Diciamo la verità, lanciare oggetti nello spazio con i razzi è un modo piuttosto inefficiente di fare le cose. Non solo i razzi sono costosi da costruire, hanno anche bisogno di una tonnellata di carburante per raggiungere la velocità di fuga. E mentre i costi dei singoli lanci vengono ridotti grazie a concetti come razzi riutilizzabili e aerei spaziali, una soluzione più permanente potrebbe essere quella di costruire un ascensore spaziale.

E mentre un tale progetto di mega-ingegneria semplicemente non è fattibile in questo momento, ci sono molti scienziati e aziende in tutto il mondo che si dedicano a rendere un ascensore spaziale una realtà nelle nostre vite. Per esempio, un team di ingegneri giapponesi della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Shizuoka ha recentemente creato un modello in scala di un ascensore spaziale che lanceranno nello spazio domani (11 settembre).

Il concetto di ascensore spaziale è abbastanza semplice. Fondamentalmente, prevede la costruzione di una stazione spaziale in orbita geosincrona (GSO) collegata alla Terra da una tensostruttura. Un contrappeso sarebbe attaccato all'altra estremità della stazione per mantenere il cavo dritto mentre la velocità di rotazione della Terra assicura che rimanga nello stesso punto. Gli astronauti e gli equipaggi avrebbero viaggiato su e giù per la catena in auto, che eliminerebbe del tutto la necessità di lanci di razzi.

Per il bene del loro modello in scala, gli ingegneri dell'Università di Shizuoka hanno creato due CubeSat ultra piccoli, ognuno dei quali misura 10 cm (3,9 pollici) di lato. Questi sono collegati da un cavo d'acciaio lungo circa 10 metri (32,8 piedi), un contenitore che si comporta come un ascensore spaziale si muove lungo il cavo utilizzando un motore, e le telecamere montate su ciascun satellite monitorano l'avanzamento del container.

I microsatelliti dovrebbero essere lanciati verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) l'11 settembre, dove verranno poi distribuiti nello spazio per motivi di test. Insieme ad altri satelliti, l'esperimento sarà condotto dal veicolo H-IIB n. 7, che partirà dal Tanegashima Space Center nella prefettura di Kagoshima. Mentre esperimenti simili in cui i cavi sono stati estesi nello spazio sono stati condotti in precedenza, questo sarà il primo test in cui un oggetto viene spostato lungo un cavo tra due satelliti.

Come è stato citato un portavoce dell'Università di Shizuoka in un articolo dell'AFP:"Sarà il primo esperimento al mondo per testare il movimento degli ascensori nello spazio".

"In teoria, un ascensore spaziale è altamente plausibile. I viaggi spaziali potrebbero diventare qualcosa di popolare in futuro, " ha aggiunto l'ingegnere dell'Università di Shizuoka Yoji Ishikawa.

Se l'esperimento ha successo, aiuterà a gettare le basi per un vero ascensore spaziale. Ma certo, molte sfide significative devono ancora essere risolte prima di poter costruire qualcosa che si avvicini a un ascensore spaziale. Primo tra questi è il materiale utilizzato per costruire il cavo, che dovrebbe essere sia leggero (per non crollare) sia avere un'incredibile resistenza alla trazione per resistere alla tensione indotta dalla forza centrifuga che agisce sul contrappeso dell'ascensore.

Oltre a ciò, il cavo dovrebbe anche resistere alle forze gravitazionali della Terra, il Sole e la Luna, per non parlare delle sollecitazioni indotte dalle condizioni atmosferiche della Terra. Queste sfide erano considerate insormontabili nel corso del XX secolo, quando il concetto fu reso popolare da scrittori come Arthur C. Clarke. Però, all'inizio del secolo, grazie all'invenzione dei nanotubi di carbonio, gli scienziati hanno cominciato a riconsiderare l'idea.

Però, la produzione di nanotubi sulla scala necessaria per raggiungere una stazione in GSO è ancora ben oltre le nostre attuali capacità. Inoltre, Keith Henson – un tecnologo, ingegnere, e il co-fondatore della National Space Society (NSS) – sostiene che i nanotubi di carbonio semplicemente non hanno la forza necessaria per sopportare i tipi di stress coinvolti. A questa, gli ingegneri hanno proposto di utilizzare altri materiali, come il nanofilamento di diamante, ma anche la produzione di questo materiale sulla scala richiesta va oltre le nostre attuali capacità.

Ci sono anche altre sfide, che includono come evitare che detriti spaziali e meteoriti si scontrino con l'ascensore spaziale, come trasmettere elettricità dalla Terra allo spazio, e assicurando che il cavo sia resistente ai raggi cosmici ad alta energia. Ma se e quando si potesse costruire un ascensore spaziale, avrebbe guadagni immensi, non ultimo dei quali sarebbe la capacità di trasportare equipaggi e merci nello spazio per molto meno denaro.

Nel 2000, prima dello sviluppo di razzi riutilizzabili, il costo per posizionare i carichi utili in orbita geostazionaria utilizzando razzi convenzionali era di circa 25 dollari USA, 000 per chilogrammo (US $ 11, 000 per libbra). Però, secondo le stime elaborate dalla Spaceward Foundation, è possibile che i carichi utili possano essere trasferiti a GSO per un minimo di $ 220 per kg ($ 100 per libbra).

Inoltre, l'ascensore potrebbe essere utilizzato per dispiegare satelliti di nuova generazione, come i pannelli solari spaziali. A differenza dei pannelli solari a terra, che sono soggetti al ciclo giorno/notte e alle mutevoli condizioni meteorologiche, questi array sarebbero in grado di raccogliere energia 24 ore al giorno, 7 giorni su 7, 365 giorni all'anno. Questa potenza potrebbe quindi essere trasmessa dai satelliti utilizzando emettitori a microonde alle stazioni riceventi a terra.

Le astronavi potrebbero anche essere assemblate in orbita, un'altra misura di riduzione dei costi. Attualmente, i veicoli spaziali devono essere completamente assemblati qui sulla Terra e lanciati nello spazio, oppure far lanciare in orbita i singoli componenti e poi assemblarli nello spazio. In entrambi i casi, è un processo costoso che richiede lanciatori pesanti e tonnellate di carburante. Ma con un ascensore spaziale, i componenti potrebbero essere portati in orbita per una frazione del costo. Anche meglio, fabbriche autonome potrebbero essere poste in orbita in grado sia di costruire i componenti necessari che di assemblare veicoli spaziali.

Non c'è da meravigliarsi quindi perché più aziende e organizzazioni sperano di trovare modi per superare le sfide tecniche e ingegneristiche che una tale struttura comporterebbe. Da una parte, hai l'International Space Elevator Consortium (ISEC), un'affiliata della National Space Society che è stata costituita nel 2008 per promuovere lo sviluppo, costruzione, e il funzionamento di un ascensore spaziale.

Poi c'è la Obayashi Corporation, che sta lavorando con l'Università di Shizuoka per creare un ascensore spaziale entro l'anno 2050. Secondo il loro piano, il cavo dell'ascensore sarebbe composto da un 96, 000 km (59, 650 mi) cavo di nanotubi di carbonio in grado di trasportare alpinisti da 100 tonnellate. Consisterà anche di un Earth Port galleggiante di 400 m (1312 ft) di diametro e di un 12, 500 tonnellate (13, 780 ton USA) contrappeso.

Come ha affermato il professor Yoshio Aoki del Nihon University College of Science and Technology (che supervisiona il progetto dell'ascensore spaziale di Obayashi Corp.):"[Un ascensore spaziale] è essenziale per le industrie, le istituzioni educative e il governo si uniscono per lo sviluppo tecnologico".

Concesso, il costo della costruzione di un ascensore spaziale sarebbe enorme e richiederebbe probabilmente uno sforzo internazionale concertato e multigenerazionale. E rimangono sfide significative che richiederanno significativi sviluppi tecnologici. Ma per questa spesa una tantum (più il costo della manutenzione), l'umanità avrebbe libero accesso allo spazio per il prossimo futuro, e a costi notevolmente ridotti.

E se questo esperimento avrà successo, fornirà dati essenziali che potrebbero un giorno informare la creazione di un ascensore spaziale.