Eksploracja kosmosu to dziś nie tylko ogólnoświatowa idea, to cel, do którego dąży każde państwo i jego koalicja jako całość. Dalsza eksploracja kosmosu, a także pomyślna kolonizacja planet wymaga intensywnego rozwoju technologii, co może doprowadzić do pojawienia się nowych narzędzi, środków i metod poruszania się w przestrzeni kosmicznej. Eksperymenty promujące rozwój takich technologii prowadzone są na stacjach orbitalnych takich jak ISS czy Tiangong.

Z tego powodu imponująca część współczesnych badań z zakresu astronautyki ma na celu zwiększenie produktywności tych stacji i ich załóg, a także zmniejszenie kosztów eksploatacji stacji i utrzymania zasobów ludzkich. Następnie rozważamy jeden z najbardziej ambitnych i dużych projektów w tej dziedzinie - windę kosmiczną.

Głównym celem budowy windy kosmicznej jest obniżenie kosztów dostarczania ładunku na orbitę okołoziemską. Faktem jest, że dostarczenie dowolnego ładunku na stację orbitalną za pomocą statku kosmicznego transportowego jest dość drogie. Przykładowo, jeden ze statków transportowych NASA, opracowany przez SpaceX – Dragon, wymaga wyniesienia na orbitę około 133 milionów dolarów, podczas gdy podczas ostatniej misji (SpaceX CRS-9) na statek załadowano 5000 funtów (2268 kg). Tak więc, jeśli obliczysz koszt jednego funta, będzie to 58,6 tysiąca dolarów za 1 kg.

Artystyczna wizja kosmicznej windy

Pomimo kryzysu i wojny sankcyjnej, w cywilizowanych, rozwiniętych gospodarczo krajach istnieje duże zainteresowanie astronautyką. Ułatwia to postęp w rozwoju nauk o rakietach oraz w badaniu przestrzeni bliskiej Ziemi, planet Układu Słonecznego i jego obrzeży za pomocą statków kosmicznych. Coraz więcej stanów przyłącza się do wyścigu kosmicznego. Chiny i Indie głośno deklarują swoje ambicje eksploracji Wszechświata. Monopol struktur państwowych Rosji, USA i Europy na loty poza atmosferę ziemską odchodzi w przeszłość. Przedsiębiorstwa wykazują coraz większe zainteresowanie transportem ludzi i ładunków na orbitę kosmiczną. Pojawiły się firmy, na których czele stoją pasjonaci zakochani w kosmosie. Opracowują zarówno nowe rakiety nośne, jak i nowe technologie, które umożliwią dokonanie skoku w eksploracji Wszechświata. Poważnie rozważane są pomysły, które jeszcze wczoraj uznawano za niewykonalne. A to, co uważano za owoc rozgorączkowanej wyobraźni pisarzy science fiction, teraz jest jednym z możliwych projektów do realizacji w najbliższej przyszłości.

Jednym z takich projektów mogłaby być winda kosmiczna.

Jak realistyczne jest to? Na to pytanie próbował odpowiedzieć dziennikarz BBC Nick Fleming w swoim artykule „Winda na orbicie: science fiction czy kwestia czasu?”, który zwraca uwagę zainteresowanych kosmosem.

Winda na orbitę: science fiction czy kwestia czasu?

Dzięki windom kosmicznym zdolnym transportować ludzi i ładunki z powierzchni Ziemi na orbitę, ludzkość mogła zrezygnować z używania rakiet szkodliwych dla środowiska. Jednak stworzenie takiego urządzenia nie jest łatwe, o czym przekonał się korespondent BBC Future.

Jeśli chodzi o prognozy dotyczące rozwoju nowych technologii, wielu uważa za autorytet milionera Elona Muska, jednego z liderów pozarządowego sektora badawczego, który wpadł na pomysł Hyperloopa – wysokowydajnego projekt szybkiego rurociągu pasażerskiego pomiędzy Los Angeles a San Francisco (czas podróży zajmuje tylko 35 minut). Są jednak projekty, które nawet Musk uważa za praktycznie niemożliwe. Na przykład projekt windy kosmicznej.

„To zbyt skomplikowane technicznie zadanie. Jest mało prawdopodobne, aby w rzeczywistości udało się zbudować windę kosmiczną” – powiedział Musk na konferencji w Massachusetts Institute of Technology jesienią ubiegłego roku. Jego zdaniem łatwiej jest zbudować most pomiędzy Los Angeles a Tokio, niż zbudować windę na orbitę.

Pomysł wysyłania ludzi i ładunku w przestrzeń kosmiczną w kapsułach przesuwanych w górę po gigantycznym kablu utrzymywanym w miejscu przez obrót Ziemi nie jest nowy. Podobne opisy można znaleźć w pracach pisarzy science fiction, takich jak Arthur C. Clarke. Jednak koncepcja ta nie została jeszcze uznana za wykonalną w praktyce. Być może przekonanie, że uda nam się rozwiązać ten niezwykle złożony problem techniczny, jest tak naprawdę jedynie oszukiwaniem samego siebie?

Entuzjaści wind kosmicznych uważają, że zbudowanie takiej windy jest całkowicie możliwe. Ich zdaniem rakiety zasilane toksycznym paliwem są przestarzałą, niebezpieczną dla człowieka i przyrody oraz nadmiernie kosztowną formą transportu kosmicznego. Proponowaną alternatywą jest zasadniczo linia kolejowa ułożona na orbicie - super mocny kabel, którego jeden koniec jest przymocowany do powierzchni Ziemi, a drugi do przeciwwagi znajdującej się na orbicie geosynchronicznej i w związku z tym stale wiszącej nad jednym punktem na powierzchni Ziemi . Urządzenia elektryczne poruszające się w górę i w dół po kablu będą wykorzystywane jako kabiny wind. Dzięki windom kosmicznym koszt wysyłania ładunku w przestrzeń kosmiczną mógłby zostać obniżony do 500 dolarów za kilogram, co według niedawnego raportu Międzynarodowej Akademii Astronautyki (IAA) wynosi obecnie około 20 000 dolarów za kilogram.

Entuzjaści wind kosmicznych zwracają uwagę na szkodliwość technologii wystrzeliwania rakiet na orbitę

„Ta technologia otwiera fenomenalne możliwości, zapewni ludzkości dostęp do Układu Słonecznego” – mówi Peter Swan, prezes Międzynarodowego Konsorcjum Wind Kosmicznych ISEC i współautor raportu IAA. „Myślę, że zaczną działać pierwsze windy w trybie automatycznym, a po 10. W ciągu 15 lat będziemy mieli do dyspozycji od sześciu do ośmiu takich urządzeń, które będą na tyle bezpieczne, że będą mogły przewozić ludzi.”

Geneza pomysłu

Trudność polega na tym, że wysokość takiej konstrukcji musi wynosić do 100 000 km - to więcej niż dwa równiki ziemskie. W związku z tym konstrukcja musi być wystarczająco mocna, aby utrzymać własny ciężar. Po prostu nie ma na Ziemi materiału o niezbędnych właściwościach wytrzymałościowych.

Niektórzy naukowcy uważają jednak, że problem ten można rozwiązać już w obecnym stuleciu. Duża japońska firma budowlana ogłosiła, że ​​do 2050 r. planuje zbudować windę kosmiczną. Amerykańscy badacze stworzyli niedawno nowy materiał podobny do diamentu na bazie nanofilamentów sprężonego benzenu, którego siła może sprawić, że winda kosmiczna stanie się rzeczywistością w wielu krajach. naszego życia.

Koncepcję windy kosmicznej po raz pierwszy rozważał w 1895 roku Konstantin Ciołkowski. Rosyjski naukowiec, zainspirowany niedawno wybudowaną Wieżą Eiffla w Paryżu, rozpoczął badania fizyczne związane z budową gigantycznej wieży, która mogłaby wynieść statek kosmiczny na orbitę bez użycia rakiet. Później, w 1979 roku, pisarz science fiction Arthur C. Clarke wspomniał o tym temacie w swojej powieści „Fontanny raju” - jego główny bohater buduje windę kosmiczną, podobną pod względem konstrukcji do omawianych obecnie projektów.

Pytanie brzmi, jak wcielić ten pomysł w życie. „Uwielbiam śmiałość koncepcji windy kosmicznej” – mówi Kevin Fong, założyciel Centrum Wysokości, Przestrzeni i Medycyny Ekstremalnej na University College London. „Rozumiem, dlaczego ludzie uważają to za tak atrakcyjne: możliwość niedrogiego i bezpiecznego podróżowania na niskie orbity okołoziemskie otwiera przed nami cały wewnętrzny Układ Słoneczny”.

Problemy z bezpieczeństwem

Jednak zbudowanie kosmicznej windy nie będzie łatwe. „Na początek kabel musi być wykonany z supermocnego, ale elastycznego materiału, który ma niezbędną masę i gęstość, aby utrzymać ciężar pojazdów poruszających się po nim, a jednocześnie być w stanie wytrzymać stałe siły boczne Taki materiał w tej chwili po prostu nie istnieje” – mówi Fong. „Ponadto budowa takiej windy wymagałaby najbardziej intensywnego wykorzystania statków kosmicznych i największej liczby spacerów kosmicznych w historii ludzkości”.

Według niego nie można ignorować kwestii bezpieczeństwa: „Nawet jeśli uda nam się przezwyciężyć ogromne trudności techniczne związane z budową windy, to w rezultacie konstrukcja będzie gigantyczną rozciągniętą struną, wypychającą statek kosmiczny z orbity i nieustannie bombardowaną przez kosmiczne śmieci. ”

Czy pewnego dnia turyści będą mogli podróżować w kosmos windą?

W ciągu ostatnich 12 lat na całym świecie opublikowano trzy szczegółowe projekty windy kosmicznej. Pierwszą z nich opisali Brad Edwards i Eric Westling w wydanej w 2003 roku książce „Space Elevators”. Winda ta przeznaczona jest do transportu 20 ton ładunku przy wykorzystaniu energii instalacji laserowych znajdujących się na Ziemi. Szacunkowy koszt transportu wynosi 150 dolarów za kilogram, a koszt projektu szacuje się na 6 miliardów dolarów.

W 2013 roku Akademia IAA opracowała tę koncepcję w ramach własnego projektu, zapewniając zwiększoną ochronę kabin wind przed zjawiskami atmosferycznymi do wysokości 40 km, kiedy to ruch kabin na orbitę powinien być zasilany energią słoneczną. Koszt transportu wynosi 500 dolarów za kilogram, a koszt budowy pierwszych dwóch takich wind to 13 miliardów dolarów.

Wczesne koncepcje windy kosmicznej sugerowały różne możliwe rozwiązania problemu kosmicznej przeciwwagi utrzymującej naprężenie liny, w tym wykorzystanie asteroidy przechwyconej i wyniesionej na orbitę. W raporcie IAA zauważono, że kiedyś takie rozwiązanie może zostać wdrożone, ale nie jest to możliwe w najbliższej przyszłości.

Droga”

Aby utrzymać kabel ważący 6300 ton, przeciwwaga musi ważyć 1900 ton. Można go częściowo uformować ze statków kosmicznych i innych urządzeń pomocniczych, które posłużą do budowy windy. Możliwe jest również wykorzystanie pobliskich zużytych satelitów poprzez holowanie ich na nową orbitę.

Proponują także wykonanie „kotwicy” mocującej kabel do Ziemi w postaci pływającej platformy wielkości dużego tankowca lub lotniskowca i umieszczenie jej w pobliżu równika, aby zwiększyć jej nośność. Jako optymalną lokalizację „kotwicy” proponuje się obszar położony 1000 km na zachód od Wysp Galapagos, który rzadko nawiedzają huragany, tornada i tajfuny.

Śmieci kosmiczne można wykorzystać jako przeciwwagę na górnym końcu liny windy kosmicznej

Obayashi Corp., jedna z pięciu największych japońskich firm budowlanych, ogłosiła w zeszłym roku plany budowy solidniejszej windy kosmicznej, która będzie obsługiwać zautomatyzowane przejazdy maglevami. Podobną technologię stosuje się na kolei dużych prędkości. Potrzebny jest mocniejszy kabel, bo japońska winda ma służyć do transportu ludzi. Koszt projektu szacuje się na 100 miliardów dolarów, natomiast koszt transportu ładunku na orbitę może wynieść 50-100 dolarów za kilogram.

Chociaż budowa takiej windy niewątpliwie wiąże się z wieloma wyzwaniami technicznymi, jedynym elementem konstrukcyjnym, którego nie można jeszcze zbudować, jest sam kabel, mówi Swan: „Jedynym problemem technologicznym, który należy rozwiązać, jest znalezienie odpowiedniego materiału do wykonania kabla To wszystko.” Resztę możemy teraz zbudować.”

Nici diamentowe

Obecnie najodpowiedniejszym materiałem na kable są nanorurki węglowe, powstałe w warunkach laboratoryjnych w 1991 roku. Te cylindryczne struktury mają wytrzymałość na rozciąganie na poziomie 63 gigapaskali, czyli są około 13 razy mocniejsze od najmocniejszej stali.

Maksymalna osiągalna długość takich nanorurek stale rośnie – w 2013 roku chińskim naukowcom udało się ją zwiększyć do pół metra. Autorzy raportu IAA przewidują, że kilometr ten zostanie osiągnięty do 2022 r., a do 2030 r. Możliwe będzie stworzenie nanorurek o odpowiedniej długości do zastosowania w kosmicznej windzie.

Tymczasem we wrześniu ubiegłego roku pojawił się nowy, ultramocny materiał: w artykule opublikowanym w czasopiśmie poświęconym materiałoznawstwu Nature Materials zespół naukowców pod przewodnictwem profesora chemii Johna Beddinga z Pennsylvania State University doniósł o wytwarzaniu supercienkich „nanorurek diamentowych” w laboratorium, które mogłoby być nawet silniejsze niż nanorurki węglowe.

Naukowcy sprężyli ciekły benzen pod ciśnieniem 200 000 razy większym niż atmosferyczne. Następnie ciśnienie powoli obniżono i okazało się, że atomy benzenu przegrupowały się, tworząc wysoce uporządkowaną strukturę piramidalnych czworościanów.

W rezultacie powstały supercienkie nici, bardzo podobne strukturą do diamentu. Chociaż ich wytrzymałości nie można bezpośrednio zmierzyć ze względu na bardzo małe rozmiary, obliczenia teoretyczne wskazują, że nici te mogą być mocniejsze niż najmocniejsze dostępne materiały syntetyczne.

Redukcja ryzyka

„Jeśli uda nam się wyprodukować nanodruty diamentowe lub nanorurki węglowe odpowiedniej długości i jakości, możemy być całkiem pewni, że będą wystarczająco mocne, aby można je było zastosować w windzie kosmicznej” – mówi Bedding.

Jednak nawet jeśli uda się znaleźć odpowiedni materiał na kabel, zmontowanie konstrukcji będzie bardzo trudne. Najprawdopodobniej pojawią się trudności związane z zapewnieniem bezpieczeństwa projektu, niezbędnym finansowaniem i właściwym zarządzaniem konkurencyjnymi interesami. Jednak to nie powstrzymuje Swana.

Tak czy inaczej ludzkość dąży do przestrzeni kosmicznej i jest gotowa wydać na nią dużo pieniędzy

„Oczywiście będziemy musieli stawić czoła wielkim trudnościom, ale problemy trzeba było rozwiązać podczas budowy pierwszej kolei transkontynentalnej [w Stanach Zjednoczonych] oraz podczas układania kanałów Panamski i Sueski” – mówi. „To zajmie dużo czasu i pieniędzy, ale, jak w przypadku każdego dużego projektu, wystarczy rozwiązywać problemy w miarę ich pojawiania się, stopniowo zmniejszając potencjalne ryzyko.

Nawet Elon Musk nie jest gotowy, aby kategorycznie odrzucić możliwość stworzenia kosmicznej windy. „Nie sądzę, że ten pomysł jest obecnie wykonalny, ale jeśli ktoś może udowodnić, że jest inaczej, byłoby wspaniale” – powiedział na konferencji w MIT w zeszłym roku.

Pomysł konstrukcji astroinżynierskiej do wystrzeliwania ładunku na orbitę planety lub nawet poza nią. Po raz pierwszy taką ideę wyraził Konstantin Ciołkowski w 1895 roku, szczegółowo rozwinął ją w twórczości Jurija Artsutanowa. Hipotetyczny projekt opiera się na zastosowaniu kabla rozciągniętego z powierzchni planety do stacji orbitalnej zlokalizowanej w GEO. Można przypuszczać, że ta metoda w przyszłości może być o rząd wielkości tańsza niż użycie rakiet nośnych.
Kabel jest utrzymywany z jednego końca na powierzchni planety (Ziemi), a drugi w nieruchomym punkcie nad planetą nad orbitą geostacjonarną (GSO) dzięki sile odśrodkowej. Winda z ładunkiem wznosi się po linie. Podczas wznoszenia ładunek zostanie przyspieszony w wyniku obrotu Ziemi, co umożliwi jego wysłanie poza grawitację Ziemi na odpowiednio dużą wysokość.
Kabel wymaga wyjątkowo dużej wytrzymałości na rozciąganie w połączeniu z niską gęstością. Z teoretycznych obliczeń wynika, że ​​odpowiednim materiałem wydają się nanorurki węglowe. Jeśli założymy, że nadają się one do produkcji kabla, wówczas stworzenie windy kosmicznej jest problemem inżynieryjnym do rozwiązania, chociaż wymaga zastosowania zaawansowanych rozwiązań i innego rodzaju wysokich kosztów. Koszt powstania windy szacuje się na 7-12 miliardów dolarów. NASA finansuje już powiązane prace w Amerykańskim Instytucie Badań Naukowych, w tym rozwój windy zdolnej do samodzielnego poruszania się po linie.
Spis treści [usuń]
1 Projekt
1.1 Fundacja
1.2 Kabel
1.2.1 Pogrubienie kabla
1.3 Winda
1.4 Przeciwwaga
1.5 Moment pędu, prędkość i pochylenie
1.6 Wystrzel w kosmos
2 Budowa
3 Ekonomika windy kosmicznej
4 osiągnięcia
5 Literatura
6 Winda kosmiczna w różnych pracach
7 Zobacz także
8 Notatki
9 Linków
9.1 Organizacje
9.2 Różne
Projekt

Istnieje kilka opcji projektowania. Prawie wszystkie zawierają podstawę (podstawę), linkę (kabel), podnośniki i przeciwwagę.
Baza
Baza windy kosmicznej to miejsce na powierzchni planety, do którego podłącza się kabel i rozpoczyna się podnoszenie ładunku. Może być mobilny, umieszczony na statku oceanicznym.
Zaletą ruchomej bazy jest możliwość wykonywania manewrów pozwalających uniknąć huraganów i burz. Zaletami bazy stacjonarnej są tańsze i bardziej dostępne źródła energii oraz możliwość zmniejszenia długości kabla. Różnica kilku kilometrów kabla jest stosunkowo niewielka, ale może pomóc zmniejszyć wymaganą grubość jego środkowej części i długość części wychodzącej dla geostacjonarnego orbita.
Kabel
Kabel musi być wykonany z materiału o wyjątkowo wysokim stosunku wytrzymałości na rozciąganie do ciężaru właściwego. Winda kosmiczna będzie ekonomicznie uzasadniona, jeśli uda się wyprodukować na skalę przemysłową za rozsądną cenę kabel o gęstości porównywalnej z grafitem i wytrzymałości ok. 65–120 gigapaskali.
Dla porównania wytrzymałość większości rodzajów stali wynosi około 1 GPa, a nawet najmocniejsze typy nie przekraczają 5 GPa, a stal jest ciężka. Znacznie lżejszy kevlar ma wytrzymałość w przedziale 2,6-4,1 GPa, a włókno kwarcowe ma wytrzymałość do 20 GPa i wyższą. Teoretyczna wytrzymałość włókien diamentowych może być nieco wyższa.
Nanorurki węglowe powinny, zgodnie z teorią, mieć rozciągliwość znacznie większą niż wymagana w przypadku windy kosmicznej. Jednak technologia ich wytwarzania w ilościach przemysłowych i tkania z nich kabli dopiero zaczyna się rozwijać. Teoretycznie ich wytrzymałość powinna wynosić ponad 120 GPa, jednak w praktyce największe wydłużenie jednościennej nanorurki wyniosło 52 GPa, a przeciętnie pękały w przedziale 30–50 GPa. Najmocniejsza nić utkana z nanorurek będzie słabsza od jej składników. Trwają badania nad poprawą czystości materiału rur i tworzeniem różnych typów rur.
Większość projektów wind kosmicznych wykorzystuje jednościenne nanorurki. Warstwy wielowarstwowe mają większą wytrzymałość, ale są cięższe i mają niższy stosunek wytrzymałości do gęstości. Możliwą opcją jest zastosowanie wysokociśnieniowego łączenia jednościennych nanorurek. W tym przypadku, mimo utraty wytrzymałości w wyniku zastąpienia wiązania sp² (grafit, nanorurki) wiązaniem sp³ (diament), będą one lepiej trzymane w jednym włóknie przez siły van der Waalsa i umożliwią produkcję włókien o dowolnej długości [nie podano źródła 810 dni]

Wady sieci krystalicznej zmniejszają wytrzymałość nanorurek
W eksperymencie przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Południowej Kalifornii (USA) jednościenne nanorurki węglowe wykazały wytrzymałość właściwą 117 razy większą niż stal i 30 razy większą niż kevlar. Udało się osiągnąć wartość 98,9 GPa, maksymalna wartość długości nanorurki wyniosła 195 µm.
Technologia tkania takich włókien jest wciąż w powijakach.
Według niektórych naukowców nawet nanorurki węglowe nigdy nie będą wystarczająco mocne, aby wytworzyć kabel windy kosmicznej.
Eksperymenty naukowców z Technologicznego Uniwersytet w Sydney umożliwił stworzenie papieru grafenowego. Przykładowe badania są zachęcające: gęstość materiału jest od pięciu do sześciu razy mniejsza niż w przypadku stali, a wytrzymałość na rozciąganie jest dziesięciokrotnie większa niż w przypadku stali węglowej. Jednocześnie grafen jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego, dzięki czemu można go wykorzystać do przesyłania energii do windy, jako szynę stykową.
Pogrubienie kabla

Sprawdź informacje.

Winda kosmiczna musi utrzymać co najmniej swój ciężar własny, który jest znaczny ze względu na długość liny. Pogrubienie z jednej strony zwiększa wytrzymałość kabla, z drugiej dodaje jego wagi, a co za tym idzie wymaganej wytrzymałości. Obciążenie będzie się zmieniać w różnych miejscach: w niektórych przypadkach część liny musi utrzymać ciężar segmentów znajdujących się poniżej, w innych musi wytrzymać siłę odśrodkową, która utrzymuje górne części liny na orbicie. Zaspokoić do tego warunku i aby osiągnąć optymalność kabla w każdym punkcie, jego grubość będzie zmienna.
Można wykazać, że biorąc pod uwagę grawitację Ziemi i siłę odśrodkową (ale nie biorąc pod uwagę mniejszego wpływu Księżyca i Słońca), przekrój kabla w zależności od wysokości będzie opisywany następującym wzorem:

Tutaj A ® jest polem przekroju kabla w funkcji odległości r od środka Ziemi.
Formuła wykorzystuje następujące stałe:
A0 to pole przekroju poprzecznego kabla na poziomie powierzchni Ziemi.
ρ jest gęstością materiału kabla.
s to wytrzymałość na rozciąganie materiału kabla.
ω jest częstotliwością kołową obrotu Ziemi wokół własnej osi, 7,292×10-5 radianów na sekundę.
r0 to odległość między środkiem Ziemi a podstawą kabla. To jest w przybliżeniu równy promieniowi Ziemi, wynoszący 6378 km.
g0 to przyspieszenie ziemskie u podstawy kabla, 9,780 m/s².
Równanie to opisuje uwięzi, której grubość najpierw rośnie wykładniczo, następnie jej wzrost zwalnia na wysokości kilku promieni Ziemi, a następnie staje się stały, ostatecznie osiągając orbitę geostacjonarną. Następnie grubość zaczyna ponownie spadać.
Zatem stosunek pól przekroju kabla u podstawy i na GSO (r = 42,164 km) wynosi:
Podstawiając tutaj gęstość i wytrzymałość stali oraz średnicę kabla na poziomie gruntu 1 cm, otrzymujemy średnicę na poziomie GSO kilkuset kilometrów, co oznacza, że ​​stal i inne znane nam materiały nie nadają się do budowy winda.
Wynika z tego, że istnieją cztery sposoby osiągnięcia bardziej rozsądnej grubości kabla na poziomie GSO:
Użyj mniej gęstego materiału. Ponieważ gęstość większości ciał stałych mieści się w stosunkowo niewielkim przedziale od 1000 do 5000 kg/m3, jest mało prawdopodobne, że tutaj uda się cokolwiek osiągnąć.
Użyj trwalszego materiału. Badania idą głównie w tym kierunku. Nanorurki węglowe są kilkadziesiąt razy mocniejsze od najlepszej stali i znacznie zmniejszą grubość kabla na poziomie GSO.
Podnieś podstawę kabla wyżej. Ze względu na obecność wykładnika w równaniu nawet niewielkie podniesienie podstawy znacznie zmniejszy grubość kabla. Proponowane są wieże o wysokości do 100 km, które oprócz oszczędności na kablu pozwolą uniknąć wpływu procesów atmosferycznych.
Zrób podstawę kabla tak cienką, jak to możliwe. Nadal musi być wystarczająco gruby, aby utrzymać obciążony podnośnik, więc minimalna grubość u podstawy zależy również od wytrzymałości materiału. Kabel wykonany z nanorurek węglowych musi mieć u podstawy zaledwie jeden milimetr grubości.
Innym sposobem jest umożliwienie przemieszczania podstawy windy. Poruszanie się nawet z prędkością 100 m/s już da wzrost prędkości po okręgu o 20% i zmniejszenie długości kabla o 20-25%, co sprawi, że będzie on lżejszy o 50 procent lub więcej. Jeśli „zakotwiczysz” kabel w naddźwiękowym [źródło nieokreślone 664 dni] w samolocie lub pociągu, to przyrost masy kabla nie będzie już mierzony w procentach, ale w dziesiątkach (ale strat nie bierze się pod uwagę dla oporu powietrze).
Winda

Sprawdź informacje.
Należy sprawdzić prawdziwość faktów i rzetelność informacji przedstawionych w tym artykule.
Na stronie dyskusji powinno być wyjaśnienie.

Styl tej sekcji nie ma charakteru encyklopedycznego lub narusza normy języka rosyjskiego.
Sekcję należy poprawić zgodnie z zasadami stylistycznymi Wikipedii.

Rysunek koncepcyjny windy kosmicznej wznoszącej się ponad chmurami
Winda kosmiczna nie może działać jak zwykła winda (z ruchomymi kablami), ponieważ grubość jej liny nie jest stała. W większości projektów wykorzystuje się wciągnik, który wspina się po stałym kablu, chociaż zaproponowano również małe, segmentowe liny ruchome biegnące wzdłuż głównego kabla.
Proponowane są różne metody konstruowania dźwigów. W przypadku kabli płaskich można zastosować pary rolek utrzymywanych w miejscu przez tarcie. Inne opcje to ruchome szprychy z hakami na płytkach, rolki z wysuwanymi hakami, lewitacja magnetyczna (mało prawdopodobne, ponieważ do kabla trzeba będzie przymocować kłopotliwe ścieżki) itp. [źródło nieokreślone 661 dni]
Poważnym problemem związanym z konstrukcją dźwigu jest źródło energii [źródło nieokreślone 661 dni]. Jest mało prawdopodobne, aby gęstość magazynowania energii kiedykolwiek była wystarczająco wysoka, aby winda miała dość energii, aby wspiąć się po całej linie. Możliwe zewnętrzne źródła energii to promienie laserowe lub mikrofalowe. Inne opcje to wykorzystanie energii hamowania wind poruszających się w dół; różnica temperatur w troposferze; wyładowania jonosferyczne itp. Z opcją główną [źródło nieokreślone 661 dni] (promienie energetyczne) wiążą się poważne problemy z wydajnością i odprowadzanie ciepła na obu końcach, chociaż jeśli optymistycznie patrzy się na przyszły postęp technologiczny, jest to wykonalne.
Windy powinny podążać za sobą w optymalnej odległości, aby zminimalizować obciążenie liny i jej drgania i maksymalizować wydajność. Najbardziej zawodny obszar kabla znajduje się w pobliżu jego podstawy; nie powinno być więcej niż jednego podnoszenia [źródło nieokreślone 661 dni]. Windy poruszające się tylko w górę zwiększą udźwig, ale nie pozwolą na wykorzystanie energii hamowania podczas jazdy w dół i nie będą w stanie sprowadzić ludzi na ziemię. Ponadto elementy takich dźwigów muszą być wykorzystywane na orbicie do innych celów. W każdym razie małe windy są lepsze niż duże, ponieważ ich harmonogram będzie bardziej elastyczny, ale nakładają więcej ograniczeń technologicznych.
Ponadto sama nić windy będzie stale doświadczać działania zarówno siły Coriolisa, jak i przepływów atmosferycznych. Co więcej, ponieważ „winda” musi znajdować się powyżej wysokości orbity geostacjonarnej, będzie poddawana ciągłym obciążeniom, w tym obciążeniom szczytowym, np. Szarpaniu [źródło nieokreślone 579 dni].
Jeśli jednak uda się w jakiś sposób usunąć powyższe przeszkody, wówczas będzie można zrealizować windę kosmiczną. Taki projekt będzie jednak niezwykle kosztowny, ale w przyszłości może konkurować ze statkami kosmicznymi jednorazowego i wielokrotnego użytku [źródło nieokreślone 579 dni].
Przeciwwaga

W artykule brakuje linków do źródeł informacji.
Informacje muszą być weryfikowalne, w przeciwnym razie mogą zostać zakwestionowane i usunięte.
Możesz edytować ten artykuł, dodając linki do wiarygodnych źródeł.
Znak ten widnieje na artykule od 13 maja 2011 roku.
Przeciwwagę można stworzyć na dwa sposoby - poprzez przymocowanie ciężkiego przedmiotu (np. asteroidy) poza geostacjonarną orbity lub kontynuacji samego uwięzi na znaczną odległość dla geostacjonarnego orbita. Druga opcja stała się ostatnio bardziej popularna, ponieważ jest łatwiejsza do wdrożenia, a ponadto łatwiej jest wystrzelić ładunki na inne planety z końca wydłużonego kabla, ponieważ ma on znaczną prędkość w stosunku do Ziemi.
Moment pędu, prędkość i pochylenie

Sprawdź informacje.
Należy sprawdzić prawdziwość faktów i rzetelność informacji przedstawionych w tym artykule.
Na stronie dyskusji powinno być wyjaśnienie.

Ten artykuł lub sekcja wymaga rewizji.
Prosimy o poprawienie artykułu zgodnie z zasadami pisania artykułów.

W artykule brakuje linków do źródeł informacji.
Informacje muszą być weryfikowalne, w przeciwnym razie mogą zostać zakwestionowane i usunięte.
Możesz edytować ten artykuł, dodając linki do wiarygodnych źródeł.
Znak ten widnieje na artykule od 13 maja 2011 roku.

Gdy winda porusza się w górę, winda przechyla się o 1 stopień, ponieważ górna część windy porusza się po Ziemi szybciej niż dolna (efekt Coriolisa). Skala nie została zapisana
Prędkość pozioma każdego odcinka kabla wzrasta wraz z wysokością proporcjonalnie do odległości do środka Ziemi, osiągając na geostacjonarnym orbita pierwszej prędkości ucieczki. Dlatego podczas podnoszenia ładunku musi uzyskać dodatkowy moment pędu (prędkość pozioma).
Moment pędu nabywa się w wyniku obrotu Ziemi. Początkowo winda porusza się nieco wolniej niż lina (efekt Coriolisa), tym samym „spowalniając” linę i lekko odchylając ją na zachód. Przy prędkości wznoszenia 200 km/h lina przechyli się o 1 stopień. Pozioma składowa napięcia w niepionowym lina ciągnie ładunek na bok, przyspieszając go w kierunku wschodnim (patrz schemat) - dzięki temu winda nabiera dodatkowej prędkości. Zgodnie z trzecim prawem Newtona kabel w niewielkim stopniu spowalnia Ziemię.
Jednocześnie działanie siły odśrodkowej wymusza powrót kabla do korzystnej energetycznie pozycji pionowej, tak aby znajdował się w stanie stabilnej równowagi. Jeśli środek ciężkości windy zawsze znajduje się powyżej orbity geostacjonarnej, niezależnie od prędkości wind, winda nie spadnie.
Zanim ładunek dotrze do GEO, jego moment pędu (prędkość pozioma) jest wystarczający, aby wynieść ładunek na orbitę.
Podczas opuszczania ładunku nastąpi proces odwrotny, przechylając kabel na wschód.
Wystrzel w kosmos
Na końcu kabla, na wysokości 144 000 km, składowa styczna prędkości wyniesie 10,93 km/s, co w zupełności wystarczy, aby opuścić pole grawitacyjne Ziemi i wystrzelić statki na Saturna. Gdyby obiektowi pozwolono swobodnie przesuwać się po górnej części uwięzi, miałby wystarczającą prędkość, aby uciec z Układu Słonecznego. Stanie się tak na skutek przejścia całkowitego momentu pędu kabla (i Ziemi) na prędkość wystrzeliwanego obiektu.
Aby osiągnąć jeszcze większe prędkości, można wydłużyć kabel lub przyspieszyć obciążenie za pomocą elektromagnetyzmu.
Budowa

Budowa jest w toku z geostacjonarnego stacje. To jedyna rzecz miejsce, w którym może wylądować statek kosmiczny. Jeden koniec schodzi na powierzchnię Ziemi, rozciągnięty siłą grawitacji. Inny, za równoważenie, - w przeciwnym kierunku stronie, ciągnąc siłą odśrodkową. Oznacza to, że wszystkie materiały użyte do budowy muszą zostać podniesione do geostacjonarnego orbitę w sposób tradycyjny, niezależnie od miejsca przeznaczenia ładunku. Oznacza to koszt podniesienia całej kosmicznej windy do geostacjonarnego orbita - minimalna cena projektu.
Ekonomika windy kosmicznej

Można przypuszczać, że winda kosmiczna znacznie obniży koszty wysyłania ładunku w kosmos. Windy kosmiczne są drogie w budowie, ale ich koszty eksploatacji są niskie, dlatego najlepiej używać ich przez długi czas w przypadku bardzo dużych ilości ładunku. Obecnie rynek uruchamiania ładunków może nie być na tyle duży, aby uzasadniać budowę windy, ale radykalna obniżka ceny powinna przełożyć się na większą różnorodność ładunków. Inna infrastruktura transportowa – autostrady i koleje – uzasadnia się w ten sam sposób.
Koszt opracowania windy jest porównywalny z kosztem opracowania promu kosmicznego [źródło nieokreślone 810 dni]. Nadal nie ma odpowiedzi na pytanie, czy winda kosmiczna zwróci zainwestowane w nią pieniądze, czy też lepiej będzie je zainwestować w dalszy rozwój technologii rakietowej.
Nie powinniśmy zapominać o limicie liczby satelitów przekaźnikowych na geostacjonarnym orbita: Obecnie umowy międzynarodowe dopuszczają 360 satelitów – jeden transponder na stopień kątowy, aby uniknąć zakłóceń podczas nadawania w paśmie częstotliwości Ku. Dla częstotliwości C liczba satelitów jest ograniczona do 180.
Zatem winda kosmiczna w minimalnym stopniu nadaje się do masowych startów do geostacjonarnego orbita [źródło nieokreślone 554 dni] i jest najbardziej odpowiednia do eksploracji przestrzeni kosmicznej, a zwłaszcza Księżyca.
Ta okoliczność wyjaśnia prawdziwą komercyjną porażkę projektu, gdyż skupiają się główne koszty finansowe organizacji pozarządowych do przekazywania satelitów, zajmując orbitę geostacjonarną (telewizja, komunikacja) lub niższe orbity (globalne systemy pozycjonowania, obserwacja zasobów naturalnych itp.).
Winda może jednak mieć charakter projektu hybrydowego i oprócz funkcji dostarczania ładunku na orbitę pozostać bazą dla innych programów badawczych i komercyjnych niezwiązanych z transportem.
Osiągnięcia

Od 2005 roku w Stanach Zjednoczonych odbywają się coroczne zawody Space Elevator Games, organizowane przez Fundację Spaceward przy wsparciu NASA. W konkursach tych rozgrywane są dwie kategorie: „najlepszy kabel” i „najlepszy robot (winda)”.
W zawodach dźwigowych robot musi pokonać zadaną odległość, wspinając się po pionowej linie z prędkością nie mniejszą niż określona przepisami. (w konkursach W 2007 roku standardy kształtowały się następująco: długość kabla – 100 m, minimalna prędkość – 2 m/s). Najlepszym wynikiem w 2007 roku było pokonanie dystansu 100 m ze średnią prędkością 1,8 m/s.
Całkowita pula nagród w konkursie Space Elevator Games w 2009 roku wyniosła 4 miliony dolarów.
W zawodach siłowych na linie uczestnicy muszą otrzymać dwumetrowy pierścień wykonany z wytrzymałego materiału materiał o masie nie większej niż 2 gramy, który specjalny test instalacyjny pod kątem pęknięcia. Aby wygrać konkurs, wytrzymałość kabla musi być w tym wskaźniku co najmniej o 50% większa niż próbka już dostępna dla NASA. Jak dotąd najlepszy wynik uzyskał kabel, który wytrzymał obciążenie do 0,72 tony.
W konkursie nie uczestniczy Grupa Liftport, która zasłynęła z roszczeń o wystrzelenie kosmicznej windy w 2018 r. (później przesuniętej na 2031 r.). Liftport prowadzi własne eksperymenty, np. w 2006 roku robotyczny podnośnik wspiął się po mocnej linie naciągniętej za pomocą balonów. Z półtora kilometra wyciągowi udało się pokonać zaledwie 460 metrów. W kolejnym etapie firma planuje przeprowadzić testy na kablu o wysokości 3 km.
Zawody Space Elevator Games, organizowane przez Fundację Spaceward i NASA, odbyły się w dniach 4-6 listopada 2009 roku w południowej Kalifornii, w Dryden Flight Research Center, na terenie słynnej Bazy Sił Powietrznych Edwards. Długość testowa kabla wynosiła 900 metrów, kabel był podnoszony za pomocą helikoptera. Liderem została firma LaserMotive, która zaprezentowała windę osiągającą prędkość 3,95 m/s, czyli bardzo bliską prędkości wymaganej. Winda pokonała całą długość liny w czasie 3 minut i 49 sekund; winda przewoziła ładunek o masie 0,4 kg.
W sierpniu 2010 roku firma LaserMotive zademonstrowała swój najnowszy wynalazek na konferencji AUVSI Unmanned Systems Conference w Denver w Kolorado. Nowy typ lasera pomoże w bardziej ekonomicznym przesyłaniu energii na duże odległości; laser zużywa tylko kilka watów.
Literatura

Jurij Artsutanov „W kosmos - w lokomotywie elektrycznej” gazeta „Komsomolskaja Prawda” z 31 lipca 1960 r.
Alexander Bolonkin „Wystrzelenie i lot w przestrzeń kosmiczną niebędącą rakietą”, Elsevier, 2006, 488 str. http://www.scribd.com/doc/24056182
Winda kosmiczna w różnych pracach

Jedno ze słynnych dzieł Arthura C. Clarke'a, Fontanny Raju, opiera się na idei kosmicznej windy. Ponadto pojawia się kosmiczna winda i w finale fragmenty jego słynnej tetralogii Odyseja kosmiczna (3001: Ostatnia Odyseja).
Battle Angel zawiera cyklopową windę kosmiczną, na jednym końcu której znajduje się Niebiańskie Miasto Salem (dla obywateli) wraz z niższym miastem (dla osób niebędących obywatelami), a na drugim końcu znajduje się kosmiczne miasto Yeru. Podobna konstrukcja znajduje się po drugiej stronie Ziemi.
W Star Trek: Voyager, odcinek 3x19 „Rise”, kosmiczna winda pomaga załodze uciec z planety o niebezpiecznej atmosferze.
Civilization IV ma kosmiczną windę. Tam następuje jeden z późniejszych „Wielkich Cudów”.
Powieść science fiction Timothy'ego Zahna „Jedwabnik” („Spinneret”, 1985) wspomina o planecie zdolnej do produkcji superwłókna. Jedna z ras zainteresowana planetą chciała pozyskać to włókno specjalnie do budowy kosmicznej windy.
W dylogii Siergieja Łukjanienki „Gwiazdy są zimnymi zabawkami” jedna z cywilizacji pozaziemskich w procesie handlu międzygwiezdnego dostarczyła na Ziemię supermocne nici, które można wykorzystać do budowy kosmicznej windy. Ale cywilizacje pozaziemskie nalegały na wyłączność w użyciu je zgodnie z ich przeznaczeniem - aby pomóc podczas porodu.
W anime Mobile Suit Gundam 00 są trzy windy kosmiczne, do których przymocowany jest również pierścień paneli słonecznych, co pozwala na wykorzystanie windy kosmicznej do wytwarzania energii elektrycznej.
W anime Z.O.E. Dolores przedstawia kosmiczną windę, a także pokazuje, co może się wydarzyć w przypadku ataku terrorystycznego.
W powieści science fiction „Skazani na zwycięstwo” J. Scalziego (eng. Scalzi, John. Old Man's War) systemy wind kosmicznych są aktywnie wykorzystywane na Ziemi, licznych ziemskich koloniach i niektórych planetach innych wysoko rozwiniętych inteligentnych ras do komunikacji z miejsca postoju statków międzygwiezdnych.
W powieści science fiction „Jutro będzie wieczność” Aleksandra Gromowa fabuła opiera się na fakcie istnienia kosmicznej windy. Istnieją dwa urządzenia - źródło i odbiornik, które za pomocą „wiązki energii” są w stanie wynieść „kabinę” windy na orbitę.
Powieść fantasy Alastaira Reynoldsa „Miasto Otchłani” zawiera szczegółowy opis tej konstrukcji i funkcjonowanie winda kosmiczna, opisano proces jej zniszczenia (w wyniku ataku terrorystycznego).
Powieść science fiction Terry'ego Pratchetta Strata przedstawia Linię, wyjątkowo długą sztuczną cząsteczkę używaną jako winda kosmiczna.
Wspomniany w piosence grupy Zvuki Mu „Winda do nieba”
Winda kosmiczna jest wspomniana w serialu anime Trinity Blood , w którym statek kosmiczny Arc służy jako przeciwwaga.
Na samym początku gry Sonic Colors można zobaczyć Sonica i Tailsa jadących kosmiczną windą, aby dostać się do Parku Doktora Eggmana
Zobacz też

Kosmiczny pistolet
Uruchom pętlę
Kosmiczna fontanna
Notatki

http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html Kosmiczna winda i nanotechnologia
W kosmos - windą! // KP.RU
Winda kosmiczna krąży po orbicie społeczno-politycznej i popularno-naukowe Rosyjski magazyn kosmiczny nr 11, 2008
Nanorurki węglowe są o dwa rzędy wielkości mocniejsze od stali
MEMBRANA | Wiadomości ze świata | Nanorurki nie przetrwają kosmicznej windy
Nowy papier grafenowy okazuje się mocniejszy od stali
Łemeszko Andriej Wiktorowicz. Winda kosmiczna Lemeshko A.V./ Winda kosmiczna Lemeshko A.V.
pl:Telewizja satelitarna#Technologia
Winda do nieba ustanawia rekordy z myślą o przyszłości
Opracowano laser, który mógłby zasilać windy kosmiczne
LaserMotive zademonstruje helikopter o napędzie laserowym na targach AUVSI Unmanned Systems North America 2010

Jedną z poważnych przeszkód w realizacji wielu gwiezdnych projektów jest to, że ze względu na ich ogromne rozmiary i wagę statki nie mogą być budowane na Ziemi. Niektórzy naukowcy proponują zbieranie ich w przestrzeni kosmicznej, gdzie dzięki nieważkości astronauci mogą z łatwością podnosić i przenosić niezwykle ciężkie przedmioty. Jednak dziś krytycy słusznie wskazują na zaporowe koszty montażu kosmicznego. Przykładowo kompletny montaż Międzynarodowej Stacji Kosmicznej będzie wymagał około 50 wystrzeleń wahadłowców, a jego koszt, łącznie z tymi lotami, zbliża się do 100 miliardów dolarów. To najdroższy projekt naukowy w historii, ale budowa międzygwiezdnej żaglówki kosmicznej statek odrzutowy w przestrzeni kosmicznej lejek kosztowałby wiele razy więcej.

Ale, jak lubił mawiać pisarz science fiction Robert Heinlein, jeśli uda ci się wznieść 160 km nad Ziemię, jesteś już w połowie drogi do dowolnego punktu Układu Słonecznego. Dzieje się tak dlatego, że przy każdym starcie pierwsze 160 km, kiedy rakieta stara się wyrwać z więzów grawitacji, „pochłania” lwią część kosztów. Następnie statek, można powiedzieć, jest już w stanie dotrzeć do Plutona lub dalej.

Jednym ze sposobów radykalnego obniżenia kosztów lotów w przyszłości jest budowa windy kosmicznej. Pomysł wspinania się po linie za pomocą liny nie jest nowy – weźmy na przykład bajkę „Jaś i łodyga fasoli”; bajka to bajka, ale jeśli zabierzesz koniec liny w kosmos, pomysł może się spełnić. W tym przypadku siła odśrodkowa obrotu Ziemi wystarczyłaby, aby zneutralizować siłę grawitacji, a lina nigdy nie spadłaby na ziemię. W magiczny sposób wzniosłaby się pionowo w górę i zniknęła w chmurach.

(Wyobraźcie sobie piłkę kręconą na sznurku. Wydaje się, że na kulkę nie działa grawitacja; faktem jest, że siła odśrodkowa wypycha ją od środka obrotu. W ten sam sposób bardzo długa lina może wisieć w powietrzu w wyniku obrotu Ziemi.) Nie ma potrzeby trzymania liny; wystarczy obrót Ziemi. Teoretycznie człowiek mógłby wspiąć się na taką linę i wznieść się prosto w przestrzeń kosmiczną. Czasami prosimy studentów fizyki o obliczenie napięcia takiej liny. Łatwo wykazać, że nawet lina stalowa nie wytrzyma takiego naprężenia; W związku z tym przez długi czas uważano, że windy kosmicznej nie da się zrealizować.

Pierwszym naukowcem, który poważnie zainteresował się problemem kosmicznej windy, był rosyjski naukowiec-wizjoner Konstantin Ciołkowski. W 1895 r. ᴦ. zainspirowany Wieżą Eiffla wyobraził sobie wieżę, która wzniesie się prosto w przestrzeń kosmiczną i połączy Ziemię z „gwiezdnym zamkiem” unoszącym się w przestrzeni. Miał być budowany od dołu do góry, zaczynając od Ziemi, skąd inżynierowie mieli powoli budować kosmiczną windę do nieba.

W 1957 r. ᴦ. Rosyjski naukowiec Jurij Artsutanow zaproponował nowe rozwiązanie: zbudować windę kosmiczną w odwrotnej kolejności, od góry do dołu, zaczynając od kosmosu. Autor wyobraził sobie satelitę na orbicie geostacjonarnej w odległości 36 000 km od Ziemi - z Ziemi wydawałby się nieruchomy; z tego satelity proponowano opuścić kabel na Ziemię i następnie zabezpieczyć go w najniższym punkcie. Problem w tym, że kabel windy kosmicznej musiałby wytrzymać napięcie około 60–100 GPa. Stal pęka przy napięciu około 2 GPa, co mija się z celem tego pomysłu.

Pomysł windy kosmicznej został przedstawiony szerszej publiczności później; w 1979 r. ᴦ. W 1982 roku ukazała się powieść Arthura C. Clarke’a „Źródła raju”. - powieść Roberta Heinleina „Piątek”. Ponieważ jednak postęp w tym kierunku utknął w martwym punkcie, zapomniano o tym.

Sytuacja zmieniła się radykalnie, gdy chemicy wynaleźli nanorurki węglowe. Zainteresowanie nimi gwałtownie wzrosło po publikacji w 1991 roku. autorstwa Sumio Iijimy z Nippon Electric. (Trzeba powiedzieć, że istnienie nanorurek węglowych było wiadome już od lat 50. XX wieku, jednak przez długi czas nie zwracano na nie uwagi.) Nanorurki są znacznie mocniejsze, ale jednocześnie znacznie lżejsze od kabli stalowych. Ściśle mówiąc, ich siła przekracza nawet poziom wymagany dla kosmicznej windy. Według naukowców włókna nanorurek węglowych powinny wytrzymać ciśnienie 120 GPa, czyli znacznie wyższe od najważniejszego minimum. Po tym odkryciu próby zbudowania kosmicznej windy zostały wznowione z nową energią.

B 1999 ᴦ. opublikowano ważne badanie NASA; przewidywał windę kosmiczną w kształcie wstęgi o szerokości około jednego metra i długości około 47 000 km, zdolną do wyniesienia na orbitę okołoziemską ładunku o masie około 15 ton. Realizacja takiego projektu natychmiast i całkowicie zmieniłaby ekonomikę podróż kosmiczna. Koszt dostarczenia ładunku na orbitę natychmiast spadłby 10 000 razy; Takiej zmiany nie można nazwać inaczej niż rewolucyjną.

Obecnie dostarczenie jednego funta ładunku na niską orbitę okołoziemską kosztuje co najmniej 10 000 dolarów. Zatem każdy lot wahadłowca kosztuje około 700 milionów dolarów, co obniżyłoby koszty dostawy do 1 dolara za funt. Tak radykalne obniżenie kosztów programu kosmicznego mogłoby całkowicie zmienić sposób, w jaki myślimy o podróżach kosmicznych. Za pomocą prostego naciśnięcia przycisku można uruchomić windę i wyruszyć w przestrzeń kosmiczną za tę samą kwotę, co na przykład bilet lotniczy.

Zanim jednak zbudujemy kosmiczną windę, która z łatwością zabierze nas w przestworza, musimy pokonać bardzo poważne przeszkody. Obecnie najdłuższe włókno nanorurki węglowej produkowane w laboratorium ma długość nie przekraczającą 15 mm. Winda kosmiczna wymagałaby kabli nanorurkowych o długości tysięcy kilometrów. Oczywiście z naukowego punktu widzenia jest to problem czysto techniczny, ale jego rozwiązanie jest niezwykle ważne, a może być uparte i trudne. Niemniej jednak wielu naukowców jest przekonanych, że opanowanie technologii wytwarzania długich kabli z nanorurek węglowych zajmie nam kilkadziesiąt lat.

Drugi problem polega zasadniczo na tym, że ze względu na mikroskopijne zaburzenia w strukturze nanorurek węglowych uzyskanie długich kabli może być generalnie problematyczne. Nicola Pugno z Politechniki w Turynie szacuje, że jeśli choćby jeden atom w nanorurce węglowej nie będzie na swoim miejscu, wytrzymałość rurki może natychmiast spaść o 30%. Ogólnie rzecz biorąc, defekty na poziomie atomowym mogą pozbawić kabel nanorurkowy 70% jego wytrzymałości; w tym przypadku dopuszczalne obciążenie będzie niższe niż minimalne gigapaskale, bez których nie da się zbudować windy kosmicznej.

Chcąc wzbudzić zainteresowanie prywatnych przedsiębiorców opracowaniem kosmicznej windy, NASA ogłosiła dwa odrębne konkursy. (Za przykład przyjęto konkurs Ansari X-Prize z nagrodą w wysokości 10 mln dolarów. Konkurs skutecznie wzbudził zainteresowanie przedsiębiorczych inwestorów stworzeniem komercyjnych rakiet zdolnych wynieść pasażerów na sam skraj kosmosu; ogłoszoną nagrodą otrzymane w 2004 roku przez statek SpaceShipOne. „Zawody 7d NASA nazywane są Beam Power Challenge i Tether Challenge.

Aby wygrać pierwszą z nich, zespół badaczy musi stworzyć urządzenie mechaniczne, które będzie w stanie podnieść ładunek o masie co najmniej 25 kg (wliczając ciężar własny) po linie (zawieszonej np. na wysięgniku dźwigu) z prędkością 1 m/s na wysokość 50 m Zadanie może wydawać się proste, jednak problem polega na tym, że urządzenie to nie wymaga użycia paliwa, baterii ani kabla elektrycznego. Zamiast tego zrobotyzowany podnośnik musi być zasilany panelami słonecznymi, reflektorami słonecznymi, laserami lub promieniowaniem mikrofalowym, czyli z tych źródeł energii, które są wygodne do wykorzystania w kosmosie.

Aby wygrać wyzwanie Tether, zespół musi przesłać dwumetrowe kawałki uwięzi o wadze nie większej niż dwa gramy każdy; Co więcej, taki kabel musi wytrzymać obciążenie o 50% większe niż najlepszy przykład z poprzedniego roku. Celem konkursu jest stymulowanie badań nad opracowaniem ultralekkich materiałów, które będą wystarczająco mocne, aby można je było rozciągnąć w przestrzeń kosmiczną na odległość 100 000 km. Zwycięzcy otrzymają nagrody w wysokości 150 000 dolarów, 40 000 dolarów i 10 000 dolarów (Aby podkreślić trudność zadania, w 2005 roku – pierwszym roku konkursu – nikt nie otrzymał nagrody).

Oczywiście działająca winda kosmiczna może radykalnie zmienić program kosmiczny, ale ma też swoje wady. Zatem trajektoria satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej stale się zmienia względem Ziemi (ponieważ Ziemia obraca się pod nimi). Oznacza to, że z biegiem czasu dowolny z satelitów może zderzyć się z kosmiczną windą jadącą z prędkością 8 km/s; będzie to więcej niż wystarczające do przerwania kabla. Aby zapobiec podobnej katastrofie w przyszłości, konieczne będzie albo wyposażenie każdego satelity w małe rakiety, które umożliwią mu ominięcie windy, albo wyposażenie samego uwięzi w małe rakiety, dzięki którym będzie mógł wysunąć się z toru lotu satelity.

Jednocześnie problemem mogą stać się zderzenia z mikrometeorytami – wszak winda kosmiczna wzniesie się daleko poza atmosferę ziemską, która w większości przypadków chroni nas przed meteorami. Ponieważ takich kolizji nie można przewidzieć, winda kosmiczna będzie musiała zostać wyposażona w dodatkowe zabezpieczenia, a być może nawet niezawodne systemy rezerwowe. Problemem mogą być również zjawiska atmosferyczne, takie jak huragany, fale pływowe i burze.

W XXI wieku windy nie są już tylko mechanizmami podnoszącymi ładunki na określoną wysokość. Wraz ze wzrostem prędkości i ładowności windy stają się coraz bardziej pojazdami.

Jako przykład możemy zaoferować giganta samochodowego z Japonii, firmę Mitsubishi. Jego inżynierowie opracowali windę, która może wznosić się z prędkością 60 km/h. Ale jak teraz zobaczysz, to nie jest limit.

Oczywiście takie windy są przeznaczone dla najwyższych budynków na świecie - drapaczy chmur. I nie ma znaczenia, w jakim kraju znajduje się budynek, najważniejsze jest to, że winda działa. Jak inaczej można podnieść ludzi na wysokość 50 pięter? A o 100? Jeśli tempo wznoszenia pozostanie takie samo, czas będzie płynął niewiarygodnie wolno. Dlatego przepustowość wind rośnie z każdym dniem.

Najlepsi w tej kwestii są Japończycy. Korporacja Obayashi po chwili namysłu ogłosiła, że ​​dla niej drapacze chmur są dalekie od limitu. Inżynierowie firmy tworzą windę w kosmos. Czas powstania: około 40 lat. Najprawdopodobniej do 2050 r. Wspaniała konstrukcja zostanie ukończona.

Planuje się maksymalnie przestronną kabinę windy, aby móc przewieźć kilkadziesiąt osób. Ludzie będą się podnosić, dopóki nie znajdą się w kosmosie. Technologicznie jest to możliwe. Przecież inżynierowie z Japonii opracowali specjalny kabel wykonany z nanorurek węglowych. Materiał ten jest prawie dwadzieścia razy mocniejszy i trwalszy od najmocniejszej stali na świecie, można obejrzeć filmy dokumentalne na ten temat w Internecie. Co więcej, winda będzie wznosić się z prędkością 200 km/h, co oznacza osiągnięcie wysokości 36 tys. kilometrów w zaledwie tydzień.

Trudno powiedzieć, kto przeznaczy pieniądze na taki projekt. Przecież rozwój windy kosmicznej trwa od wielu lat, zaczynając od teorii na ten temat z początku XX wieku.

Zwykle tak ambitne projekty przejmują pracownicy NASA, ale teraz oni, podobnie jak całe Stany Zjednoczone, mają ogromne problemy w sferze gospodarczej.

Czy Japończykom uda się zrealizować tak megaprojekt? Czy będzie w stanie się opłacić i przynieść realny zysk? Na te pytania nie będziemy w stanie odpowiedzieć. Jednak sam fakt, że Japończycy myślą w kategoriach dziesięcioleci do przodu, po raz kolejny przypomina nam, że planowanie nie jest najmocniejszą cechą rosyjskiej mentalności.

Dopóki nauka będzie w Japonii popularyzowana w ten sposób, nie ma co się martwić o ich sektor technologiczny, który jest ściśle powiązany z marketingiem i ekonomią, która z kolei napędza naukę.

Do 2050 roku Japończycy zbudują windę w kosmos

Urządzenie to będzie mogło dostarczać ludzi i ładunki na stację kosmiczną, która również pojawi się w przyszłości.

Japońska firma Obayashi ogłosiła plany zbudowania windy w kosmos do 2050 roku. Japończycy obiecują, że będzie w stanie wznieść się na wysokość 60 000 mil i dostarczyć ludzi oraz ładunek na stację kosmiczną, która również pojawi się w odległej przyszłości. Raporty ABC News.

Konstruktorzy gwarantują także, że nowa winda będzie bezpieczniejsza i tańsza niż prom kosmiczny. Obecnie wysłanie jednego kilograma ładunku promem kosztuje około 22 000 dolarów. A urządzenie science-fiction Obayashi za te same pieniądze będzie w stanie przewieźć nawet 200 kilogramów.

Kierownictwo firmy budowlanej uważa, że ​​pojawienie się tego systemu transportu stanie się możliwe wraz z pojawieniem się nanomateriałów węglowych. Według dyrektora Obayashi, Yoji Ishikawy, kable windy będą futurystycznymi nanorurkami, które są sto razy mocniejsze niż te wykonane ze stali. W tej chwili nie jesteśmy w stanie stworzyć długich kabli. Nadal potrafimy wyprodukować 3-centymetrowe nanorurki, ale do 2030 roku nam się to uda – powiedział, dodając, że winda będzie w stanie w ciągu zaledwie tygodnia przewieźć na stację kosmiczną nawet 30 osób.

Obayashi wierzy, że jego winda zrewolucjonizuje podróże kosmiczne. Do pracy nad tym projektem firma angażuje studentów ze wszystkich uniwersytetów w Japonii. Ma także nadzieję na współpracę z naukowcami zagranicznymi.

Japońskie windy uważane są za jedne z najlepszych na świecie. Japońska firma pracuje obecnie nad najszybszą windą na Ziemi. Hitachi dostarczy go do jednego z chińskich drapaczy chmur. Winda ta będzie w stanie osiągnąć prędkość do 72 kilometrów na godzinę i wznieść się na wysokość 440 metrów, czyli do 95. piętra.

Około pięćdziesiąt lat temu ludzie wierzyli, że w naszych czasach loty kosmiczne będą tak samo dostępne, jak podróżowanie środkami transportu publicznego w tamtych czasach. Niestety, nadzieje te nie spełniły się. Być może jednak już w 2050 roku w kosmos będzie można dostać się windą – koncepcję tego pojazdu przedstawiła japońska firma Obayashi Corporation.

Windy są inne! Jest zwykła winda, jest winda w łazience, jest winda w akwarium, a firma Obayashi obiecuje wystrzelić windę w kosmos za kilka dekad! Tak naprawdę w tworzenie takich technologii zaangażowanych jest kilka grup naukowo-inżynieryjnych na całym świecie, nadzorowanych przez agencję kosmiczną NASA. Jednak według Japończyków proces ten zachodzi bardzo powoli, dlatego firma Obayashi Corporation zdecydowała się samodzielnie opracować kosmiczną windę.

Głównym osiągnięciem konkursów NASA jest udowodnienie możliwości zbudowania windy kosmicznej. Obayashi Corporation obiecuje wypuścić ten niezwykły pojazd do 2050 roku!

Winda ta poprowadzi z Ziemi do stacji kosmicznej, znajdującej się na wysokości 36 tysięcy kilometrów. Ale długość kabla wyniesie 96 tysięcy kilometrów. Jest to konieczne, aby stworzyć orbitalną przeciwwagę. W przyszłości można go wykorzystać do przedłużenia trasy windy.

Aktualności Naukowcy są gotowi zbudować diamentową windę w kosmos możesz czytać na swoich telefonach, iPadach, iPhone'ach i urządzeniach z Androidem oraz innych urządzeniach.

Naukowcy z Pennsylvania State University odkryli sposób na stworzenie ultracienkich nanorurek diamentowych, które idealnie nadawałyby się do wyniesienia windy kosmicznej na Księżyc. Eksperci sugerowali już wcześniej, że nanorurki diamentowe mogą być idealnym materiałem do stworzenia kabla do windy w kosmos.

Zespół kierowany przez profesora chemii Johna Beddinga poddał izolowane cząsteczki benzenu cyklom przemiennego ciśnienia w środowisku ciekłym. Specjaliści byli zdumieni rezultatem, gdy atomy węgla utworzyły uporządkowany i starannie skonstruowany łańcuch. Naukowcy stworzyli nanonitki 20 tysięcy razy mniejsze od ludzkiego włosa. Jednak to właśnie łańcuchy diamentowe mogą być najmocniejszym materiałem na Ziemi.

Niedawno zespół z Queensland University of Technology w Australii przeprowadził symulację układu nanorurek diamentowych, korzystając z wielkoskalowych badań dynamiki molekularnej. Fizycy doszli do wniosku, że taki materiał będzie w przyszłości znacznie bardziej elastyczny, niż dotychczas sądzono, jeśli odpowiednio dobrana zostanie struktura molekularna.

Naukowcy założyli, że wydłużenie nici diamentu może ostatecznie spowodować, że powstały materiał będzie bardzo kruchy, ale badania wykazały coś przeciwnego. Dlatego nanofilamenty węglowe mają duże szanse na zastosowanie w kosmosie, m.in. jako kabel windy na Księżyc, którego koncepcję po raz pierwszy zaproponowano już w 1895 roku.

Źródła: spaceon.ru, www.bfm.ru, dlux.ru, news.ifresh.ws, mirkosmosa.ru

Podróżnik w czasie

Kosmiczny Hotel Nautilus

Unia Europejska. Proroctwo spełnione

Podwodne magazyny

Piramida Pepiego I

Obszar pomiędzy Dashur a głównym kompleksem piramid w Sakkarze jest powszechnie nazywany Sakkarą Południową. Znajdują się tu dwie grupy piramid, z których jedna...

Św. Wawrzyniec z Czernihowa o końcu czasów i nadchodzącym Antychryście. Enoch i Eliasz

Mnich Ławrientij z Czernihowa ostrzegł, że panowanie Antychrysta zostanie poprzedzone ogólnoświatowym głosowaniem i spisem ludności: „Nadejdzie czas, kiedy pójdą i...

Spacer Słoneczny - model 3D Układu Słonecznego

Solar Walk - model 3D Układu Słonecznego to trójwymiarowy model Układu Słonecznego, który umożliwia poruszanie się w przestrzeni i...

Morze Azowskie

Ten wyjątkowy zbiornik wodny z leczniczą wodą jodową ma milion lat. Być może nadszedł czas, aby poznać go lepiej. Jakie tajemnice...