจะเพิ่มน้ำหนัก ดังนั้นจึงเพิ่มความแข็งแกร่งตามที่ต้องการ โหลดจะแตกต่างกันไปในแต่ละตำแหน่ง: ในบางกรณี ส่วนหนึ่งของสายเคเบิลจะต้องทนต่อน้ำหนักของส่วนที่อยู่ด้านล่าง ในส่วนอื่น ๆ จะต้องทนต่อแรงเหวี่ยงที่ยึดส่วนบนของสายเคเบิลไว้ในวงโคจร เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขนี้และเพื่อให้ได้สายเคเบิลที่เหมาะสมที่สุดในแต่ละจุด ความหนาของสายเคเบิลจะแปรผัน
แสดงให้เห็นว่าเมื่อคำนึงถึงแรงโน้มถ่วงและแรงเหวี่ยงของโลก (แต่ไม่คำนึงถึงอิทธิพลที่น้อยกว่าของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์) ส่วนตัดขวางของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความสูงจะอธิบายได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:
A (r) = A 0 exp [ ρ s [ 1 2 ω 2 (r 0 2 − r 2) + g 0 r 0 (1 − r 0 r) ] ] (\displaystyle A(r)=A_(0 )\ \exp \left[(\frac (\rho )(s))\left[(\begin(matrix)(\frac (1)(2))\end(matrix))\omega ^(2)( r_(0)^(2)-r^(2))+g_(0)r_(0)(1-(\frac (r_(0))(r)))\right]\right])ที่นี่ A (r) (\displaystyle A(r))- พื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลเป็นฟังก์ชันของระยะทาง r (\displaystyle r)จาก ศูนย์โลก.
สูตรใช้ค่าคงที่ต่อไปนี้:
สมการนี้อธิบายสายโยงซึ่งมีความหนาเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณก่อน จากนั้นการเติบโตจะช้าลงที่ระดับความสูงหลายรัศมีของโลก และจากนั้นจะคงที่ และในที่สุดก็ถึงวงโคจรค้างฟ้า หลังจากนั้นความหนาก็เริ่มลดลงอีกครั้ง
ดังนั้น อัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลที่ฐานและที่ GSO ( ร= 42,164 กม.) คือ: A (r G E O) A 0 = exp [ ρ s × 4, 832 × 10 7 m 2 s 2 ] (\displaystyle (\frac (A(r_(\mathrm (GEO) )))(A_(0)) )=\exp \left[(\frac (\rho ))\times 4.832\times 10^(7)\,\mathrm (\frac (m^(2))(s^(2))) \ขวา])
เมื่อทดแทนความหนาแน่นและความแข็งแรงของวัสดุต่างๆ และเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่แตกต่างกันที่ระดับพื้นดิน เราจะได้ตารางเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่ระดับ GSO ควรคำนึงว่าการคำนวณดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่ลิฟต์จะยืน "ด้วยตัวเอง" โดยไม่มีโหลด - เนื่องจากวัสดุเคเบิลกำลังประสบกับความตึงเครียดจากน้ำหนักของตัวเองอยู่แล้ว (และโหลดเหล่านี้ใกล้เคียงกับค่าสูงสุดที่อนุญาต สำหรับวัสดุนี้)
| วัสดุ | ความหนาแน่น ρ (\displaystyle \rho ), กก.۞m 3 | ความต้านทานแรงดึง s (\displaystyle s), ป้า | เส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่ระดับพื้นดิน | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 มม | 1 ซม | 10 ซม | 1ม | |||
| เหล็กแผ่นรีดร้อน St3 | 7760 | 0.37 10 9 | 1.31 10 437 | 1.31 10 438 | 1.31 10 439 | 1.31 10 440 |
| เหล็กโลหะผสมสูง 30KhGSA | 7780 | 1.4 10 9 | 4.14 10 113 | 4.14 10 114 | 4.14 10 115 | 4.14 10 116 |
| เว็บ | 1000 | 2.5 10 9 | 0.248 10 6 | 2.48 10 6 | 24.8 10 6 | 248 10 6 |
| คาร์บอนไฟเบอร์ที่ทันสมัย | 1900 | 4 10 9 | 9.269 10 6 | 92.69 10 6 | 926.9 10 6 | 9269 10 6 |
| ท่อนาโนคาร์บอน | 1900 | 90 10 9 | 2.773·10 -3 | 2.773·10 -2 | 2.773·10 -1 | 2.773 |
ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องสมจริงที่จะสร้างลิฟต์จากเหล็กโครงสร้างสมัยใหม่ ทางออกเดียวคือมองหาวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าและ/หรือมีความแข็งแรงสูงมาก
ตัวอย่างเช่น ตารางมีใยแมงมุม (ใยแมงมุม) มีโครงการแปลกใหม่มากมายในการรับใยใน "ฟาร์มแมงมุม" เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีรายงานปรากฏว่าด้วยความช่วยเหลือของพันธุวิศวกรรม เป็นไปได้ที่จะนำยีนแมงมุมเข้าสู่ร่างกายของแพะ โดยเข้ารหัสโปรตีนใยแมงมุม ตอนนี้นมของแพะดัดแปลงพันธุกรรมมีโปรตีนจากแมงมุม ไม่ว่าจะเป็นไปได้หรือไม่ที่จะได้รับวัสดุที่มีลักษณะคล้ายใยแมงมุมจากโปรตีนนี้ในคุณสมบัติของมันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่ตามรายงานของสื่อมวลชน การพัฒนาดังกล่าวอยู่ระหว่างดำเนินการ
ทิศทางที่น่าหวังอีกประการหนึ่งคือคาร์บอนไฟเบอร์และท่อนาโนคาร์บอน คาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมในปัจจุบัน ท่อนาโนมีความแข็งแกร่งกว่าประมาณ 20 เท่า แต่เทคโนโลยีในการผลิตวัสดุนี้ยังไม่ได้ออกจากห้องปฏิบัติการ ตารางนี้สร้างขึ้นบนสมมติฐานที่ว่าความหนาแน่นของสายเคเบิลที่ทำจากท่อนาโนมีค่าเท่ากับความหนาแน่นของคาร์บอนไฟเบอร์
รายการด้านล่างนี้คือวิธีสร้างลิฟต์อวกาศที่แปลกใหม่หลายวิธี:
ถ่วง
เครื่องถ่วงน้ำหนักสามารถสร้างได้สองวิธี - โดยการผูกวัตถุที่มีน้ำหนักมาก (เช่น ดาวเคราะห์น้อย การตั้งถิ่นฐานในอวกาศ หรือท่าจอดเรือ) ให้พ้นวงโคจรค้างฟ้า หรือโดยการขยายสายโยงออกไปในระยะทางที่มีนัยสำคัญเหนือวงโคจรค้างฟ้า ตัวเลือกที่สองน่าสนใจเนื่องจากปลายสายเคเบิลยาวสามารถส่งสิ่งของไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีความเร็วที่สำคัญสัมพันธ์กับโลก
โมเมนตัมเชิงมุม ความเร็ว และการเอียง
ความเร็วแนวนอนของแต่ละส่วนของสายเคเบิลจะเพิ่มขึ้นตามความสูงตามสัดส่วนระยะทางถึงจุดศูนย์กลางของโลก ซึ่งถึงความเร็วจักรวาลแรกในวงโคจรค้างฟ้า ดังนั้นเมื่อยกของหนักจะต้องได้รับโมเมนตัมเชิงมุมเพิ่มเติม (ความเร็วแนวนอน)
โมเมนตัมเชิงมุมได้มาจากการหมุนของโลก ในตอนแรก ลิฟต์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าสายเคเบิลเล็กน้อย (เอฟเฟกต์โบลิทาร์) ซึ่งจะทำให้สายเคเบิล "ช้าลง" และเบี่ยงไปทางทิศตะวันตกเล็กน้อย ที่ความเร็ว 200 กม./ชม. สายเคเบิลจะเอียง 1 องศา องค์ประกอบความตึงเครียดในแนวนอนในสายเคเบิลที่ไม่ใช่แนวตั้งจะดึงโหลดไปด้านข้างโดยเร่งไปในทิศทางตะวันออก (ดูแผนภาพ) - ด้วยเหตุนี้ลิฟต์จึงได้รับความเร็วเพิ่มเติม ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน สายเคเบิลจะทำให้โลกช้าลงในปริมาณเล็กน้อย และถ่วงด้วยจำนวนที่มากขึ้นอย่างมาก อันเป็นผลมาจากการชะลอตัวของการหมุนของถ่วง สายเคเบิลจะเริ่มพันรอบพื้นดิน
ในเวลาเดียวกัน อิทธิพลของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ทำให้สายเคเบิลกลับสู่ตำแหน่งแนวตั้งที่ให้พลังงานที่ดี [ ] จึงจะอยู่ในสภาพสมดุลที่มั่นคง หากจุดศูนย์ถ่วงของลิฟต์อยู่เหนือวงโคจรค้างฟ้าเสมอ ไม่ว่าลิฟต์จะมีความเร็วเท่าใดก็ตาม ลิฟต์จะไม่ตก
เมื่อถึงเวลาที่น้ำหนักบรรทุกถึงวงโคจรค้างฟ้า (GSO) โมเมนตัมเชิงมุมของมันก็เพียงพอแล้วที่จะปล่อยน้ำหนักบรรทุกขึ้นสู่วงโคจร ถ้าโหลดไม่ถูกปล่อยออกจากสายเคเบิล จากนั้นหยุดในแนวตั้งที่ระดับ GSO มันจะอยู่ในสภาวะสมดุลที่ไม่เสถียร และด้วยการกดลงเล็กน้อย มันจะออกจาก GSO และเริ่มตกลงสู่พื้นโลกในแนวตั้ง ความเร่งขณะลดความเร็วลงในแนวนอน การสูญเสียพลังงานจลน์จากส่วนประกอบแนวนอนระหว่างการลงมาจะถูกถ่ายโอนผ่านสายเคเบิลไปยังโมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนของโลกเพื่อเร่งการหมุนของมัน เมื่อดันขึ้นโหลดจะออกจาก GSO ด้วย แต่ในทิศทางตรงกันข้ามคือมันจะเริ่มลอยขึ้นไปตามสายเคเบิลด้วยความเร่งจากพื้นโลกถึงความเร็วสุดท้ายที่ปลายสายเคเบิล เนื่องจากความเร็วสุดท้ายขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิล จึงสามารถตั้งค่าของมันเองได้ ควรสังเกตว่าความเร่งและการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ของโหลดระหว่างการยกนั่นคือการคลี่คลายเป็นเกลียวจะเกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนของโลกซึ่งจะช้าลง กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ กล่าวคือ หากคุณวางภาระไว้ที่ปลายสายเคเบิลและเริ่มลดระดับลง โดยบีบอัดเป็นเกลียว โมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนของโลกจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ
เมื่อลดโหลดลงจะเกิดกระบวนการย้อนกลับโดยเอียงสายเคเบิลไปทางทิศตะวันออก
เปิดตัวสู่อวกาศ
ที่ปลายสายเคเบิลที่ระดับความสูง 144,000 กม. องค์ประกอบในวงสัมผัสของความเร็วจะอยู่ที่ 10.93 กม./วินาที ซึ่งมากเกินพอที่จะออกจากสนามโน้มถ่วงของโลกและส่งเรือไปยังดาวเสาร์ หากวัตถุได้รับอนุญาตให้เลื่อนอย่างอิสระไปตามด้านบนของสายโยง มันก็จะมีความเร็วเพียงพอที่จะหลุดออกจากระบบสุริยะได้ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมเชิงมุมทั้งหมดของสายเคเบิล (และโลก) เป็นความเร็วของวัตถุที่ปล่อยออกมา
เพื่อให้บรรลุความเร็วที่มากยิ่งขึ้น คุณสามารถยืดสายเคเบิลให้ยาวขึ้นหรือเร่งโหลดโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
บนดาวเคราะห์ดวงอื่น
ลิฟต์อวกาศสามารถสร้างขึ้นบนดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งแรงโน้มถ่วงของโลกลดลงและหมุนเร็วขึ้นเท่าไร การก่อสร้างก็จะยิ่งง่ายขึ้นเท่านั้น
นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะขยายลิฟต์อวกาศระหว่างเทห์ฟากฟ้าสองดวงที่โคจรรอบกันและกันและหันหน้าเข้าหากันตลอดเวลา (เช่น ระหว่างดาวพลูโตกับชารอน หรือระหว่างส่วนประกอบของดาวเคราะห์น้อยคู่ (90) แอนติโอป อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวงโคจรของพวกมันไม่ใช่ วงกลมที่แน่นอนจะต้องใช้อุปกรณ์ในการเปลี่ยนความยาวของลิฟต์อย่างต่อเนื่อง ในกรณีนี้ลิฟต์สามารถใช้ได้ไม่เพียง แต่สำหรับการบรรทุกสินค้าขึ้นสู่อวกาศเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับ "การเดินทางระหว่างดาวเคราะห์" ด้วย
การก่อสร้าง
การก่อสร้างดำเนินการจากสถานีค้างฟ้า ปลายด้านหนึ่งตกลงสู่พื้นผิวโลกซึ่งถูกยืดออกด้วยแรงโน้มถ่วง อีกประการหนึ่งสำหรับการทรงตัวอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามโดยถูกดึงด้วยแรงเหวี่ยง ซึ่งหมายความว่าวัสดุก่อสร้างทั้งหมดจะต้องถูกส่งไปยังวงโคจรค้างฟ้าด้วยวิธีดั้งเดิม นั่นคือค่าใช้จ่ายในการส่งมอบลิฟต์อวกาศทั้งหมดไปยังวงโคจรค้างฟ้าคือราคาขั้นต่ำของโครงการ
ประหยัดจากการใช้ลิฟต์อวกาศ
คาดว่าลิฟต์อวกาศจะช่วยลดต้นทุนในการส่งสินค้าขึ้นสู่อวกาศได้อย่างมาก ลิฟต์อวกาศมีราคาแพงในการสร้าง แต่ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ดังนั้นจึงเหมาะที่สุดที่จะใช้ในระยะเวลานานสำหรับสินค้าปริมาณมาก ปัจจุบันตลาดเปิดตัวการขนส่งสินค้ายังไม่ใหญ่พอที่จะสร้างลิฟต์ได้ แต่การลดราคาลงอย่างมากน่าจะนำไปสู่การขยายตัวของตลาด
ยังไม่มีคำตอบสำหรับคำถามว่าลิฟต์อวกาศจะคืนเงินที่ลงทุนไปหรือไม่หรือจะดีกว่าหากลงทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีจรวดต่อไป
อย่างไรก็ตาม ลิฟต์อาจเป็นโครงการแบบผสมผสาน และนอกเหนือจากหน้าที่ในการขนส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจรแล้ว ลิฟต์ยังคงเป็นฐานสำหรับโครงการวิจัยและเชิงพาณิชย์อื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการขนส่ง
ความสำเร็จ
ตั้งแต่ปี 2005 การแข่งขัน Space Elevator Games ประจำปีได้จัดขึ้นในสหรัฐอเมริกา ซึ่งจัดโดย Spaceward Foundation โดยได้รับการสนับสนุนจาก NASA การแข่งขันมีสองประเภท: "สายเคเบิลที่ดีที่สุด" และ "หุ่นยนต์ที่ดีที่สุด (ลิฟต์)"
ในการแข่งขันยกหุ่นยนต์จะต้องเอาชนะระยะทางที่กำหนดโดยปีนสายเคเบิลแนวตั้งด้วยความเร็วไม่ต่ำกว่าที่กำหนดโดยกฎ (ในการแข่งขันปี 2550 มาตรฐานมีดังนี้: ความยาวสายเคเบิล - 100 ม. ความเร็วขั้นต่ำ - 2 m/s ซึ่งความเร็วที่ต้องทำคือ 10 m/s) ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในปี 2550 คือการครอบคลุมระยะทาง 100 ม. ด้วยความเร็วเฉลี่ย 1.8 ม./วินาที
เงินรางวัลรวมสำหรับการแข่งขัน Space Lift Games ในปี 2552 อยู่ที่ 4 ล้านดอลลาร์
ในการแข่งขันความแข็งแรงของเชือก ผู้เข้าร่วมจะต้องจัดเตรียมห่วงยาว 2 เมตรที่ทำจากวัสดุสำหรับงานหนักซึ่งมีน้ำหนักไม่เกิน 2 กรัม ซึ่งจะมีการทดสอบการติดตั้งแบบพิเศษสำหรับการแตกหัก หากต้องการชนะการแข่งขัน ความแข็งแรงของสายเคเบิลจะต้องมากกว่าอย่างน้อย 50% ในตัวบ่งชี้นี้มากกว่าตัวอย่างที่มีอยู่แล้วใน NASA จนถึงตอนนี้ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือสายเคเบิลที่รับน้ำหนักได้มากถึง 0.72 ตัน
การแข่งขันไม่รวมถึง Liftport Group ซึ่งได้รับความอื้อฉาวจากการอ้างว่าเปิดตัวลิฟต์อวกาศในปี 2561 (ต่อมาถูกเลื่อนกลับไปเป็นปี 2574) Liftport ดำเนินการทดลองของตัวเอง ตัวอย่างเช่น ในปี 2549 ลิฟต์หุ่นยนต์ได้ปีนขึ้นไปบนเชือกที่แข็งแรงซึ่งขึงโดยใช้ลูกโป่ง จากระยะทางหนึ่งกิโลเมตรครึ่ง ลิฟต์สามารถครอบคลุมได้เพียง 460 เมตร ในเดือนสิงหาคม-กันยายน 2555 บริษัทได้เปิดตัวโครงการเพื่อระดมทุนสำหรับการทดลองใหม่ด้วยการยกบนเว็บไซต์ Kickstarter มีการวางแผนที่จะยกหุ่นยนต์ 2 กิโลเมตรขึ้นไป ขึ้นอยู่กับปริมาณที่รวบรวมได้
นอกจากนี้ LiftPort Group ยังได้ประกาศความพร้อมในการสร้างลิฟต์อวกาศทดลองบนดวงจันทร์ โดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ Michael Lane ประธานบริษัทกล่าวว่าอาจต้องใช้เวลาแปดปีในการสร้างลิฟต์ดังกล่าว การให้ความสำคัญกับโครงการนี้ทำให้บริษัทต้องตั้งเป้าหมายใหม่ นั่นคือการเตรียมโครงการและระดมทุนเพิ่มเติมเพื่อเริ่มการศึกษาความเป็นไปได้ของสิ่งที่เรียกว่า "ลิฟต์ทางจันทรคติ" ตามข้อมูลของ Lane การก่อสร้างลิฟต์ดังกล่าวจะใช้เวลาหนึ่งปีและมีค่าใช้จ่าย 3 ล้านเหรียญสหรัฐ ผู้เชี่ยวชาญของ NASA ได้ดึงความสนใจไปที่โครงการ LiftGroup แล้ว Michael Lane ร่วมมือกับ US Space Agency ในโครงการลิฟต์อวกาศ
โครงการที่คล้ายกัน
ลิฟต์อวกาศไม่ใช่โครงการเดียวที่ใช้สายโยงเพื่อส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร โครงการหนึ่งคือ Orbital Skyhook (orbital hook) Skyhook ใช้สายโยงซึ่งไม่นานมากเมื่อเทียบกับลิฟต์อวกาศซึ่งอยู่ในวงโคจรโลกต่ำและหมุนรอบส่วนตรงกลางอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลจึงเคลื่อนที่สัมพันธ์กับโลกด้วยความเร็วที่ค่อนข้างต่ำและสามารถระงับโหลดจากเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงได้ ในขณะเดียวกัน การออกแบบ Skyhook ก็ทำงานเหมือนกับมู่เล่ขนาดยักษ์ ซึ่งเป็นตัวสะสมแรงบิดและพลังงานจลน์ ข้อดีของโครงการ Skyhook คือความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ ข้อเสียคือ Skyhook ใช้พลังงานจากการเคลื่อนที่ในการปล่อยดาวเทียม และพลังงานนี้จะต้องได้รับการเติมใหม่ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง
โครงการเครือข่ายสตราโตสเฟียร์ของตึกระฟ้า โครงการนี้เป็นเครือข่ายของลิฟต์ในวงโคจรที่รวมกันเป็นรูปหกเหลี่ยมครอบคลุมทั่วทั้งโลก เมื่อย้ายไปยังขั้นต่อไปของการก่อสร้าง ส่วนรองรับจะถูกลบออก และใช้เฟรมของเครือข่ายลิฟต์เพื่อสร้างการทรุดตัวของสตราโตสเฟียร์ โครงการจัดให้มีพื้นที่ที่อยู่อาศัยหลายแห่ง
ลิฟต์อวกาศในงานต่างๆ
- หนังสือวันศุกร์ของ Robert Heinlein ใช้ลิฟต์อวกาศที่เรียกว่า "ฝักถั่ว"
- ในภาพยนตร์สหภาพโซเวียตปี 1972 เรื่อง Petka in Space ตัวละครหลักได้ประดิษฐ์ลิฟต์อวกาศ
- ผลงานที่โด่งดังชิ้นหนึ่งของ Arthur Clarke คือ The Fountains of Paradise มีพื้นฐานมาจากแนวคิดของลิฟต์อวกาศ นอกจากนี้ ลิฟต์อวกาศยังปรากฏในส่วนสุดท้ายของ Tetralogy อันโด่งดังของเขา A Space Odyssey (3001: The Last Odyssey)
- ใน Star Trek: Voyager ตอนที่ 3.19 "Rise" ลิฟต์อวกาศช่วยให้ลูกเรือหลบหนีออกจากดาวเคราะห์ที่มีบรรยากาศอันตราย
- Civilization IV มีลิฟต์อวกาศ ที่นั่นเขาเป็นหนึ่งใน "ปาฏิหาริย์อันยิ่งใหญ่" ในเวลาต่อมา
- นวนิยายวิทยาศาสตร์ของทิโมธี ซาห์น เรื่อง “Silkworm” (“Spinneret”, 1985) กล่าวถึงดาวเคราะห์ที่สามารถผลิตเส้นใยยิ่งยวดได้ เผ่าพันธุ์หนึ่งที่สนใจโลกใบนี้ ต้องการเส้นใยนี้สำหรับสร้างลิฟต์อวกาศโดยเฉพาะ
- ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง Limit ของ Frank Schätzing ลิฟต์อวกาศทำหน้าที่เป็นจุดศูนย์กลางของการวางอุบายทางการเมืองในอนาคตอันใกล้นี้
- ในผลงานของ Sergei Lukyanenko เรื่อง "Stars - Cold Toys" หนึ่งในอารยธรรมนอกโลกในกระบวนการค้าขายระหว่างดวงดาวได้ส่งเส้นด้ายที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษมายังโลกซึ่งสามารถใช้สร้างลิฟต์อวกาศได้ แต่อารยธรรมนอกโลกยืนกรานว่าจะใช้พวกมันตามจุดประสงค์ที่ตั้งใจไว้โดยเฉพาะ - เพื่อช่วยในระหว่างการคลอดบุตร
- ในนวนิยายวิทยาศาสตร์โดย J. Scalzi“ Doomed to Victory” (อังกฤษ Scalzi, John. Old Man's War) ระบบลิฟต์อวกาศถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันบนโลกอาณานิคมบนโลกจำนวนมากและดาวเคราะห์บางดวงของเผ่าพันธุ์อัจฉริยะที่พัฒนาอย่างสูงอื่น ๆ เพื่อการสื่อสารกับ ท่าจอดเรือระหว่างดวงดาว
- ในนิยายวิทยาศาสตร์ของ Alexander Gromov เรื่อง Tomorrow Will Come Eternity โครงเรื่องสร้างขึ้นจากข้อเท็จจริงของการมีอยู่ของลิฟต์อวกาศ มีอุปกรณ์สองเครื่อง - แหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณซึ่งใช้ "ลำแสงพลังงาน" สามารถยก "ห้องโดยสาร" ของลิฟต์ขึ้นสู่วงโคจรได้
- นวนิยายวิทยาศาสตร์ของ Alastair Reynolds เรื่อง "Abyss City" ให้คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานของลิฟต์อวกาศ และอธิบายกระบวนการทำลายล้าง (อันเป็นผลมาจากการโจมตีของผู้ก่อการร้าย)
- นิยายวิทยาศาสตร์ Strata ของ Terry Pratchett นำเสนอ Line ซึ่งเป็นโมเลกุลประดิษฐ์ที่ยาวมากซึ่งใช้เป็นลิฟต์อวกาศ
- ในนิยายวิทยาศาสตร์ Mechanicum ของ Graham McNeill มีลิฟต์อวกาศปรากฏบนดาวอังคารและถูกเรียกว่า Tsiolkovsky Towers
- กล่าวถึงในเพลงโดยกลุ่ม Zvuki Mu “Elevator to Heaven”
- ในช่วงเริ่มต้นของเกม Sonic Colours คุณสามารถเห็น Sonic และ Tails ขึ้นลิฟต์อวกาศเพื่อไปยัง Dr. Eggman's Park
- ในหนังสือของ Alexander Zorich เรื่อง "Somnambulist 2" จากซีรีส์ Ethnogenesis ตัวละครหลัก Matvey Gumilyov (หลังจากสร้างบุคลิกตัวแทน - Maxim Verkhovtsev นักบินส่วนตัวของสหาย Alpha หัวหน้าของ "Star Fighters") เดินทางในลิฟต์วงโคจร
- ในเรื่อง "The Serpent" โดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ Alexander Gromov เหล่าฮีโร่ใช้ลิฟต์อวกาศ "ระหว่างทาง" จากดวงจันทร์สู่โลก
- ในชุดนิยายวิทยาศาสตร์
ปัจจุบัน ยานอวกาศสำรวจดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์และดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ แต่จรวดที่ใช้เชื้อเพลิงเคมียังคงเป็นวิธีการขับเคลื่อนที่มีราคาแพงและใช้พลังงานต่ำในการขับเคลื่อนน้ำหนักบรรทุกเกินแรงโน้มถ่วงของโลก เทคโนโลยีจรวดสมัยใหม่ได้เข้าถึงขีด จำกัด ของความสามารถที่กำหนดโดยธรรมชาติของปฏิกิริยาเคมีแล้ว มนุษยชาติถึงจุดจบทางเทคโนโลยีแล้วหรือยัง? ไม่เลย หากคุณลองมองแนวคิดเก่าๆ ของลิฟต์อวกาศ
ที่ต้นกำเนิด
บุคคลแรกที่คิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับวิธีเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลกโดยใช้ "การดึงขึ้น" คือหนึ่งในผู้พัฒนายานพาหนะไอพ่น Felix Zander แซนเดอร์เสนอทางเลือกตามหลักวิทยาศาสตร์สำหรับลิฟต์อวกาศสำหรับดวงจันทร์ ซึ่งแตกต่างจากบารอน Munchausen นักฝันและนักประดิษฐ์ มีจุดหนึ่งบนเส้นทางระหว่างดวงจันทร์และโลกซึ่งแรงโน้มถ่วงของวัตถุเหล่านี้สมดุลกัน อยู่ห่างจากดวงจันทร์ 60,000 กม. เมื่อเข้าใกล้ดวงจันทร์มากขึ้น แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์จะแข็งแกร่งกว่าโลก และยิ่งไกลออกไปก็จะอ่อนกำลังลง ดังนั้น หากคุณเชื่อมต่อดวงจันทร์ด้วยสายเคเบิลกับดาวเคราะห์น้อยที่เหลืออยู่ เช่น ที่ระยะทาง 70,000 กม. จากดวงจันทร์ มีเพียงสายเคเบิลเท่านั้นที่จะป้องกันไม่ให้ดาวเคราะห์น้อยตกลงสู่โลก สายเคเบิลจะถูกยืดออกอย่างต่อเนื่องด้วยแรงโน้มถ่วงและเป็นไปได้ที่จะขึ้นจากพื้นผิวดวงจันทร์เกินขอบเขตแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ นี่เป็นแนวคิดที่ถูกต้องโดยสมบูรณ์ มันไม่ได้รับความสนใจเท่าที่ควรในทันทีเพียงเพราะในสมัยของแซนเดอร์ไม่มีวัสดุใดที่สายเคเบิลจะไม่แตกหักด้วยน้ำหนักของมันเอง
“ในปี 1951 ศาสตราจารย์บัคมินสเตอร์ ฟูลเลอร์ได้พัฒนาสะพานวงแหวนลอยอิสระรอบเส้นศูนย์สูตรของโลก สิ่งที่จำเป็นในการทำให้แนวคิดนี้เป็นจริงก็คือลิฟต์อวกาศ แล้วเราจะได้มันเมื่อไหร่? ฉันไม่อยากเดา ดังนั้นฉันจะปรับคำตอบที่ Arthur Kantrowitz ให้เมื่อมีคนถามคำถามเกี่ยวกับระบบการยิงเลเซอร์ของเขา ลิฟต์อวกาศจะถูกสร้างขึ้น 50 ปีหลังจากที่ผู้คนหยุดหัวเราะกับแนวคิดนี้” (“ลิฟต์อวกาศ: การทดลองทางความคิดหรือกุญแจสู่จักรวาล?”, สุนทรพจน์ที่ XXX International Congress on Astronautics, มิวนิก, 20 กันยายน 1979)
ความคิดแรก
ความสำเร็จครั้งแรกของอวกาศได้ปลุกจินตนาการของผู้ที่ชื่นชอบอีกครั้ง ในปี 1960 ยูริ อาร์ซูตานอฟ วิศวกรหนุ่มชาวโซเวียต ดึงความสนใจไปที่คุณลักษณะที่น่าสนใจของสิ่งที่เรียกว่าดาวเทียมค้างฟ้า (GSS) ดาวเทียมเหล่านี้อยู่ในวงโคจรเป็นวงกลมในระนาบของเส้นศูนย์สูตรของโลกพอดี และมีคาบการโคจรเท่ากับความยาวของวันโลก ดังนั้น ดาวเทียมค้างฟ้าจะลอยอยู่เหนือจุดเดียวกันบนเส้นศูนย์สูตรอย่างต่อเนื่อง Artsutanov เสนอให้เชื่อมต่อ GSS ด้วยสายเคเบิลไปยังจุดที่อยู่ด้านล่างบนเส้นศูนย์สูตรของโลก สายเคเบิลจะไม่นิ่งเมื่อเทียบกับโลกและความคิดในการเปิดตัวห้องโดยสารลิฟต์สู่อวกาศก็แนะนำตัวเองด้วย ความคิดอันสดใสนี้โดนใจใครหลายๆ คน นักเขียนชื่อดัง Arthur C. Clarke ยังเขียนนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง The Fountains of Paradise ซึ่งเนื้อเรื่องทั้งหมดเชื่อมโยงกับการก่อสร้างลิฟต์อวกาศ
ปัญหาลิฟต์
ปัจจุบันแนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศบน GSS กำลังถูกนำไปใช้ในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นแล้ว และแม้แต่ผู้พัฒนาแนวคิดนี้ก็กำลังจัดการแข่งขันด้วย ความพยายามหลักของนักออกแบบมุ่งเป้าไปที่การค้นหาวัสดุที่ใช้สร้างสายเคเบิลยาว 40,000 กม. ซึ่งสามารถรองรับได้ไม่เพียงแต่น้ำหนักของตัวเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงน้ำหนักของชิ้นส่วนโครงสร้างอื่นๆ ด้วย เป็นเรื่องดีที่มีการคิดค้นสารที่เหมาะสมสำหรับสายเคเบิลขึ้นมาแล้ว เหล่านี้คือท่อนาโนคาร์บอน ความแข็งแกร่งของพวกมันสูงกว่าที่จำเป็นสำหรับลิฟต์อวกาศหลายเท่า แต่เรายังต้องเรียนรู้วิธีทำด้ายไร้ข้อบกพร่องจากท่อดังกล่าวที่มีความยาวนับหมื่นกิโลเมตร ไม่ต้องสงสัยเลยว่าปัญหาทางเทคนิคดังกล่าวจะได้รับการแก้ไขไม่ช้าก็เร็ว
จากโลกถึงวงโคจรโลกต่ำ สินค้าจะถูกขนส่งโดยจรวดเชื้อเพลิงเคมีแบบดั้งเดิม จากนั้น เรือลากจูงในวงโคจรจะปล่อยสินค้าลงบน "แท่นลิฟต์ชั้นล่าง" ซึ่งยึดไว้อย่างแน่นหนาด้วยสายเคเบิลที่ติดอยู่กับดวงจันทร์ ลิฟต์ขนส่งสินค้าไปยังดวงจันทร์ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเบรก (และตัวจรวดเอง) ในขั้นตอนสุดท้ายและระหว่างขึ้นจากดวงจันทร์ จึงช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก แต่แตกต่างจากที่อธิบายไว้ในบทความ การกำหนดค่านี้ซ้ำแนวคิดของแซนเดอร์และไม่ได้แก้ปัญหาในการเอาน้ำหนักบรรทุกออกจากโลกโดยรักษาเทคโนโลยีจรวดไว้สำหรับขั้นตอนนี้
ภารกิจที่สองและจริงจังในการสร้างลิฟต์อวกาศคือการพัฒนาเครื่องยนต์สำหรับลิฟต์และระบบจ่ายพลังงาน ท้ายที่สุดแล้ว ห้องโดยสารจะต้องปีนขึ้นไป 40,000 กม. โดยไม่ต้องเติมเชื้อเพลิงจนกว่าจะสิ้นสุดการปีน! ยังไม่มีใครทราบวิธีการบรรลุเป้าหมายนี้
ความสมดุลไม่เสถียร
แต่ความยากที่ใหญ่ที่สุดและผ่านไม่ได้สำหรับลิฟต์ไปยังดาวเทียมค้างฟ้านั้นเกี่ยวข้องกับกฎของกลศาสตร์ท้องฟ้า GSS อยู่ในวงโคจรที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากความสมดุลของแรงโน้มถ่วงและแรงเหวี่ยงเท่านั้น การละเมิดความสมดุลนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าดาวเทียมเปลี่ยนวงโคจรและออกจาก "จุดยืน" แม้แต่ความไม่สอดคล้องกันเล็กๆ น้อยๆ ในสนามโน้มถ่วงของโลก แรงขึ้นน้ำลงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ และความกดดันของแสงแดด ยังนำไปสู่ความจริงที่ว่าดาวเทียมในวงโคจรค้างฟ้านั้นลอยอยู่ตลอดเวลา ไม่ต้องสงสัยเลยแม้แต่น้อยว่าภายใต้น้ำหนักของระบบลิฟต์ ดาวเทียมจะไม่สามารถอยู่ในวงโคจรค้างฟ้าและจะตกลงมาได้ อย่างไรก็ตาม มีภาพลวงตาว่ามีความเป็นไปได้ที่จะขยายสายโยงออกไปไกลกว่าวงโคจรค้างฟ้าและวางเครื่องถ่วงน้ำหนักขนาดใหญ่ไว้ที่ปลายสุดของมัน เมื่อมองแวบแรก แรงเหวี่ยงที่กระทำต่อน้ำหนักถ่วงที่แนบมาจะทำให้สายเคเบิลกระชับขึ้น ดังนั้นภาระเพิ่มเติมจากห้องโดยสารที่เคลื่อนที่ไปตามนั้นจะไม่สามารถเปลี่ยนตำแหน่งของน้ำหนักถ่วงได้ และลิฟต์จะยังคงอยู่ในตำแหน่งทำงาน สิ่งนี้จะเป็นจริงหากใช้แกนแข็งและไม่โค้งงอแทนสายเคเบิลที่ยืดหยุ่น พลังงานของการหมุนของโลกจะถูกส่งผ่านแกนไปยังห้องโดยสาร และการเคลื่อนที่ของมันจะไม่ทำให้เกิดแรงด้านข้าง ที่ไม่ได้รับการชดเชยด้วยความตึงของสายเคเบิล และแรงนี้จะขัดขวางเสถียรภาพแบบไดนามิกของลิฟต์ใกล้โลกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และมันจะพังทลายลง!
สนามเด็กเล่นสวรรค์
โชคดีสำหรับมนุษย์โลก ธรรมชาติมีทางออกที่ยอดเยี่ยมรอเราอยู่ นั่นคือดวงจันทร์ ดวงจันทร์ไม่เพียงแต่มีขนาดใหญ่มากจนไม่มีลิฟต์สามารถเคลื่อนที่ได้เท่านั้น แต่ยังอยู่ในวงโคจรเกือบเป็นวงกลมและในเวลาเดียวกันก็หันหน้าไปทางโลกด้วยด้านเดียวเสมอ! แนวคิดนี้เสนอแนะตัวเองว่า ให้ยืดลิฟต์ระหว่างโลกและดวงจันทร์ แต่ยึดสายเคเบิลลิฟต์ไว้ที่ปลายด้านเดียวบนดวงจันทร์ ปลายสายที่สองของสายเคเบิลสามารถลดระดับลงจนเกือบถึงพื้นโลกได้ และแรงโน้มถ่วงจะดึงมันเหมือนเชือกตามแนวเส้นที่เชื่อมระหว่างศูนย์กลางมวลของโลกและดวงจันทร์ คุณไม่สามารถปล่อยให้จุดสิ้นสุดที่ว่างเข้าถึงพื้นผิวโลกได้ ดาวเคราะห์ของเราหมุนรอบแกนของมันเนื่องจากปลายสายเคเบิลจะมีความเร็วประมาณ 400 เมตรต่อวินาทีเมื่อเทียบกับพื้นผิวโลกนั่นคือเคลื่อนที่ในชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วเสียง ไม่มีโครงสร้างใดที่สามารถต้านทานแรงต้านของอากาศได้ แต่ถ้าคุณลดรถลิฟต์ลงที่ความสูง 30-50 กม. ซึ่งอากาศค่อนข้างบริสุทธิ์ก็อาจละเลยความต้านทานได้ ความเร็วห้องโดยสารจะอยู่ที่ประมาณ 0.4 กม./วินาที และความเร็วนี้เข้าถึงได้ง่ายด้วยเครื่องบินสตราโตเพลนในระดับความสูงที่ทันสมัย โดยการบินขึ้นไปที่ห้องโดยสารลิฟต์และเทียบท่า (เทคนิคการเชื่อมต่อนี้ใช้กันมานานแล้วทั้งในการสร้างเครื่องบินเพื่อการเติมเชื้อเพลิงในเที่ยวบินและในยานอวกาศ) คุณสามารถเคลื่อนย้ายสินค้าจากด้านข้างของ stratoplane ไปยังห้องโดยสารหรือด้านหลังได้ . หลังจากนี้ ห้องโดยสารลิฟต์จะเริ่มขึ้นสู่ดวงจันทร์ และสตราโตเพลนจะกลับสู่โลก อย่างไรก็ตาม สินค้าที่จัดส่งจากดวงจันทร์สามารถหย่อนลงจากห้องโดยสารด้วยร่มชูชีพ และหยิบขึ้นมาอย่างปลอดภัยทั้งบนพื้นหรือในมหาสมุทร
หลีกเลี่ยงการชนกัน
ลิฟต์ที่เชื่อมต่อโลกและดวงจันทร์จะต้องแก้ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่ง ในพื้นที่ใกล้โลกมียานอวกาศที่ใช้งานอยู่จำนวนมากและมีดาวเทียมที่ไม่ได้ใช้งานหลายพันดวง เศษชิ้นส่วนของยานอวกาศและเศษซากอวกาศอื่น ๆ การชนกันระหว่างลิฟต์กับลิฟท์อาจทำให้สายเคเบิลขาดได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จึงเสนอให้สร้างสายเคเบิลส่วน "ล่าง" ยาว 60,000 กม. ยกขึ้นได้และนำออกจากโซนการเคลื่อนที่ของดาวเทียมโลกเมื่อไม่จำเป็น การติดตามตำแหน่งของวัตถุในอวกาศใกล้โลกค่อนข้างสามารถทำนายช่วงเวลาที่การเคลื่อนตัวของลิฟต์ในบริเวณนี้จะปลอดภัย
กว้านสำหรับลิฟต์อวกาศ
ลิฟต์อวกาศไปดวงจันทร์มีปัญหาร้ายแรง ห้องโดยสารของลิฟต์ทั่วไปเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่เกินสองสามเมตรต่อวินาทีและด้วยความเร็วนี้แม้จะขึ้นไปสูง 100 กม. (สู่ขอบเขตล่างของอวกาศ) ก็ควรใช้เวลามากกว่าหนึ่งวัน แม้ว่าคุณจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดของรถไฟรางรถไฟที่ 200 กม./ชม. การเดินทางไปดวงจันทร์ก็จะใช้เวลาเกือบสามเดือน ลิฟต์ที่บินไปยังดวงจันทร์ได้เพียงสองเที่ยวต่อปีนั้นไม่น่าจะเป็นที่ต้องการ
หากคุณหุ้มสายเคเบิลด้วยฟิล์มตัวนำยิ่งยวดคุณจะสามารถเคลื่อนที่ไปตามสายเคเบิลบนเบาะแม่เหล็กโดยไม่ต้องสัมผัสกับวัสดุ ในกรณีนี้จะสามารถเร่งความเร็วได้ครึ่งทางและเบรกห้องโดยสารได้ครึ่งทาง
การคำนวณง่ายๆ แสดงให้เห็นว่าด้วยค่าความเร่ง 1 กรัม (เทียบเท่ากับแรงโน้มถ่วงปกติบนโลก) การเดินทางไปดวงจันทร์ทั้งหมดใช้เวลาเพียง 3.5 ชั่วโมง กล่าวคือ ห้องโดยสารจะสามารถบินไปยังดวงจันทร์ได้ 3 เที่ยวทุกๆ ครั้ง วัน. นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานอย่างแข็งขันในการสร้างตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง และสามารถคาดหวังลักษณะที่ปรากฏได้ในอนาคตอันใกล้
เพื่อทิ้งขยะ
เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าในระหว่างการเดินทางครึ่งทาง ความเร็วห้องโดยสารจะสูงถึง 60 กม./วินาที หลังจากการเร่งความเร็ว หากน้ำหนักบรรทุกถูกปลดออกจากห้องโดยสาร แล้วด้วยความเร็วดังกล่าว จะสามารถนำทางไปยังจุดใดก็ได้ในระบบสุริยะ ไปยังจุดใดก็ได้ แม้แต่ดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลที่สุด ซึ่งหมายความว่าลิฟต์ไปยังดวงจันทร์จะสามารถให้บริการเที่ยวบินปลอดจรวดจากโลกภายในระบบสุริยะได้
และความเป็นไปได้ในการทิ้งขยะอันตรายจากโลกสู่ดวงอาทิตย์โดยใช้ลิฟต์จะเป็นเรื่องแปลกใหม่โดยสิ้นเชิง ดาวฤกษ์พื้นเมืองของเราเป็นเตานิวเคลียร์ที่ให้พลังงานซึ่งของเสียใดๆ แม้แต่สารกัมมันตภาพรังสีก็จะเผาไหม้อย่างไร้ร่องรอย ดังนั้นลิฟต์เต็มรูปแบบไปยังดวงจันทร์ไม่เพียงแต่จะกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการขยายอวกาศของมนุษยชาติเท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีการทำความสะอาดโลกของเราจากความก้าวหน้าทางเทคนิคที่สูญเปล่าอีกด้วย