Concezione artistica di un ascensore spaziale che si lancia dalla superficie di un pianeta verdeggiante Marte. FlyingSinger/Flickr (CC BY 2.0) Da quando gli umani hanno iniziato a mettere in orbita i satelliti negli anni '50, abbiamo fatto affidamento su grande, potenti razzi per sfuggire alla gravità terrestre ed entrare nello spazio. Ma i grandi razzi hanno un grosso svantaggio, in quanto rendono costosi i lanci spaziali. Caso in questione:il razzo da trasporto pesante Space Launch System della NASA, il cui volo inaugurale è previsto per dicembre 2019, costerà circa 1 miliardo di dollari per lancio, secondo un rapporto del 2017 dell'Office of Inspector General (OIG) della NASA. Costi di lancio per Falcon Heavy molto più economico di SpaceX, lanciato con successo dal Kennedy Space Center nel febbraio 2018, vanno ancora tra $ 90 milioni e $ 150 milioni per un completamente spendibile, versione al massimo, secondo CNBC.
Per decenni, però, i visionari hanno cercato modi per entrare nello spazio senza fare affidamento, almeno non principalmente, sulla potenza dei razzi.
Un tale approccio alternativo, lanci aria-orbita, sembra sul punto di diventare realtà. Stratolancio, la società di lancio spaziale privata fondata dal co-fondatore di Microsoft Paul Allen nel 2011, ha un piano ambizioso per far volare l'aereo più grande del mondo, con un'apertura alare di 385 piedi (117 metri), a quota 35, 000 piedi (10, 668 metri). Là, servirà come piattaforma di lancio ad alta quota per veicoli a propulsione a razzo più piccoli. Una volta rilasciato, quei veicoli non dovranno superare la resistenza causata dallo spessore della bassa atmosfera, come farebbe un razzo lanciato da terra, e saranno in grado di entrare in orbita senza dover bruciare tanto carburante. Ad agosto 2018, la società ha annunciato la sua gamma di quattro diversi tipi di veicoli di lancio. Un veicolo ancora in fase di studio del design, un aereo spaziale riutilizzabile, poteva trasportare un carico o un equipaggio umano. Stratolaunch prevede di iniziare a offrire un servizio regolare nel 2020. L'amministratore delegato di Stratolaunch Jean Floyd ha dichiarato in un comunicato stampa che la missione dell'azienda è rendere l'accesso allo spazio "più conveniente, conveniente e di routine, " e che programmare il lancio di un satellite alla fine sarà facile come prenotare un volo aereo. Nel frattempo, un altro completo aria-orbita, orbita vergine, prevede di utilizzare un Boeing 747-400 modificato come piattaforma per il suo razzo LauncherOne, che lancerà i satelliti in orbita.
Diversi altri, ancora più esotico, concetti rimangono ancora sul tavolo da disegno. James R. Powell, il co-inventore a metà degli anni '60 della propulsione maglev superconduttiva per i treni, e collega di ingegneria George Maise, hanno sostenuto per anni che la tecnologia fosse utilizzata anche per il lancio di veicoli spaziali.
Invece di un trampolino di lancio, il progetto Startram utilizzerebbe un enorme tubo di lancio sopraelevato. "Pensa a un treno a levitazione magnetica (maglev) in un tunnel del vuoto, " Powell spiega via e-mail. "Senza la resistenza dell'aria che rallenta il veicolo, e senza bisogno di trasportare grandi quantità di propellente a bordo (come nel caso dei razzi), è relativamente facile raggiungere velocità orbitali di 18, 000 miglia all'ora (2, 900 chilometri orari) o superiore. Quando il veicolo esce dal tunnel in quota (ad esempio, in vetta a un alto monte), il veicolo andrebbe così veloce che in pratica costeggia fino all'altitudine orbitale, dove viene utilizzato un piccolo razzo per circolarizzare l'orbita. Abbiamo anche progettato diversi meccanismi per mantenere intatto il vuoto nel tunnel quando il veicolo esce dal tunnel, in modo che il tunnel possa essere rapidamente riutilizzato per lanciare il prossimo veicolo. Tutti i componenti principali del sistema StarTram esistono già e sono ben compresi."
Powell iniziò a contemplare l'uso del maglev superconduttore per il lancio di veicoli spaziali su suggerimento di un collega della NASA nel 1992. Inizialmente, lui e Maise hanno sviluppato un concetto per un sistema da 100 miliardi di dollari adatto per lanci spaziali con equipaggio, in cui un tubo verrebbe levitato con enormi cavi superconduttori. (Ecco un brevetto che è stato concesso loro nel 2001 per quel sistema.) Hanno anche progettato una versione ridotta, sistema di tubi solo merci che si estenderebbe per 62 miglia (100 chilometri) e salirebbe almeno 13, 123 piedi (4, 000 metri) su per il pendio di un'alta montagna. Stimano che il sistema di solo carico potrebbe essere costruito per $ 20 miliardi, meno del costo di sviluppo del nuovo razzo a lancio pesante della NASA.
Ma una volta costruito, Startram potrebbe trasportare 100, 000 tonnellate (90, 718 tonnellate) di carico nello spazio ogni anno, molte volte ciò che attualmente trasportano i lanci di razzi, e mettere le apparecchiature in orbita terrestre bassa per un costo di circa $ 50 la libbra (0,45 chilogrammi), dice Powell. Sarebbe una frazione delle migliaia di dollari per libbra che costa attualmente per il carico spaziale, secondo questo articolo Bloomberg del 2018.
"La più grande sfida tecnica è la finestra di uscita del tubo di lancio, " spiega Powell. "Il tubo deve rimanere nel vuoto, quindi quando il veicolo esce dal tubo di lancio durante il lancio, dobbiamo impedire l'afflusso di aria dall'atmosfera." Startram manterrebbe l'aria fuori utilizzando getti di vapore per abbassare la pressione dell'aria all'esterno dell'uscita e impiegando una finestra magnetoidrodinamica, che utilizzerebbe un forte campo magnetico per allontanare continuamente l'aria.
Un'altra idea che esiste da anni è la costruzione di un ascensore spaziale. Questo articolo del 2000 sul sito web della NASA descrive come un'alta torre di base vicino all'equatore terrestre sarebbe collegata tramite un cavo a un satellite in orbita terrestre geosincrona, 22, 236 miglia (35, 786 chilometri) sul livello del mare, che fungerebbe da contrappeso. Da quattro a sei binari dell'ascensore si estenderebbero lungo la torre e la struttura dei cavi, andando su piattaforme a vari livelli. I veicoli a propulsione elettromagnetica salirebbero sui binari, facendo il viaggio nello spazio orbitale in circa cinque ore, offrendo allo stesso tempo una vista mozzafiato lungo il percorso.
Il concetto risale al 1895, quando lo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky suggerì di costruire un "castello celeste" che sarebbe stato attaccato a una struttura simile alla Torre Eiffel a Parigi. Un ricercatore della NASA ha scritto questo documento del 2005 su quali tecnologie avrebbero bisogno di essere sviluppate per costruirlo.
Da allora, gli aderenti all'ascensore spaziale hanno continuato a promuovere il concetto, come questo articolo 2015 IEEE Spectrum dettagli, e hanno formato un'organizzazione, il Consorzio Ascensori Spaziali Internazionale, che tiene conferenze e pubblica relazioni tecniche. La fattibilità di un ascensore spaziale, anche se, ha avuto un successo nel 2016 quando i ricercatori cinesi hanno pubblicato un documento che descriveva in dettaglio le loro scoperte secondo cui i nanotubi di carbonio, il materiale in cui i sostenitori degli ascensori spaziali hanno riposto le loro speranze, erano vulnerabili a un difetto che poteva ridurre significativamente la loro forza.
Altre idee emerse nel corso degli anni hanno incluso l'invio di carichi utili che ruotano attorno a un binario a spirale in acciaio prima di lanciarli nell'orbita terrestre bassa, e utilizzando dirigibili come piattaforme di lancio.
Ora è interessanteIl concetto di ascensore spaziale è stato reso popolare per la prima volta dall'autore di fantascienza Arthur C. Clarke nel suo romanzo del 1979 "Le fontane del paradiso".
