آسانسور فضایی چیست و آیا عملی است؟

0

فابیو پاکوچی: فرستادن موشک به فضا نیاز به تجهیزات گران‌قیمت، سوزاندن حجم زیادی سوخت دارد و امکان بروز فاجعه احتمالی هم هست. بنابراین در رقابت فضایی قرن بیست و یکم، برخی مهندسان موشک‌ها را به دلایل هیجان‌انگیزتری پرتاب می‌کنند : آسانسورها.

خب، شاید جابه‌جا شدن با آسانسوری که مقصدش ستاره‌هاست، هیجان‌انگیزترین وسیله حمل و نقل نباشد. اما استفاده از یک سازه مستحکم برای فرستادن بارهای کوچک‌تر فضانوردان و تجهیزات به فضا امن‌تر، آسان‌تر و ارزان‌تر از موشک‌های رایج خواهد بود. در موشک فالکون ۹ ساخته شرکت اسپیس ایکس، هزینه حمل هر کیلوگرم بار به فضا تقریبا ۷۵۰۰ دلار است. آسانسورهای فضایی طراحی شده‌اند تا این هزینه‌ها را تا ۹۵ درصد کاهش دهند.

محققان از سال ۱۸۹۵ در حال بررسی این ایده هستند. بازدید از سازه‌ای که آن زمان بلندترین سازه جهان بود، دانشمند روسی، کنستانتین تسیولکوفسکی را تحت تاثیر قرار داد. تسیولکوفسکی سازه‌ای با ارتفاع هزاران کیلومتر در سر داشت، اما حتی تا یک قرن بعد هم، مصالحی که استحکام کافی برای ساخت چنین ساختمانی‌هایی داشته باشند، شناخته نشدند. خوشبختانه، قوانین فیزیک یک طرح جایگزین امیدوارکننده پیش پای ما گذاشتند.

تصور کنید در حالی که یک طناب که یک طرفش به سنگ بسته شده در دست دارید، بر روی چرخ و فلک در حال حرکت می‌پرید. تا زمانی که چرخ و فلک به چرخیدن ادامه بدهد سنگ و طناب به حالت افقی باقی می‌مانند و نیروی گریز از مرکز آن‌ها را بالاتر از سطح زمین نگه می‌دارد. زمانی که طناب را در دست دارید، به وضوح نیروی لختی را که سنگ را از مرکز چرخ و فلک چرخان دور می‌کند احساس خواهید کرد. حال اگر ما چرخ و فلک را با زمین، طناب را با یک کابل و سنگ را با یک وزنه تعادل جایگزین کنیم، ما الان آسانسور فضایی مدرن را تصور کردیم – یک کابل که آن را تحت تاثیر قوانین فیزیک سیاره چرخان‌ما، در فضا نگه می‌دارد.

برای عملی شدن آن، نیروی گریز از مرکز باید به اندازه کافی دور باشد تا این نیروی حاصل از چرخش زمین از کشش گرانشی زمین بزرگ‌تر شود. تعادل این نیروها تقریبا در ۳۶ هزار کیلومتری بالای سطح زمین برقرار می‌شود. پس وزنه تعادل باید فراتر از این ارتفاع قرار داشته باشد. اجسام در این فاصله خاص در مدار زمین‌ایستا حضور دارند، این یعنی سرعت چرخششان به دور زمین با چرخش زمین به دور خودش برابر است بنابراین در آسمان بی‌حرکت دیده می‌شوند.

از هر چیزی به عنوان وزنه تعادل می‌توان استفاده کرد، حتی از یک سیاره اشغال شده. از اینجا می‌توان کابل را از طریق جو رها کرد تا به یک ایستگاه پایه بر روی سطح زمین متصل شود. برای رساندن شتاب گریز از مرکز به بالاترین مقدار محل اتصال زمینی ما باید نزدیک به خط استوا باشد. و همچنین با بنا کردن ایستگاه بارگیری بر روی اقیانوس، می‌توانید هر وقت که خواستید کل سیستم را جابه‌جا کنید که به شما اجازه می‌دهد با تصمیم درست از آب‌وهوای بد، زباله‌های فضایی و ماهواره‌های موجود در فضا دوری کنید.

پس از استقرار، بارها می‌توانند توسط دستگاهی به نام آسانسور فضایی بارگیری شده که در امتداد کابل به بالا رفته و به فضا می‌رسد. این مکانیسم‌ها به مقدار زیادی برق نیاز دارند که می‌توان این نیاز را از طریق پنل‌های خورشیدی یا حتی انرژی هسته‌ای تامین کرد. با طراحی‌های فعلی، رسیدن یک جسم به مدار زمین‌ایستا حدود ۸ روز طول می‌کشد. و در صورت محافظت مناسب در برابر تشعشعات، از لحاظ تئوری انسان را هم می‌تواند جابه‌جا کند.

بنابراین، چه چیزی مانع ما در ساخت این سازه عظیم شده است؟ فقط یک چیز، یک اشتباه کوچک در ساخت و ساز می‌تواند فاجعه به بار بیاورد. اما مشکل اصلی مربوط به خود کابل است. مواد کابل علاوه بر تحمل وزن بسیار زیاد باید به قدری مستحکم باشند که بتوانند در مقابل کشش وزنه تعادل مقاومت کنند. و چون این کشش و نیروی جاذبه در هر مکانی اندازه متفاوتی دارند، پس استحکام و ضخامت کابل باید بسته به نیاز تفاوت داشته باشد. به نظر می‌رسد مواد مهندسی شده‌ای مانند نانو لوله‌های کربنی و نانو ذرات الماس بهترین انتخاب ما برای تولید مواد با استحکام کافی و وزن کم برای کابل هستند. اما تا به امروز، ما تنها توانسته‌ایم زنجیره‌های نانو لوله‌ای بسیار کوچکی تولید کنیم.

گزینه دیگر این است که سازه را در جای دیگری که جاذبه کمتری دارد بنا کنیم. بر پا کردن آسانسورهای فضایی در مریخ و یا ماه در حال حاضر با مواد اولیه موجود امکان‌پذیر است. اما سود اقتصادی هنگفت داشتن یک آسانسور فضایی در بالای زمین، کشورهای زیادی را به تلاش برای حل این معما ترغیب کرده است. در واقع، در حال حاضر برخی شرکت‌های چینی و ژاپنی در حال برنامه‌ریزی برای اتمام ساخت آن تا سال ۲۰۵۰ هستند.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.