Il sollevatore, visto nel concetto di questo artista, sarà in grado di trasportare fino a 13 tonnellate di merci nello spazio, azionato da raggi laser. Guarda altre immagini di esplorazione dello spazio. Foto per gentile concessione di LiftPort Group Quando lo Space Shuttle Columbia è decollato il 12 aprile, 1981, dal Centro Spaziale Kennedy, Fla., per iniziare la prima missione dello space shuttle, il sogno di un veicolo spaziale riutilizzabile è stato realizzato. Da allora, La NASA ha lanciato più di 100 missioni, ma il prezzo delle missioni spaziali è cambiato poco. Che si tratti della navetta spaziale o della navicella spaziale russa non riutilizzabile, il costo di un lancio è di circa $ 10, 000 per libbra ($ 22, 000 per kg).
Un nuovo sistema di trasporto spaziale in fase di sviluppo potrebbe rendere il viaggio verso l'orbita geostazionaria terrestre (GEO) un evento quotidiano e trasformare l'economia globale.
Un ascensore spaziale fatto di a nastro composito di nanotubi di carbonio ancorato a una piattaforma marina offshore si estenderebbe a un piccolo contrappeso di circa 62, 000 miglia (100, 000 km) nello spazio. Sollevatori meccanici attaccati al nastro salirebbero quindi sul nastro, trasportare merci e umani nello spazio, ad un prezzo di soli $ 100 a $ 400 per libbra (da $ 220 a $ 880 per kg).
In questo articolo, daremo un'occhiata a come l'idea di un ascensore spaziale si sta spostando dalla fantascienza alla realtà.
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Un contrappeso all'estremità dell'ascensore spaziale manterrà teso il nastro di nanotubi di carbonio. Foto per gentile concessione di LiftPort Group Per comprendere meglio il concetto di ascensore spaziale, pensate al gioco del tetherball in cui una corda è attaccata da un lato a un palo e dall'altro a una palla. In questa analogia, la corda è la nastro composito di nanotubi di carbonio , il polo è la Terra e la palla è il contrappeso. Ora, immagina che la palla sia messa in perpetuo giro intorno al palo, così veloce che mantiene la corda tesa. Questa è l'idea generale dell'ascensore spaziale. Il contrappeso gira intorno alla Terra, mantenendo il cavo dritto e consentendo ai sollevatori robotici di salire e scendere lungo il nastro.
Sotto il design proposto da LiftPort, l'ascensore spaziale sarebbe di circa 62, 000 miglia (100, 000 km) di altezza. LiftPort è una delle numerose aziende che sviluppano progetti per un ascensore spaziale o componenti di esso. Squadre di tutto il mondo si sfideranno per i 400 dollari, 000 primo premio agli Space Elevator Games alla X Prize Cup nell'ottobre 2006 a Las Cruces, Nuovo Messico.
Il fulcro dell'ascensore sarà il nastro composito di nanotubi di carbonio largo pochi centimetri e sottile quasi come un pezzo di carta. Nanotubi di carbonio, scoperto nel 1991, sono ciò che fa credere agli scienziati che l'ascensore spaziale potrebbe essere costruito. Secondo il dottor Bradley Edwards della Spaceward Foundation, "In precedenza le sfide materiali erano troppo grandi. Ma ora ci stiamo avvicinando ai progressi nella creazione di nanotubi di carbonio e nella costruzione di macchine in grado di produrre le grandi lunghezze di materiale necessarie per creare un nastro che si estenderà nello spazio" [ref ].
Sotto alcuni primi piani, i materiali di costruzione avanzati verranno utilizzati per formare il contrappeso. Foto per gentile concessione di LiftPort Group I nanotubi di carbonio hanno il potenziale per essere 100 volte più resistente dell'acciaio e sono flessibile come la plastica . La forza dei nanotubi di carbonio deriva dalla loro struttura unica, che assomiglia a palloni da calcio. Una volta che gli scienziati saranno in grado di produrre fibre da nanotubi di carbonio, sarà possibile creare dei fili che formeranno il nastro per l'ascensore spaziale. I materiali precedentemente disponibili erano troppo deboli o inflessibili per formare il nastro e si sarebbero rotti facilmente.
"Hanno un modulo elastico molto elevato e la loro resistenza alla trazione è davvero elevata, e che tutto punta a un materiale che, in teoria, dovrebbe rendere un ascensore spaziale relativamente facile da costruire, " ha detto Tom Nugent, direttore della ricerca, Gruppo LiftPort.
Un nastro può essere costruito in due modi:
Una volta creato un lungo nastro di nanotubi, sarebbe avvolto in una bobina che sarebbe stata lanciata in orbita. Quando la navicella che trasporta la bobina raggiunge una certa altitudine, forse orbita terrestre bassa, comincerebbe a srotolarsi, abbassando il nastro sulla Terra. Allo stesso tempo, la bobina continuerebbe a spostarsi a un'altitudine maggiore. Quando il nastro viene calato nell'atmosfera terrestre, sarebbe stato catturato e poi calato e ancorato a una piattaforma mobile nell'oceano.
Il nastro servirebbe da binari di una sorta di ferrovia nello spazio. I sollevatori meccanici sarebbero quindi stati utilizzati per scalare il nastro nello spazio.
Come si misura l'ascensore spazialeSe costruito, il nastro rappresenterà una moderna meraviglia del mondo, e sarà la struttura più alta mai costruita. Considera che la torre indipendente più alta del mondo nel 2005 è la CN Tower , che sorge 1, 815 piedi e 5 pollici (553,34 metri) su Toronto, Canada. L'ascensore spaziale sarebbe 180, 720 volte più alta della CN Tower!
il 62, 000 miglia (100, L'ascensore spaziale lungo 000 km) si alzerebbe molto al di sopra dell'altezza media orbitante della navetta spaziale (115-400 miglia/185-643 km). Infatti, sarebbe uguale a quasi un quarto della distanza dalla luna, che orbita intorno alla Terra a 237, 674 miglia (382, 500km).
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Gli scalatori a ciascuna estremità del sollevatore arrotolano il nastro a una velocità di circa 200 mph. Foto per gentile concessione di LiftPort Group Mentre il nastro è ancora un componente concettuale, tutti gli altri pezzi dell'ascensore spaziale possono essere costruiti utilizzando la tecnologia nota, includendo il sollevatore robotico , stazione di ancoraggio e sistema di raggi di potenza . Quando il nastro è costruito, gli altri componenti saranno quasi pronti per il lancio intorno al 2018.
Il sollevatore robotico utilizzerà il nastro per guidare la sua ascesa nello spazio. I rulli di trazione sul sollevatore si agganciano al nastro e tirano il nastro attraverso, consentendo al sollevatore di salire sull'ascensore.
L'ascensore spaziale partirà da una piattaforma mobile nel Pacifico equatoriale, che ancorerà il nastro alla Terra.
Nella parte superiore del nastro, ci sarà un pesante contrappeso . I primi piani per l'ascensore spaziale prevedevano la cattura di un asteroide e il suo utilizzo come contrappeso. Però, piani più recenti come quelli di LiftPort e dell'Istituto per la ricerca scientifica (ISR) includono l'uso di un contrappeso artificiale. Infatti, il contrappeso potrebbe essere assemblato dall'attrezzatura utilizzata per costruire il nastro compreso il veicolo spaziale utilizzato per lanciarlo.
Il sollevatore sarà alimentato da a sistema laser a elettroni liberi situato sopra o vicino alla stazione di ancoraggio. Il laser trasmetterà 2,4 megawatt di energia alle celle fotovoltaiche, forse fatto di Arseniuro di gallio (GaAs) attaccato al sollevatore, che poi convertirà quell'energia in elettricità per essere utilizzata da convenzionali, motori elettrici CC a magneti al niobio, secondo l'ISR.
Una volta operativo, i sollevatori di pesi potrebbero salire sull'ascensore spaziale quasi ogni giorno. I sollevatori varieranno di dimensioni da cinque tonnellate, All'inizio, a 20 tonnellate. Il sollevatore da 20 tonnellate sarà in grado di trasportare fino a 13 tonnellate di carico utile e avrà 900 metri cubi di spazio. I sollevatori trasporterebbero carichi che vanno dai satelliti ai pannelli a energia solare e infine gli esseri umani sul nastro a una velocità di circa 118 miglia all'ora (190 km/ora).
Il nastro dell'ascensore spaziale sarà ancorato a una piattaforma mobile nel Pacifico equatoriale. Come parte di un sistema per aiutare l'ascensore ad evitare detriti orbitali, la piattaforma mobile può essere riposizionata. Foto per gentile concessione di LiftPort Group A una lunghezza di 62, 000 miglia (100, 000 chilometri), l'ascensore spaziale sarà vulnerabile a molti pericoli, compreso il tempo, detriti spaziali e terroristi. Mentre i piani avanzano sul design dell'ascensore spaziale, gli sviluppatori stanno considerando questi rischi e modi per superarli. Infatti, per assicurarsi che ci sia sempre un ascensore spaziale operativo, gli sviluppatori progettano di costruire più ascensori spaziali. Ognuno sarà più economico del precedente. Il primo ascensore spaziale servirà da piattaforma da cui costruire ulteriori ascensori spaziali. Così facendo, gli sviluppatori stanno assicurando che anche se un ascensore spaziale incontra problemi, gli altri possono continuare a sollevare carichi utili nello spazio.
Come la stazione spaziale o la navetta spaziale, l'ascensore spaziale avrà bisogno della capacità di evitare oggetti orbitali, come detriti e satelliti. La piattaforma di ancoraggio impiegherà evitamento attivo per proteggere l'ascensore spaziale da tali oggetti. Attualmente, il North American Aerospace Defense Command (NORAD) tiene traccia di oggetti più grandi di 10 cm (3,9 pollici). La protezione dell'ascensore spaziale richiederebbe un sistema di tracciamento orbitale dei detriti in grado di rilevare oggetti di circa 1 cm (0,39 pollici) di dimensione. Questa tecnologia è attualmente in sviluppo per altri progetti spaziali.
"I nostri piani sono di ancorare il nastro a una piattaforma mobile nell'oceano, " ha detto Tom Nugent, di LiftPort. "Puoi effettivamente spostare l'ancora per tirare il nastro fuori dalla traiettoria dei satelliti".
La posizione isolata dell'ascensore spaziale sarà il fattore più importante per ridurre il rischio di attacchi terroristici. Ad esempio, la prima ancora sarà situata nel Pacifico equatoriale, 404 miglia (650 km) da qualsiasi linea aerea o marittima, secondo LiftPort. Solo una piccola parte dell'ascensore spaziale sarà alla portata di qualsiasi attacco, che è qualcosa di 9,3 miglia (15 km) o meno. Ulteriore, l'ascensore spaziale sarà una preziosa risorsa globale e sarà probabilmente protetto dagli Stati Uniti e da altre forze militari straniere.
Il concetto di un artista della vista solare. Foto per gentile concessione di LiftPort Group Il potenziale impatto globale dell'ascensore spaziale fa paragoni con un altro grande successo nel settore dei trasporti:la ferrovia transcontinentale degli Stati Uniti. Completato nel 1869 al Promontorio, Utah, la ferrovia transcontinentale collegò per la prima volta le coste est e ovest del paese e accelerò l'insediamento dell'ovest americano. I viaggi all'estero sono stati ridotti da mesi a giorni. Ha anche aperto nuovi mercati e ha dato vita a intere nuove industrie. Nel 1893, gli Stati Uniti avevano cinque ferrovie transcontinentali.
L'idea di un ascensore spaziale condivide molti degli stessi elementi della ferrovia transcontinentale. Un ascensore spaziale creerebbe una connessione permanente Terra-spazio che non si chiuderebbe mai. Anche se non renderebbe il viaggio nello spazio più veloce, renderebbe più frequenti i viaggi nello spazio e aprirebbe lo spazio a una nuova era di sviluppo. Forse il più grande fattore che spinge all'idea di un ascensore spaziale è che abbasserebbe significativamente il costo di mettere il carico nello spazio. Sebbene più lenta della navetta spaziale a propulsione chimica, i sollevatori riducono i costi di lancio da $ 10, 000 a $ 20, 000 per libbra, a circa $ 400 per libbra.
Le stime attuali stimano il costo di costruzione di un ascensore spaziale a $ 6 miliardi con costi legali e normativi a $ 4 miliardi, secondo Bradley Edwards, autore del libro "L'ascensore spaziale, NIAC Phase II Final Report." (Edwards è anche il Dr. Bradley Carl Edwards, Presidente e fondatore di Carbon Designs.) In confronto, il costo del programma dello space shuttle è stato previsto nel 1971 in $ 5,2 miliardi, ma finì per costare $ 19,5 miliardi. Inoltre, ogni volo dello space shuttle costa 500 milioni di dollari, che è più di 50 volte superiore alle stime originali.
L'ascensore spaziale potrebbe sostituire la navetta spaziale come veicolo spaziale principale, ed essere utilizzato per la distribuzione satellitare, difesa, turismo e ulteriori esplorazioni. A quest'ultimo punto, un'astronave salirebbe sul nastro dell'ascensore e poi si lancerebbe verso il suo obiettivo principale una volta nello spazio. Questo tipo di lancio richiederebbe meno carburante di quanto sarebbe normalmente necessario per uscire dall'atmosfera terrestre. Alcuni progettisti credono anche che gli ascensori spaziali potrebbero essere costruiti su altri pianeti, compreso Marte.
La NASA ha finanziato la ricerca del Dr. Edwards per tre anni. Nel 2005, però, ha assegnato solo 28 milioni di dollari alle aziende che effettuano ricerche sull'ascensore spaziale. Sebbene sia ancora molto interessato al progetto, per ora preferirebbe sedersi e attendere sviluppi più concreti.
Per molte altre informazioni sugli ascensori spaziali e argomenti correlati, controlla i link nella pagina successiva.
Testare la tecnologiaNel febbraio 2006, il gruppo LiftPort ha annunciato di aver lanciato con successo una piattaforma che utilizza palloni ad alta quota. Questi palloni hanno tenuto la piattaforma a un miglio in aria per sei ore.
LiftPort prevede di commercializzare la piattaforma, denominato HALE (High Altitude Long Endurance), come stazione per telecamere di sicurezza e telefoni cellulari e trasmissioni radio. [rif].
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Fonti
