เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างลิฟต์อวกาศ? งานวิจัย “ลิฟต์อวกาศ”

ปัจจุบัน การสำรวจอวกาศไม่ได้เป็นเพียงแนวคิดระดับโลก แต่เป็นเป้าหมายที่แต่ละรัฐและแนวร่วมของพวกเขาในภาพรวมมุ่งมั่นดิ้นรน สำหรับการสำรวจอวกาศเพิ่มเติม เช่นเดียวกับการตั้งอาณานิคมของดาวเคราะห์ที่ประสบความสำเร็จ จำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างเข้มข้น ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดขึ้นของเครื่องมือ วิธีการ และวิธีการเคลื่อนที่ใหม่ในอวกาศ การทดลองที่ส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าวดำเนินการที่สถานีโคจร เช่น ISS หรือ Tiangong

ด้วยเหตุนี้ ส่วนที่น่าประทับใจของการวิจัยในปัจจุบันในสาขาอวกาศจึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มผลผลิตของสถานีเหล่านี้และลูกเรือ ตลอดจนลดต้นทุนในการดำเนินงานสถานีและบำรุงรักษาทรัพยากรมนุษย์ ต่อไปเราจะพิจารณาหนึ่งในโครงการที่มีความทะเยอทะยานและมีขนาดใหญ่ที่สุดในพื้นที่นี้ - ลิฟต์อวกาศ

วัตถุประสงค์หลักของการสร้างลิฟต์อวกาศคือการลดต้นทุนในการขนส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจรโลก ความจริงก็คือการขนส่งสินค้าใด ๆ ไปยังสถานีโคจรโดยใช้ยานอวกาศขนส่งมีราคาค่อนข้างแพง ตัวอย่างเช่น เรือขนส่งลำหนึ่งของ NASA ที่พัฒนาโดย SpaceX - Dragon ต้องใช้ต้นทุนการปล่อยตัวประมาณ 133 ล้านดอลลาร์ ในขณะที่ในระหว่างภารกิจสุดท้าย (SpaceX CRS-9) เรือบรรทุกของหนัก 5,000 ปอนด์ (2268 กิโลกรัม) ดังนั้น หากคุณคำนวณต้นทุนหนึ่งปอนด์ ก็จะเท่ากับ 58.6 พันดอลลาร์ต่อ 1 กิโลกรัม

ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศ

แม้จะมีวิกฤติและสงครามคว่ำบาตร แต่ก็ยังมีความสนใจอย่างมากในด้านอวกาศในประเทศที่เจริญแล้วและมีอารยธรรม สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยความก้าวหน้าในการพัฒนาวิทยาศาสตร์จรวดและในการศึกษาอวกาศใกล้โลก ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและรอบนอกโดยใช้ยานอวกาศ รัฐต่างๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังเข้าร่วมการแข่งขันด้านอวกาศ จีนและอินเดียประกาศความทะเยอทะยานที่จะสำรวจจักรวาลอย่างดัง การผูกขาดโครงสร้างรัฐของรัสเซีย สหรัฐอเมริกา และยุโรปในเที่ยวบินที่อยู่นอกชั้นบรรยากาศโลกกำลังกลายเป็นเรื่องในอดีต ธุรกิจต่างๆ แสดงความสนใจในการขนส่งผู้คนและสินค้าขึ้นสู่วงโคจรอวกาศเพิ่มมากขึ้น มีบริษัทต่างๆ มากมายที่นำโดยผู้ชื่นชอบอวกาศและหลงใหลในอวกาศ พวกเขากำลังพัฒนาทั้งยานปล่อยจรวดใหม่และเทคโนโลยีใหม่ที่จะทำให้สามารถก้าวกระโดดในการสำรวจจักรวาลได้ แนวคิดที่ถือว่าทำไม่ได้เมื่อวานนี้กำลังได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง และสิ่งที่ถือกันว่าเป็นผลจากจินตนาการอันร้อนแรงของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ ปัจจุบันเป็นหนึ่งในโครงการที่เป็นไปได้ที่จะดำเนินการในอนาคตอันใกล้นี้

โครงการหนึ่งอาจเป็นลิฟต์อวกาศ

มันสมจริงแค่ไหน? นิค เฟลมมิง นักข่าว BBC พยายามตอบคำถามนี้ในบทความของเขาเรื่อง “Elevator in Orbit: Science Fiction or a Matter of Time?” ซึ่งได้รับความสนใจจากผู้ที่สนใจในอวกาศ

ลิฟต์สู่วงโคจร: นิยายวิทยาศาสตร์หรือเรื่องของเวลา?

ต้องขอบคุณลิฟต์อวกาศที่สามารถขนส่งผู้คนและสินค้าจากพื้นผิวโลกสู่วงโคจรได้ มนุษยชาติจึงสามารถละทิ้งการใช้จรวดที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้ แต่การสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ใช่เรื่องง่าย ดังที่นักข่าว BBC Future ค้นพบ

เมื่อพูดถึงการคาดการณ์เกี่ยวกับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ หลายคนพิจารณาถึงอำนาจของเศรษฐี Elon Musk ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้นำในภาคการวิจัยที่ไม่ใช่ภาครัฐซึ่งเกิดแนวคิดเรื่อง Hyperloop ซึ่งเป็นเทคโนโลยีระดับสูง โครงการให้บริการผู้โดยสารทางท่อความเร็วระหว่างลอสแอนเจลิสและซานฟรานซิสโก (ใช้เวลาเดินทางเพียง 35 นาที) แต่มีโครงการต่างๆ ที่แม้แต่ Musk ก็มองว่าเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ เช่น โครงการลิฟต์อวกาศ

“นี่เป็นงานที่ซับซ้อนเกินไปในทางเทคนิค ไม่น่าเป็นไปได้ที่ลิฟต์อวกาศจะถูกสร้างขึ้นได้ในความเป็นจริง” มัสก์กล่าวในการประชุมที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์เมื่อฤดูใบไม้ร่วงปีที่แล้ว ในความเห็นของเขา การสร้างสะพานเชื่อมระหว่างลอสแอนเจลิสและโตเกียวนั้นง่ายกว่าการสร้างลิฟต์ขึ้นสู่วงโคจร

ความคิดในการส่งผู้คนและสินค้าเข้าไปในอวกาศภายในแคปซูลที่เลื่อนขึ้นไปตามสายเคเบิลขนาดยักษ์ที่ยึดไว้โดยการหมุนของโลกไม่ใช่เรื่องใหม่ คำอธิบายที่คล้ายกันสามารถพบได้ในผลงานของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ เช่น Arthur C. Clarke อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ยังไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ บางทีความเชื่อที่ว่าเราสามารถแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่ซับซ้อนอย่างยิ่งนี้ได้ จริงๆ แล้วเป็นเพียงการหลอกลวงตัวเองเท่านั้นเอง

ผู้ชื่นชอบลิฟต์อวกาศเชื่อว่าสามารถสร้างลิฟต์ได้ทั้งหมด ในความเห็นของพวกเขา จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงพิษนั้นเป็นจรวดที่ล้าสมัย เป็นอันตรายต่อมนุษย์และธรรมชาติ และเป็นรูปแบบการขนส่งในอวกาศที่มีราคาแพงเกินไป ทางเลือกที่นำเสนอโดยพื้นฐานแล้วคือทางรถไฟที่วางอยู่ในวงโคจร - สายเคเบิลที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ ซึ่งปลายด้านหนึ่งยึดติดกับพื้นผิวโลก และอีกด้านหนึ่งสำหรับถ่วงน้ำหนักที่อยู่ในวงโคจรจีโอซิงโครนัส และดังนั้นจึงห้อยอยู่เหนือจุดหนึ่งบนพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่อง . อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เลื่อนขึ้นลงตามสายเคเบิลจะถูกนำมาใช้เป็นห้องโดยสารลิฟต์ ด้วยลิฟต์อวกาศ ค่าใช้จ่ายในการส่งสินค้าขึ้นสู่อวกาศสามารถลดลงเหลือ 500 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 20,000 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ตามรายงานล่าสุดของสถาบันอวกาศนานาชาติ (IAA)

ผู้ที่ชื่นชอบลิฟต์อวกาศชี้ให้เห็นถึงอันตรายของเทคโนโลยีในการปล่อยจรวดขึ้นสู่วงโคจร

“เทคโนโลยีนี้เปิดโอกาสอันมหัศจรรย์ โดยจะช่วยให้มนุษยชาติสามารถเข้าถึงระบบสุริยะได้” Peter Swan ประธาน ISEC และผู้ร่วมเขียนรายงานของ IAA กล่าว “ผมคิดว่าลิฟต์ตัวแรกจะทำงานได้ ในโหมดอัตโนมัติ และหลังจาก 10 ปี ภายใน 15 ปี เราจะมีอุปกรณ์เหล่านี้ 6-8 ชิ้นที่ปลอดภัยเพียงพอที่จะขนส่งผู้คน"

ต้นกำเนิดของความคิด

ปัญหาคือความสูงของโครงสร้างดังกล่าวต้องสูงถึง 100,000 กม. ซึ่งมากกว่าเส้นศูนย์สูตรของโลกมากกว่าสองเส้น ดังนั้นโครงสร้างจึงต้องแข็งแรงพอที่จะรองรับน้ำหนักของตัวเองได้ ไม่มีวัตถุใดบนโลกที่มีคุณสมบัติความแข็งแกร่งที่จำเป็น

แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าปัญหานี้สามารถแก้ไขได้แล้วในศตวรรษปัจจุบัน บริษัทก่อสร้างรายใหญ่ของญี่ปุ่นประกาศว่ามีแผนจะสร้างลิฟต์อวกาศภายในปี 2593 และนักวิจัยชาวอเมริกันเพิ่งสร้างวัสดุคล้ายเพชรชนิดใหม่โดยใช้เส้นใยนาโนของเบนซีนอัด ซึ่งมีความแข็งแกร่งที่สามารถทำให้ลิฟต์อวกาศเป็นจริงได้ภายในหลายๆ คน ของชีวิตของเรา

แนวคิดของลิฟต์อวกาศได้รับการพิจารณาครั้งแรกในปี พ.ศ. 2438 โดย Konstantin Tsiolkovsky นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียคนหนึ่งซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากหอไอเฟลที่เพิ่งสร้างเสร็จในกรุงปารีส เริ่มค้นคว้าฟิสิกส์ของการสร้างหอคอยขนาดยักษ์ที่สามารถนำยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรได้โดยไม่ต้องใช้จรวด ต่อมาในปี 1979 นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ Arthur C. Clarke กล่าวถึงหัวข้อนี้ในนวนิยายของเขาเรื่อง "The Fountains of Paradise" - ตัวละครหลักของเขาสร้างลิฟต์อวกาศ ซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับโครงการที่กำลังพูดคุยกันในขณะนี้

คำถามคือจะทำให้แนวคิดนี้เป็นจริงได้อย่างไร “ฉันชอบความกล้าของแนวคิดลิฟต์อวกาศ” เควิน ฟง ผู้ก่อตั้งศูนย์ระดับความสูง อวกาศ และการแพทย์ขั้นสูงสุดที่มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนกล่าว “ฉันเข้าใจได้ว่าทำไมผู้คนถึงมองว่ามันน่าดึงดูดมาก ความสามารถในการเดินทางไปยังวงโคจรโลกต่ำในราคาประหยัดและปลอดภัยได้เปิดระบบสุริยะชั้นในทั้งหมดให้เรา”

ปัญหาด้านความปลอดภัย

อย่างไรก็ตาม การสร้างลิฟต์อวกาศจะไม่ใช่เรื่องง่าย “ในการเริ่มต้น สายเคเบิลจะต้องทำจากวัสดุที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษแต่มีความยืดหยุ่น ซึ่งมีน้ำหนักและความหนาแน่นที่จำเป็นเพื่อรองรับน้ำหนักของยานพาหนะที่เคลื่อนที่อยู่ และในขณะเดียวกันก็สามารถทนต่อแรงด้านข้างคงที่ได้ วัสดุนี้ไม่มีอยู่จริงในขณะนี้” Fong กล่าว “นอกจากนี้ การก่อสร้างลิฟต์ดังกล่าวยังต้องใช้ยานอวกาศอย่างเข้มข้นที่สุดและมีการเดินในอวกาศเป็นจำนวนมากที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ”

ตามที่เขาพูด ปัญหาด้านความปลอดภัยไม่สามารถละเลยได้: “แม้ว่าเราจะสามารถเอาชนะปัญหาทางเทคนิคอันใหญ่หลวงที่เกี่ยวข้องกับการสร้างลิฟต์ได้ โครงสร้างที่ได้จะเป็นเชือกที่ยืดขนาดยักษ์ ขับยานอวกาศออกจากวงโคจรและถูกทิ้งระเบิดด้วยเศษอวกาศอย่างต่อเนื่อง ”

สักวันหนึ่งนักท่องเที่ยวจะสามารถใช้ลิฟต์เพื่อเดินทางสู่อวกาศได้หรือไม่?

ในช่วง 12 ปีที่ผ่านมา มีการเผยแพร่รายละเอียดการออกแบบลิฟต์อวกาศสามแบบทั่วโลก ครั้งแรกอธิบายโดย Brad Edwards และ Eric Westling ในหนังสือ "Space Lifts" ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2546 ลิฟต์นี้ออกแบบมาเพื่อขนส่งสินค้า 20 ตันโดยใช้พลังงานของการติดตั้งเลเซอร์ที่ตั้งอยู่บนโลก ต้นทุนการขนส่งโดยประมาณอยู่ที่ 150 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม และต้นทุนโครงการอยู่ที่ประมาณ 6 พันล้านดอลลาร์

ในปี 2013 IAA Academy ได้พัฒนาแนวคิดนี้ในโครงการของตนเอง โดยเพิ่มการปกป้องห้องโดยสารลิฟต์จากปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศสูงถึง 40 กม. ซึ่ง ณ จุดนี้การเคลื่อนที่ของห้องโดยสารขึ้นสู่วงโคจรควรใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ค่าขนส่งอยู่ที่ 500 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม และค่าใช้จ่ายในการสร้างลิฟต์สองตัวแรกดังกล่าวอยู่ที่ 13 พันล้านดอลลาร์

แนวคิดของลิฟต์อวกาศในยุคแรกๆ เสนอวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้หลายประการสำหรับปัญหาเครื่องถ่วงอวกาศเพื่อรักษาสายเคเบิลให้ตึง รวมถึงการใช้ดาวเคราะห์น้อยที่ถูกจับและนำขึ้นสู่วงโคจร รายงานของ IAA ตั้งข้อสังเกตว่าสักวันหนึ่งแนวทางดังกล่าวอาจจะถูกนำมาใช้ แต่ไม่สามารถทำได้ในอนาคตอันใกล้นี้

ยาดม"

เพื่อรองรับสายเคเบิลที่มีน้ำหนัก 6,300 ตัน น้ำหนักถ่วงจะต้องมีน้ำหนัก 1,900 ตัน มันสามารถสร้างขึ้นได้บางส่วนจากยานอวกาศและยานพาหนะเสริมอื่น ๆ ที่จะใช้ในการสร้างลิฟต์ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะใช้ดาวเทียมที่ใช้แล้วในบริเวณใกล้เคียงโดยลากพวกมันเข้าสู่วงโคจรใหม่

พวกเขายังเสนอให้ทำ "สมอ" ที่ยึดสายเคเบิลกับพื้นโลกในรูปแบบของแท่นลอยน้ำขนาดเท่าเรือบรรทุกน้ำมันหรือเรือบรรทุกเครื่องบินขนาดใหญ่ และวางไว้ใกล้เส้นศูนย์สูตรเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก พื้นที่ซึ่งอยู่ห่างจากหมู่เกาะกาลาปากอสไปทางตะวันตก 1,000 กม. ซึ่งไม่ค่อยมีพายุเฮอริเคน พายุทอร์นาโด และไต้ฝุ่น ได้รับการเสนอให้เป็นสถานที่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ "สมอเรือ"

เศษอวกาศสามารถใช้เป็นเครื่องถ่วงที่ปลายด้านบนของสายเคเบิลลิฟต์อวกาศได้

บริษัท Obayashi Corp. ซึ่งเป็นหนึ่งในห้าบริษัทก่อสร้างที่ใหญ่ที่สุดของญี่ปุ่น เมื่อปีที่แล้วได้ประกาศแผนการสร้างลิฟต์อวกาศที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถบรรทุก Maglev แบบอัตโนมัติได้ เทคโนโลยีที่คล้ายกันนี้ใช้กับรถไฟความเร็วสูง จำเป็นต้องใช้สายเคเบิลที่แข็งแรงกว่าเนื่องจากลิฟต์ของญี่ปุ่นควรใช้ในการขนย้ายผู้คน ค่าใช้จ่ายของโครงการนี้อยู่ที่ประมาณ 100 พันล้านดอลลาร์ ในขณะที่ต้นทุนในการขนส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจรอาจอยู่ที่ 50-100 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม

แม้ว่าจะมีความท้าทายด้านเทคนิคมากมายในการสร้างลิฟต์อย่างไม่ต้องสงสัย องค์ประกอบโครงสร้างเดียวที่ยังไม่สามารถสร้างได้คือสายเคเบิลเอง Swan กล่าวว่า “ปัญหาทางเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียวที่ต้องแก้ไขคือการหาวัสดุที่เหมาะสมเพื่อสร้างสายเคเบิล แค่นั้นแหละ” เราสามารถสร้างส่วนที่เหลือได้แล้ว”

ด้ายเพชร

ปัจจุบันวัสดุเคเบิลที่เหมาะสมที่สุดคือท่อนาโนคาร์บอนซึ่งสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการในปี 2534 โครงสร้างทรงกระบอกเหล่านี้มีความต้านทานแรงดึง 63 กิกะปาสคาล กล่าวคือ พวกมันแข็งแกร่งกว่าเหล็กที่แข็งแกร่งที่สุดประมาณ 13 เท่า

ความยาวสูงสุดที่ทำได้ของท่อนาโนนั้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง - ในปี 2013 นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนสามารถเพิ่มเป็นครึ่งเมตรได้ ผู้เขียนรายงานของ IAA คาดการณ์ว่ากิโลเมตรจะถึงภายในปี 2565 และภายในปี 2573 จะสามารถสร้างท่อนาโนที่มีความยาวเหมาะสมเพื่อใช้ในลิฟต์อวกาศได้

ในขณะเดียวกัน เมื่อเดือนกันยายนปีที่แล้ว มีวัสดุชนิดใหม่ที่มีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษเกิดขึ้น: ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์วัสดุ Nature Materials ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยศาสตราจารย์ด้านเคมี John Bedding แห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนียรายงานว่าการผลิต "เส้นใยนาโนเพชร" ที่บางเฉียบใน ห้องปฏิบัติการที่อาจแข็งแกร่งกว่าท่อนาโนคาร์บอนด้วยซ้ำ

นักวิทยาศาสตร์สามารถอัดเบนซีนเหลวได้ภายใต้ความดันบรรยากาศ 200,000 เท่า จากนั้นความดันก็ลดลงอย่างช้าๆ และปรากฎว่าอะตอมของเบนซีนถูกจัดเรียงใหม่ ทำให้เกิดโครงสร้างเสี้ยมจัตุรมุขที่มีระเบียบสูง

เป็นผลให้เกิดเส้นด้ายที่บางเฉียบซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับเพชรมาก แม้ว่าความแข็งแรงของเส้นด้ายจะไม่สามารถวัดได้โดยตรงเนื่องจากมีขนาดเล็กเป็นพิเศษ แต่การคำนวณทางทฤษฎีบ่งชี้ว่าเกลียวเหล่านี้อาจแข็งแรงกว่าวัสดุสังเคราะห์ที่แข็งแกร่งที่สุดที่มีอยู่

การลดความเสี่ยง

"ถ้าเราสามารถสร้างเส้นลวดนาโนเพชรหรือท่อนาโนคาร์บอนที่มีความยาวและคุณภาพที่เหมาะสมได้ เราก็ค่อนข้างมั่นใจว่าลวดเหล่านั้นจะแข็งแรงพอที่จะใช้ในลิฟต์อวกาศได้" เครื่องนอนกล่าว

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคุณจะสามารถหาวัสดุที่เหมาะสมสำหรับสายเคเบิลได้ แต่การประกอบโครงสร้างก็จะยากมาก เป็นไปได้มากว่าความยากลำบากจะเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการรับรองความปลอดภัยของโครงการ การจัดหาเงินทุนที่จำเป็น และการจัดการที่เหมาะสมของผลประโยชน์ที่แข่งขันกัน อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หยุดหงส์

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งมนุษยชาติกำลังดิ้นรนเพื่ออวกาศและพร้อมที่จะใช้เงินจำนวนมากกับมัน

“แน่นอนว่าเราจะเผชิญกับความยากลำบากอย่างมาก แต่ปัญหาจะต้องได้รับการแก้ไขเมื่อสร้างทางรถไฟข้ามทวีปแห่งแรก [ในสหรัฐอเมริกา] และเมื่อวางคลองปานามาและคลองสุเอซ” เขากล่าว “มันจะใช้เวลานานและ เงิน แต่อย่างในกรณีกับโครงการขนาดใหญ่คุณเพียงแค่ต้องแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นพร้อมทั้งค่อยๆลดความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้”

แม้แต่ Elon Musk ก็ไม่พร้อมที่จะละทิ้งความเป็นไปได้ในการสร้างลิฟต์อวกาศอย่างเด็ดขาด “ผมไม่คิดว่าแนวคิดนี้จะเป็นไปได้ในปัจจุบัน แต่ถ้าใครสามารถพิสูจน์เป็นอย่างอื่นได้ นั่นคงจะดีมาก” เขากล่าวในการประชุมที่ MIT เมื่อปีที่แล้ว

แนวคิดของโครงสร้างทางวิศวกรรมดาราศาสตร์เพื่อส่งสินค้าเข้าสู่วงโคจรของดาวเคราะห์หรือไกลกว่านั้น เป็นครั้งแรกที่แนวคิดดังกล่าวแสดงโดย Konstantin Tsiolkovsky ในปี พ.ศ. 2438 แนวคิดดังกล่าวได้รับการพัฒนาอย่างละเอียดในผลงานของ Yuri Artsutanov การออกแบบเชิงสมมุตินั้นขึ้นอยู่กับการใช้สายเคเบิลที่ทอดยาวจากพื้นผิวดาวเคราะห์ไปยังสถานีวงโคจรที่ตั้งอยู่ใน GEO สันนิษฐานว่าวิธีการนี้ในอนาคตอาจมีราคาถูกกว่าการใช้ยานปล่อย
สายเคเบิลถูกยึดไว้ที่ปลายด้านหนึ่งบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ (โลก) และอีกด้านหนึ่งที่จุดที่นิ่งเหนือดาวเคราะห์เหนือวงโคจรค้างฟ้า (GSO) เนื่องจากแรงเหวี่ยง ลิฟต์ที่บรรทุกน้ำหนักบรรทุกจะลอยไปตามสายเคเบิล เมื่อเพิ่มขึ้น ภาระจะถูกเร่งขึ้นเนื่องจากการหมุนของโลก ซึ่งจะทำให้ถูกส่งไปเกินแรงโน้มถ่วงของโลกที่ระดับความสูงที่สูงเพียงพอ
สายเคเบิลต้องการความต้านทานแรงดึงสูงมากรวมกับความหนาแน่นต่ำ ตามการคำนวณทางทฤษฎี ท่อนาโนคาร์บอนดูเหมือนจะเป็นวัสดุที่เหมาะสม หากเราถือว่าความเหมาะสมสำหรับการผลิตสายเคเบิล การสร้างลิฟต์อวกาศถือเป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่แก้ไขได้ แม้ว่าจะต้องใช้การพัฒนาขั้นสูงและมีค่าใช้จ่ายสูงในรูปแบบอื่นก็ตาม การสร้างลิฟต์มีมูลค่าประมาณ 7-12 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ NASA ได้ให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาที่เกี่ยวข้องที่สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์อเมริกัน ซึ่งรวมถึงการพัฒนาลิฟต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตามสายเคเบิล
เนื้อหา [ลบ]
1 การออกแบบ
1.1 มูลนิธิ
1.2 สายเคเบิล
1.2.1 การทำให้สายเคเบิลหนาขึ้น
1.3 ลิฟต์
1.4 เครื่องถ่วง
1.5 โมเมนตัมเชิงมุม ความเร็ว และความเอียง
1.6 การปล่อยตัวสู่อวกาศ
2 การก่อสร้าง
3 เศรษฐศาสตร์ของลิฟต์อวกาศ
4 ความสำเร็จ
5 วรรณกรรม
6 ลิฟต์อวกาศในงานต่างๆ
7 ดูเพิ่มเติม
8 หมายเหตุ
9 ลิงค์
9.1 องค์กร
9.2 เบ็ดเตล็ด
ออกแบบ

มีตัวเลือกการออกแบบหลายแบบ เกือบทั้งหมดประกอบด้วยฐาน (ฐาน) สายเคเบิล (เคเบิล) ลิฟต์ และเครื่องถ่วงน้ำหนัก
ฐาน
ฐานของลิฟต์อวกาศคือสถานที่บนพื้นผิวโลกที่มีการต่อสายเคเบิลและเริ่มการยกสินค้า มันสามารถเคลื่อนที่ได้ โดยวางไว้บนเรือเดินทะเล
ข้อดีของฐานที่เคลื่อนย้ายได้คือความสามารถในการซ้อมรบเพื่อหลบเลี่ยงพายุเฮอริเคนและพายุ ข้อดีของฐานที่อยู่กับที่คือแหล่งพลังงานที่ถูกกว่าและเข้าถึงได้ง่ายกว่า และความสามารถในการลดความยาวของสายเคเบิล ความแตกต่างของสายเคเบิลไม่กี่กิโลเมตรนั้นค่อนข้างน้อย แต่สามารถช่วยลดความหนาที่ต้องการของส่วนตรงกลางและความยาวของส่วนที่ออกมา สำหรับการค้างอยู่วงโคจร
เคเบิล
สายเคเบิลจะต้องทำจากวัสดุที่มีความต้านทานแรงดึงสูงมากต่ออัตราส่วนความถ่วงจำเพาะ ลิฟต์อวกาศจะมีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจหากสามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ในราคาที่เหมาะสม สายเคเบิลที่มีความหนาแน่นเทียบเท่ากับกราไฟท์และมีความแข็งแรงประมาณ 65–120 กิกะปาสคาล
สำหรับการเปรียบเทียบ ความแข็งแรงของเหล็กส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 1 GPa และแม้แต่ประเภทที่แข็งแกร่งที่สุดก็ยังไม่เกิน 5 GPa และเหล็กก็มีน้ำหนักมาก เคฟลาร์ที่เบากว่ามากมีความแข็งแกร่งในช่วง 2.6-4.1 GPa และเส้นใยควอตซ์มีความแข็งแกร่งสูงถึง 20 GPa และสูงกว่า ความแข็งแรงทางทฤษฎีของเส้นใยเพชรอาจสูงกว่าเล็กน้อย
ตามทฤษฎีแล้ว ท่อนาโนคาร์บอนควรมีความสามารถในการยืดตัวได้สูงกว่าที่จำเป็นสำหรับลิฟต์อวกาศมาก อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการผลิตในปริมาณอุตสาหกรรมและการทอเป็นสายเคเบิลเพิ่งเริ่มได้รับการพัฒนา ตามทฤษฎีแล้ว ความแข็งแรงของพวกมันควรมากกว่า 120 GPa แต่ในทางปฏิบัติ การยืดตัวสูงสุดของท่อนาโนผนังเดี่ยวคือ 52 GPa และโดยเฉลี่ยแล้วพวกมันจะแตกหักในช่วง 30–50 GPa ด้ายที่แข็งแรงที่สุดซึ่งทอจากท่อนาโนจะอ่อนกว่าส่วนประกอบต่างๆ การวิจัยเพื่อปรับปรุงความบริสุทธิ์ของวัสดุท่อและสร้างท่อประเภทต่างๆ ยังคงดำเนินต่อไป
โครงการลิฟต์อวกาศส่วนใหญ่ใช้ท่อนาโนผนังเดี่ยว ชั้นหลายชั้นมีความแข็งแรงสูงกว่า แต่จะหนักกว่าและมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อความหนาแน่นต่ำกว่า ทางเลือกที่เป็นไปได้คือการใช้การติดแรงดันสูงของท่อนาโนที่มีผนังชั้นเดียว ในกรณีนี้ แม้ว่าความแข็งแรงจะสูญเสียไปเนื่องจากการแทนที่พันธะsp² (กราไฟท์ ท่อนาโน) ด้วยพันธะsp³ (เพชร) พวกมันจะถูกยึดไว้ในเส้นใยเดียวได้ดีขึ้นโดยกองกำลังของ van der Waals และจะทำให้สามารถผลิตเส้นใยได้ ความยาวตามอำเภอใจ [แหล่งที่มาไม่ได้ระบุ 810 วัน]

ข้อบกพร่องของ Crystal Lattice ทำให้ความแข็งแรงของท่อนาโนลดลง
ในการทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) ท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยวมีความแข็งแรงจำเพาะสูงกว่าเหล็กถึง 117 เท่า และสูงกว่าเคฟลาร์ถึง 30 เท่า เป็นไปได้ที่จะถึงค่า 98.9 GPa ค่าสูงสุดของความยาวท่อนาโนคือ 195 μm
เทคโนโลยีการทอเส้นใยดังกล่าวยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น
ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวไว้ แม้แต่ท่อนาโนคาร์บอนก็ไม่เคยแข็งแรงพอที่จะสร้างสายเคเบิลลิฟต์อวกาศได้
การทดลองของนักวิทยาศาสตร์ จากเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยซิดนีย์ทำให้สามารถสร้างกระดาษกราฟีนได้ การทดสอบตัวอย่างเป็นสิ่งที่น่ายินดี: ความหนาแน่นของวัสดุต่ำกว่าเหล็กกล้าห้าถึงหกเท่า ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนสิบเท่า ในเวลาเดียวกัน กราฟีนเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ดี ซึ่งช่วยให้สามารถนำไปใช้ในการส่งพลังงานไปยังลิฟต์ ในลักษณะบัสสัมผัสได้
ทำให้สายเคเบิลหนาขึ้น

ตรวจสอบข้อมูล

ลิฟต์อวกาศต้องรองรับน้ำหนักของตัวเองเป็นอย่างน้อย ซึ่งถือว่ามากเนื่องจากความยาวของสายเคเบิล การทำให้หนาขึ้นในด้านหนึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงของสายเคเบิล อีกด้านหนึ่งจะเพิ่มน้ำหนัก ดังนั้นจึงเพิ่มความแข็งแกร่งตามที่ต้องการ น้ำหนักบรรทุกจะแตกต่างกันไปในแต่ละตำแหน่ง: ในบางกรณี ส่วนหนึ่งของสายโยงจะต้องรองรับน้ำหนักของส่วนด้านล่าง ในกรณีอื่นๆ จะต้องทนทานต่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่ยึดส่วนบนของสายโยงไว้ในวงโคจร เพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับสภาวะนี้และเพื่อให้ได้สายเคเบิลที่เหมาะสมที่สุดในแต่ละจุด ความหนาของสายเคเบิลจะแปรผัน
แสดงให้เห็นว่าเมื่อคำนึงถึงแรงโน้มถ่วงและแรงเหวี่ยงของโลก (แต่ไม่คำนึงถึงอิทธิพลที่น้อยกว่าของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์) ส่วนตัดขวางของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความสูงจะอธิบายได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:

โดยที่ A ® คือพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลตามฟังก์ชันของระยะห่าง r จากจุดศูนย์กลางของโลก
สูตรใช้ค่าคงที่ต่อไปนี้:
A0 คือพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลที่ระดับพื้นผิวโลก
ρ คือความหนาแน่นของวัสดุสายเคเบิล
s คือความต้านทานแรงดึงของวัสดุสายเคเบิล
ω คือความถี่วงกลมของการหมุนของโลกรอบแกนของมัน 7.292×10−5 เรเดียนต่อวินาที
r0 คือระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของโลกถึงฐานของสายเคเบิล มันเป็นประมาณเท่ากับรัศมีของโลก 6,378 กม.
g0 คือความเร่งของแรงโน้มถ่วงที่ฐานของสายเคเบิล 9.780 ม./วินาที²
สมการนี้อธิบายสายโยงซึ่งมีความหนาเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณก่อน จากนั้นการเติบโตจะช้าลงที่ระดับความสูงหลายรัศมีของโลก และจากนั้นจะคงที่ และในที่สุดก็ถึงวงโคจรค้างฟ้า หลังจากนั้นความหนาก็เริ่มลดลงอีกครั้ง
ดังนั้น อัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลที่ฐานและที่ GSO (r = 42,164 กม.) คือ:
เมื่อทดแทนความหนาแน่นและความแข็งแรงของเหล็กและเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่ระดับพื้นดิน 1 ซม. เราจะได้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ระดับ GSO หลายร้อยกิโลเมตรซึ่งหมายความว่าเหล็กและวัสดุอื่น ๆ ที่คุ้นเคยไม่เหมาะสำหรับการสร้าง ลิฟต์.
ตามมาว่ามีสี่วิธีในการบรรลุความหนาของสายเคเบิลที่เหมาะสมมากขึ้นที่ระดับ GSO:
ใช้วัสดุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า เนื่องจากความหนาแน่นของของแข็งส่วนใหญ่อยู่ในช่วงที่ค่อนข้างน้อยตั้งแต่ 1,000 ถึง 5,000 กิโลกรัม/ลบ.ม. จึงไม่น่าเป็นไปได้ที่จะทำอะไรสำเร็จที่นี่
ใช้วัสดุที่ทนทานมากขึ้น การวิจัยมุ่งไปในทิศทางนี้เป็นหลัก ท่อนาโนคาร์บอนมีความแข็งแรงกว่าเหล็กที่ดีที่สุดหลายสิบเท่า และจะลดความหนาของสายเคเบิลที่ระดับ GSO ได้อย่างมาก
ยกฐานของสายเคเบิลให้สูงขึ้น เนื่องจากการมีอยู่ของเลขชี้กำลังในสมการ การยกฐานขึ้นเล็กน้อยจะช่วยลดความหนาของสายเคเบิลได้อย่างมาก มีการเสนอหอคอยที่สูงถึง 100 กม. ซึ่งนอกเหนือจากการประหยัดสายเคเบิลแล้ว ยังหลีกเลี่ยงอิทธิพลของกระบวนการในชั้นบรรยากาศอีกด้วย
ทำให้ฐานของสายเคเบิลบางที่สุด แต่ยังต้องมีความหนาพอที่จะรองรับการยกที่บรรทุกได้ ดังนั้นความหนาขั้นต่ำที่ฐานจึงขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของวัสดุด้วย สายเคเบิลที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอนต้องมีความหนาเพียง 1 มิลลิเมตรที่ฐาน
อีกวิธีหนึ่งคือการทำให้ฐานลิฟต์สามารถเคลื่อนย้ายได้ การเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 100 ม./วินาที จะทำให้ความเร็ววงกลมเพิ่มขึ้น 20% และลดความยาวของสายเคเบิลลง 20-25% ซึ่งจะทำให้เบาลง 50 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่านั้น หากคุณ “ยึด” สายเคเบิล ที่ความเร็วเหนือเสียง[sourceไม่ระบุ 664 วัน] บนเครื่องบินหรือรถไฟ ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของมวลเคเบิลจะไม่วัดเป็นเปอร์เซ็นต์อีกต่อไป แต่ในหลายสิบครั้ง (แต่จะไม่คำนึงถึงการสูญเสีย เพื่อการต่อต้านอากาศ).
ยก

ตรวจสอบข้อมูล
จำเป็นต้องตรวจสอบความถูกต้องของข้อเท็จจริงและความน่าเชื่อถือของข้อมูลที่นำเสนอในบทความนี้
ควรมีคำอธิบายในหน้าพูดคุย

รูปแบบของส่วนนี้ไม่ถือเป็นสารานุกรมหรือละเมิดบรรทัดฐานของภาษารัสเซีย
ส่วนนี้ควรได้รับการแก้ไขตามกฎโวหารของวิกิพีเดีย

การเขียนแบบแนวคิดของลิฟต์อวกาศที่พุ่งทะลุเมฆ
ลิฟต์อวกาศไม่สามารถทำงานได้เหมือนกับลิฟต์ทั่วไป (ที่มีสายเคเบิลเคลื่อนที่) เนื่องจากความหนาของสายเคเบิลไม่คงที่ โครงการส่วนใหญ่ใช้รอกที่ปีนขึ้นไปบนสายเคเบิลแบบคงที่ แม้ว่าจะมีการนำเสนอสายเคเบิลเคลื่อนที่แบบแบ่งส่วนขนาดเล็กที่วิ่งไปตามสายเคเบิลหลักก็ตาม
มีการเสนอวิธีการต่าง ๆ ในการสร้างลิฟต์ บนสายแบน คุณสามารถใช้คู่ลูกกลิ้งที่ยึดเข้าที่ด้วยการเสียดสี ตัวเลือกอื่นๆ ได้แก่ ซี่ล้อเลื่อนพร้อมตะขอบนจาน ลูกกลิ้งพร้อมตะขอแบบยืดหดได้ การลอยด้วยแม่เหล็ก (ไม่น่าจะเป็นไปได้เนื่องจากจะต้องติดเส้นทางที่ยุ่งยากกับสายเคเบิล) เป็นต้น [แหล่งที่มาไม่ระบุ 661 วัน]
ปัญหาร้ายแรงในการออกแบบลิฟต์คือแหล่งพลังงาน [ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา 661 วัน] ความหนาแน่นในการกักเก็บพลังงานไม่น่าจะสูงพอที่จะให้ลิฟต์มีพลังงานเพียงพอที่จะปีนขึ้นไปบนสายเคเบิลทั้งหมด แหล่งพลังงานภายนอกที่เป็นไปได้คือลำแสงเลเซอร์หรือไมโครเวฟ ทางเลือกอื่นคือการใช้พลังงานเบรกจากลิฟต์ที่เคลื่อนลงด้านล่าง ความแตกต่างของอุณหภูมิโทรโพสเฟียร์ การปลดปล่อยไอโอโนสเฟียร์ ฯลฯ ตัวเลือกหลัก [ไม่ระบุแหล่งที่มา 661 วัน] (รังสีพลังงาน) มีปัญหาร้ายแรงที่เกี่ยวข้อง อย่างมีประสิทธิภาพและการกระจายความร้อนที่ปลายทั้งสองด้าน แม้ว่าจะมองในแง่ดีเกี่ยวกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในอนาคต แต่ก็เป็นไปได้
ลิฟต์ยกควรเคลื่อนตามกันในระยะห่างที่เหมาะสมเพื่อลดภาระบนสายเคเบิลและการแกว่งของสายเคเบิลให้เหลือน้อยที่สุด และขยายให้สูงสุดปริมาณงาน บริเวณสายเคเบิลที่ไม่น่าเชื่อถือที่สุดอยู่ใกล้กับฐาน ไม่ควรมีการยกมากกว่าหนึ่งรายการ [ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา 661 วัน] ลิฟต์ที่เลื่อนขึ้นเท่านั้นจะเพิ่มความจุ แต่จะไม่อนุญาตให้ใช้พลังงานในการเบรกเมื่อเคลื่อนลง และจะไม่สามารถส่งคนกลับถึงพื้นได้ นอกจากนี้ส่วนประกอบของลิฟต์ดังกล่าวจะต้องใช้ในวงโคจรเพื่อวัตถุประสงค์อื่น ไม่ว่าในกรณีใด ลิฟต์ขนาดเล็กย่อมดีกว่าลิฟต์ขนาดใหญ่ เนื่องจากตารางเวลาจะยืดหยุ่นกว่า แต่มีข้อจำกัดทางเทคโนโลยีมากกว่า
นอกจากนี้ตัวลิฟต์เองจะสัมผัสกับการกระทำของทั้งแรงโบลิทาร์และการไหลของบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ เนื่องจาก "ลิฟต์" จะต้องอยู่เหนือความสูงของวงโคจรค้างฟ้า จึงจะต้องรับน้ำหนักคงที่ รวมถึงโหลดสูงสุด เช่น การกระตุก [ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา 579 วัน]
อย่างไรก็ตาม หากสามารถกำจัดสิ่งกีดขวางข้างต้นออกไปได้ ก็สามารถสร้างลิฟต์อวกาศขึ้นมาได้ อย่างไรก็ตาม โครงการดังกล่าวจะมีราคาแพงมาก แต่ในอนาคตอาจแข่งขันกับยานอวกาศแบบใช้แล้วทิ้งและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ [ไม่ระบุแหล่งที่มา 579 วัน]
ถ่วง

บทความนี้ไม่มีลิงก์ไปยังแหล่งข้อมูล
ข้อมูลจะต้องสามารถตรวจสอบได้ มิฉะนั้นอาจถูกซักถามและลบทิ้ง
คุณสามารถแก้ไขบทความนี้เพื่อรวมลิงก์ไปยังแหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้
เครื่องหมายนี้อยู่ในบทความตั้งแต่วันที่ 13 พฤษภาคม 2554
เครื่องถ่วงน้ำหนักสามารถสร้างได้สองวิธี - โดยการแนบวัตถุที่มีน้ำหนักมาก (เช่น ดาวเคราะห์น้อย) เกินกว่าการหยุดนิ่งวงโคจรหรือความต่อเนื่องของสายโยงในระยะทางที่ไกลมาก สำหรับการค้างอยู่วงโคจร ตัวเลือกที่สองได้รับความนิยมมากขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากใช้งานได้ง่ายกว่าและนอกจากนี้การปล่อยโหลดไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นจากปลายสายเคเบิลยาวได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีความเร็วที่สำคัญสัมพันธ์กับโลก
โมเมนตัมเชิงมุม ความเร็ว และการเอียง

บทความหรือส่วนนี้จำเป็นต้องแก้ไข
โปรดปรับปรุงบทความให้สอดคล้องกับหลักเกณฑ์การเขียนบทความ

เมื่อลิฟต์เคลื่อนขึ้น ลิฟต์จะเอียง 1 องศา เนื่องจากด้านบนของลิฟต์เคลื่อนที่รอบโลกเร็วกว่าด้านล่าง (เอฟเฟกต์โบลิทาร์) ไม่ได้บันทึกมาตราส่วน
ความเร็วแนวนอนของแต่ละส่วนของสายเคเบิลจะเพิ่มขึ้นตามความสูงตามสัดส่วนระยะทางถึงจุดศูนย์กลางของโลก บนค้างฟ้าวงโคจรของความเร็วหนีแรก ดังนั้นเมื่อยกของหนักเขาจะต้องได้รับโมเมนตัมเชิงมุมเพิ่มเติม (ความเร็วแนวนอน)
โมเมนตัมเชิงมุมได้มาจากการหมุนของโลก ในตอนแรก ลิฟต์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าสายเคเบิลเล็กน้อย (เอฟเฟกต์โบลิทาร์) ซึ่งจะทำให้สายเคเบิล "ช้าลง" และเบี่ยงไปทางทิศตะวันตกเล็กน้อย ที่ความเร็ว 200 กม./ชม. สายเคเบิลจะเอียง 1 องศา องค์ประกอบแรงดึงในแนวนอน ในรูปแบบที่ไม่ใช่แนวตั้งสายเคเบิลดึงโหลดไปด้านข้างโดยเร่งความเร็วไปในทิศทางทิศตะวันออก (ดูแผนภาพ) - ด้วยเหตุนี้ลิฟต์จึงได้รับความเร็วเพิ่มเติม ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน สายเคเบิลจะทำให้โลกช้าลงเล็กน้อย
ในเวลาเดียวกัน อิทธิพลของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์จะบังคับให้สายเคเบิลกลับสู่ตำแหน่งแนวตั้งที่มีพลัง เพื่อที่จะอยู่ในสภาพสมดุลที่มั่นคง หากจุดศูนย์ถ่วงของลิฟต์อยู่เหนือวงโคจรค้างฟ้าเสมอ ไม่ว่าลิฟต์จะมีความเร็วเท่าใดก็ตาม ลิฟต์จะไม่ตก
เมื่อถึงเวลาที่สินค้าไปถึง GEO โมเมนตัมเชิงมุม (ความเร็วแนวนอน) ก็เพียงพอแล้วที่จะปล่อยสินค้าขึ้นสู่วงโคจร
เมื่อลดโหลดลงจะเกิดกระบวนการย้อนกลับโดยเอียงสายเคเบิลไปทางทิศตะวันออก
เปิดตัวสู่อวกาศ
ที่ปลายสายเคเบิลที่ระดับความสูง 144,000 กม. องค์ประกอบในวงสัมผัสของความเร็วจะอยู่ที่ 10.93 กม./วินาที ซึ่งมากเกินพอที่จะออกจากสนามโน้มถ่วงของโลกและส่งเรือไปยังดาวเสาร์ หากวัตถุได้รับอนุญาตให้เลื่อนอย่างอิสระไปตามด้านบนของสายโยง มันก็จะมีความเร็วเพียงพอที่จะหลุดออกจากระบบสุริยะได้ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมเชิงมุมทั้งหมดของสายเคเบิล (และโลก) เป็นความเร็วของวัตถุที่ปล่อยออกมา
เพื่อให้บรรลุความเร็วที่มากยิ่งขึ้น คุณสามารถยืดสายเคเบิลให้ยาวขึ้นหรือเร่งโหลดโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
การก่อสร้าง

อยู่ระหว่างการก่อสร้าง จากการหยุดนิ่งสถานี นี่เป็นสิ่งเดียวเท่านั้นสถานที่ที่ยานอวกาศสามารถลงจอดได้ ปลายด้านหนึ่งตกลงสู่พื้นผิวโลกซึ่งถูกยืดออกด้วยแรงโน้มถ่วง อีกประการหนึ่งสำหรับ สมดุล - ในทิศทางตรงกันข้ามด้านข้างถูกดึงด้วยแรงเหวี่ยง ซึ่งหมายความว่าจะต้องยกวัสดุก่อสร้างทั้งหมด ไปสู่ภาวะค้างอยู่โคจรตามวิถีดั้งเดิมโดยไม่คำนึงถึงจุดหมายปลายทางของสินค้า นั่นคือค่าใช้จ่ายในการยกลิฟต์อวกาศทั้งหมด ไปสู่ภาวะค้างอยู่ orbit - ราคาขั้นต่ำของโครงการ
เศรษฐศาสตร์ของลิฟต์อวกาศ

คาดว่าลิฟต์อวกาศจะช่วยลดต้นทุนในการส่งสินค้าขึ้นสู่อวกาศได้อย่างมาก ลิฟต์อวกาศมีราคาแพงในการสร้าง แต่ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ดังนั้นจึงเหมาะที่สุดที่จะใช้ในระยะเวลานานสำหรับสินค้าปริมาณมาก ในปัจจุบัน ตลาดสำหรับการปล่อยโหลดอาจไม่ใหญ่พอที่จะสร้างลิฟต์ได้ แต่ราคาที่ลดลงอย่างมากน่าจะนำไปสู่ความหลากหลายของการบรรทุกมากขึ้น โครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งอื่นๆ เช่น ทางหลวงและทางรถไฟ ก็ให้เหตุผลในแนวทางเดียวกัน
ต้นทุนการพัฒนาลิฟต์เทียบได้กับต้นทุนการพัฒนากระสวยอวกาศ [ไม่ระบุแหล่งที่มา 810 วัน] ยังไม่มีคำตอบสำหรับคำถามว่าลิฟต์อวกาศจะคืนเงินที่ลงทุนไปหรือไม่หรือจะดีกว่าหากลงทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีจรวดต่อไป
เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับขีดจำกัดจำนวนดาวเทียมถ่ายทอด บนค้างฟ้าวงโคจร: ปัจจุบัน ข้อตกลงระหว่างประเทศอนุญาตให้มีดาวเทียม 360 ดวง - หนึ่งทรานสปอนเดอร์ต่อองศาเชิงมุม เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนเมื่อออกอากาศในย่านความถี่ Ku สำหรับความถี่ C จำนวนดาวเทียมจะถูกจำกัดไว้ที่ 180
ดังนั้นลิฟต์อวกาศจึงมีความเหมาะสมน้อยที่สุดสำหรับการปล่อยมวลชน ไปสู่ภาวะค้างอยู่วงโคจร [แหล่งที่มาไม่ระบุ 554 วัน] และเหมาะสมที่สุดสำหรับการสำรวจอวกาศและดวงจันทร์โดยเฉพาะ
เหตุการณ์นี้อธิบายถึงความล้มเหลวเชิงพาณิชย์ที่แท้จริงของโครงการ เนื่องจากต้นทุนทางการเงินหลักขององค์กรพัฒนาเอกชนมุ่งเน้นไปที่ เพื่อถ่ายทอดดาวเทียมครอบครองวงโคจรค้างฟ้า (โทรทัศน์ การสื่อสาร) หรือวงโคจรต่ำกว่า (ระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก การสังเกตทรัพยากรธรรมชาติ ฯลฯ)
อย่างไรก็ตาม ลิฟต์อาจเป็นโครงการแบบผสมผสาน และนอกเหนือจากหน้าที่ในการขนส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจรแล้ว ลิฟต์ยังคงเป็นฐานสำหรับโครงการวิจัยและเชิงพาณิชย์อื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการขนส่ง
ความสำเร็จ

ตั้งแต่ปี 2548 การแข่งขัน Space Lift Games ประจำปีได้จัดขึ้นในสหรัฐอเมริกา ซึ่งจัดโดยมูลนิธิ Spaceward Foundation โดยได้รับการสนับสนุนจาก NASA การแข่งขันมีสองประเภท: "สายเคเบิลที่ดีที่สุด" และ "หุ่นยนต์ที่ดีที่สุด (ลิฟต์)"
ในการแข่งขันการยก หุ่นยนต์จะต้องเอาชนะระยะทางที่กำหนด โดยปีนขึ้นไปบนสายเคเบิลแนวตั้งด้วยความเร็วไม่ต่ำกว่าที่กำหนดโดยกฎ (ในการแข่งขันในปี 2550 มาตรฐานมีดังนี้ ความยาวสายเคเบิล - 100 ม. ความเร็วขั้นต่ำ - 2 ม./วินาที) ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดของปี 2550 คือการครอบคลุมระยะทาง 100 ม. ด้วยความเร็วเฉลี่ย 1.8 ม./วินาที
เงินรางวัลรวมสำหรับการแข่งขัน Space Lift Games ในปี 2552 อยู่ที่ 4 ล้านดอลลาร์
ในการแข่งขันความแข็งแรงของเชือก ผู้เข้าร่วมจะต้องมีวงแหวนยาวสองเมตร ทำจากงานหนักวัสดุที่มีน้ำหนักไม่เกิน 2 กรัม ซึ่งการติดตั้งแบบพิเศษจะทดสอบการแตกร้าว หากต้องการชนะการแข่งขัน ความแข็งแรงของสายเคเบิลจะต้องมากกว่าอย่างน้อย 50% ในตัวบ่งชี้นี้มากกว่าตัวอย่างที่มีอยู่แล้วใน NASA จนถึงตอนนี้ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือสายเคเบิลที่รับน้ำหนักได้มากถึง 0.72 ตัน
การแข่งขันไม่รวมถึง Liftport Group ซึ่งได้รับความอื้อฉาวจากการอ้างว่าเปิดตัวลิฟต์อวกาศในปี 2561 (ต่อมาถูกเลื่อนกลับไปเป็นปี 2574) Liftport ดำเนินการทดลองของตัวเอง ตัวอย่างเช่น ในปี 2549 ลิฟต์หุ่นยนต์ได้ปีนขึ้นไปบนเชือกที่แข็งแรงซึ่งขึงด้วยลูกโป่งช่วย จากระยะทางหนึ่งกิโลเมตรครึ่ง ลิฟต์สามารถครอบคลุมได้เพียง 460 เมตร ขั้นต่อไปบริษัทวางแผนที่จะทำการทดสอบสายเคเบิลที่มีความสูง 3 กม.
การแข่งขัน Space Lift Games ซึ่งจัดโดย Spaceward Foundation และ NASA จัดขึ้นตั้งแต่วันที่ 4 พฤศจิกายน ถึง 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2552 ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ ที่ศูนย์วิจัยการบินดรายเดน ภายในขอบเขตของฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์อันโด่งดัง ความยาวทดสอบของสายเคเบิลคือ 900 เมตร เคเบิลถูกยกโดยใช้เฮลิคอปเตอร์ LaserMotive เป็นผู้นำ ซึ่งนำเสนอลิฟต์ด้วยความเร็ว 3.95 ม./วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วที่ต้องการมาก ลิฟต์ครอบคลุมความยาวทั้งหมดของสายเคเบิลภายใน 3 นาที 49 วินาที ลิฟต์บรรทุกน้ำหนักได้ 0.4 กิโลกรัม
ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2553 LaserMotive สาธิตสิ่งประดิษฐ์ล่าสุดของตนที่การประชุม AUVSI Unmanned Systems Conference ในเมืองเดนเวอร์ รัฐโคโลราโด เลเซอร์ชนิดใหม่จะช่วยส่งพลังงานในระยะทางไกลได้อย่างประหยัดมากขึ้น
วรรณกรรม

ยูริ Artsutanov “สู่อวกาศ - บนรถจักรไฟฟ้า"หนังสือพิมพ์ "Komsomolskaya Pravda" ลงวันที่ 31 กรกฎาคม 2503
Alexander Bolonkin “การปล่อยและการบินในอวกาศที่ไม่ใช่จรวด”, Elsevier, 2006, 488 pgs http://www.scribd.com/doc/24056182
ลิฟต์อวกาศในงานต่างๆ

ผลงานอันโด่งดังชิ้นหนึ่งของ Arthur C. Clarke เรื่อง The Fountains of Paradise มีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศ นอกจากนี้ลิฟต์อวกาศก็ปรากฏขึ้นและ ในรอบชิงชนะเลิศส่วนหนึ่งของ Tetralogy A Space Odyssey (3001: The Final Odyssey) อันโด่งดังของเขา
Battle Angel มีลิฟต์อวกาศไซโคลเปียน ที่ปลายด้านหนึ่งคือเมืองลอยฟ้าแห่งซาเลม (สำหรับพลเมือง) พร้อมด้วยเมืองชั้นล่าง (สำหรับผู้ที่ไม่ใช่พลเมือง) และอีกด้านหนึ่งคือเมืองอวกาศแห่งเยรู โครงสร้างที่คล้ายกันนี้ตั้งอยู่อีกด้านหนึ่งของโลก
ใน Star Trek: Voyager ตอนที่ 3x19 "Rise" ลิฟต์อวกาศช่วยให้ลูกเรือหลบหนีออกจากดาวเคราะห์ที่มีบรรยากาศอันตราย
Civilization IV มีลิฟต์อวกาศ ที่นั่นเขาเป็นหนึ่งใน "ปาฏิหาริย์อันยิ่งใหญ่" ในเวลาต่อมา
นวนิยายวิทยาศาสตร์ของ Timothy Zahn เรื่อง Silkworm (1985) กล่าวถึงดาวเคราะห์ที่สามารถผลิตซูเปอร์ไฟเบอร์ได้ เผ่าพันธุ์หนึ่งที่สนใจโลกใบนี้ ต้องการเส้นใยนี้สำหรับสร้างลิฟต์อวกาศโดยเฉพาะ
ในผลงานของ Sergei Lukyanenko เรื่อง "Stars are Cold Toys" หนึ่งในอารยธรรมนอกโลกในกระบวนการค้าขายระหว่างดวงดาวได้ส่งเส้นด้ายที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษมายังโลกซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างลิฟต์อวกาศได้ แต่อารยธรรมนอกโลกยืนกรานเพียงอย่างเดียว ในการใช้งานตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ - เพื่อช่วยในระหว่างการคลอดบุตร
ในอนิเมะ Mobile Suit Gundam 00 มีลิฟต์อวกาศสามตัว โดยมีวงแหวนแผงโซลาร์ติดอยู่ด้วย ซึ่งช่วยให้ลิฟต์อวกาศสามารถผลิตไฟฟ้าได้
ในอะนิเมะ Z.O.E. โดโลเรสมีลิฟต์อวกาศและยังแสดงให้เห็นสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในกรณีที่มีการโจมตีของผู้ก่อการร้าย
ในนวนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง "Doomed to Victory" โดย J. Scalzi (อังกฤษ Scalzi, John. Old Man's War) ระบบลิฟต์อวกาศมีการใช้งานอย่างแข็งขันบนโลก อาณานิคมบนโลกจำนวนมาก และดาวเคราะห์บางดวงของเผ่าพันธุ์อัจฉริยะอื่น ๆ ที่พัฒนาอย่างสูงเพื่อการสื่อสารกับ ท่าจอดเรือระหว่างดวงดาว
ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง Tomorrow Will Be Eternity โดย Alexander Gromov โครงเรื่องสร้างขึ้นจากข้อเท็จจริงของการมีอยู่ของลิฟต์อวกาศ มีอุปกรณ์สองเครื่อง - แหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณซึ่งใช้ "ลำแสงพลังงาน" สามารถยก "ห้องโดยสาร" ของลิฟต์ขึ้นสู่วงโคจรได้
นวนิยายแฟนตาซีของ Alastair Reynolds เรื่อง The City of the Abyss ให้คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้าง และการทำงานลิฟต์อวกาศอธิบายกระบวนการทำลายล้าง (อันเป็นผลมาจากการโจมตีของผู้ก่อการร้าย)
นิยายวิทยาศาสตร์ Strata ของ Terry Pratchett นำเสนอ Line ซึ่งเป็นโมเลกุลประดิษฐ์ที่ยาวมากซึ่งใช้เป็นลิฟต์อวกาศ
กล่าวถึงในเพลงของกลุ่ม Zvuki Mu “ลิฟต์สู่สวรรค์”
ลิฟต์อวกาศถูกกล่าวถึงในซีรีส์อนิเมะเรื่อง Trinity Blood ซึ่งยานอวกาศ Arc ทำหน้าที่เป็นเครื่องถ่วงน้ำหนัก
ในช่วงเริ่มต้นของเกม Sonic Colours คุณสามารถเห็น Sonic และ Tails ขึ้นลิฟต์อวกาศเพื่อไปยัง Dr. Eggman's Park
ดูสิ่งนี้ด้วย

ปืนอวกาศ
เริ่มวนซ้ำ
น้ำพุอวกาศ
หมายเหตุ

http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html ลิฟต์อวกาศ และนาโนเทคโนโลยี
สู่อวกาศ - บนลิฟต์! // กป.รุ
ลิฟต์อวกาศโคจรรอบสังคมและการเมือง และวิทยาศาสตร์ยอดนิยมนิตยสาร Russian Space ฉบับที่ 11, 2551
ท่อนาโนคาร์บอนมีความแข็งแกร่งกว่าเหล็กถึงสองเท่า
เมมเบรน | ข่าวโลก | ท่อนาโนไม่รอดจากลิฟต์อวกาศ
กระดาษกราฟีนใหม่กลายเป็นกระดาษที่แข็งแรงกว่าเหล็ก
เลเมชโก้ อังเดร วิคโตโรวิช ลิฟต์อวกาศ Lemeshko A.V./ ลิฟต์อวกาศ Lemeshko A.V.
th:โทรทัศน์ดาวเทียม#เทคโนโลยี
ลิฟต์สู่ท้องฟ้าสร้างสถิติด้วยการมองไปสู่อนาคต
เลเซอร์ได้รับการพัฒนาซึ่งสามารถจ่ายพลังงานให้กับลิฟต์อวกาศได้
LaserMotive เพื่อสาธิตเฮลิคอปเตอร์ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ที่ระบบไร้คนขับของ AUVSI อเมริกาเหนือ 2010

อุปสรรคร้ายแรงประการหนึ่งในการดำเนินโครงการที่เป็นตัวเอกหลายโครงการก็คือ เนื่องจากขนาดและน้ำหนักที่มหาศาล จึงไม่สามารถสร้างเรือบนโลกได้ นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอให้รวบรวมพวกมันในอวกาศ ซึ่งนักบินอวกาศสามารถยกและเคลื่อนย้ายวัตถุที่หนักเหลือเชื่อได้อย่างง่ายดาย ด้วยความไร้น้ำหนัก แต่ทุกวันนี้นักวิจารณ์ชี้ให้เห็นอย่างถูกต้องถึงต้นทุนที่ห้ามปรามของการชุมนุมในพื้นที่ ตัวอย่างเช่น การประกอบสถานีอวกาศนานาชาติเสร็จสมบูรณ์จะต้องมีการปล่อยกระสวยอวกาศประมาณ 50 ครั้ง และค่าใช้จ่ายรวมถึงเที่ยวบินเหล่านี้มีมูลค่าสูงถึง 100 พันล้านดอลลาร์ นี่เป็นโครงการทางวิทยาศาสตร์ที่แพงที่สุดในประวัติศาสตร์ แต่เป็นการสร้างเรือใบอวกาศระหว่างดวงดาวหรือ เรือแรมเจ็ทในอวกาศ ช่องทางจะมีราคาสูงกว่าหลายเท่า

แต่อย่างที่นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ Robert Heinlein ชอบพูดไว้ว่า หากคุณสามารถลอยขึ้นเหนือพื้นโลกได้ 160 กม. แสดงว่าคุณมาได้ครึ่งทางแล้วจนถึงจุดใดก็ได้ในระบบสุริยะ เนื่องจากในการปล่อยใดๆ ในระยะทาง 160 กม. แรก เมื่อจรวดพยายามหลบหนีพันธะแห่งแรงโน้มถ่วง จะ "กิน" ค่าใช้จ่ายส่วนใหญ่ที่จ่ายไป หลังจากนี้เรืออาจกล่าวได้ว่าสามารถไปถึงดาวพลูโตหรือไกลออกไปได้แล้ว

วิธีหนึ่งที่จะลดต้นทุนเที่ยวบินได้อย่างมากในอนาคตคือการสร้างลิฟต์อวกาศ ความคิดในการปีนขึ้นไปบนท้องฟ้าโดยใช้เชือกไม่ใช่เรื่องใหม่ - ยกตัวอย่างเทพนิยายเรื่อง "Jack and the Beanstalk"; เทพนิยายก็คือเทพนิยาย แต่ถ้าคุณเอาปลายเชือกไปในอวกาศ ความคิดนั้นก็จะเป็นจริงขึ้นมาได้ ในกรณีนี้ แรงเหวี่ยงจากการหมุนของโลกจะเพียงพอที่จะทำให้แรงโน้มถ่วงเป็นกลาง และเชือกจะไม่ตกลงสู่พื้น เธอจะลุกขึ้นในแนวตั้งอย่างน่าอัศจรรย์และหายไปในก้อนเมฆ

(ลองนึกภาพลูกบอลที่คุณหมุนบนเชือก ดูเหมือนว่าลูกบอลจะไม่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง ความจริงก็คือแรงเหวี่ยงผลักออกจากจุดศูนย์กลางการหมุน ในทำนองเดียวกันเชือกที่ยาวมากก็สามารถแขวนได้ ในอากาศเนื่องจากการหมุนของโลก) ไม่จำเป็นต้องยึดเชือกการหมุนของโลกก็เพียงพอแล้ว ตามทฤษฎีแล้ว บุคคลสามารถปีนเชือกดังกล่าวแล้วพุ่งตรงสู่อวกาศได้ บางครั้งเราขอให้นักเรียนฟิสิกส์คำนวณแรงดึงในเชือกดังกล่าว มันง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่าแม้แต่สายเหล็กก็ไม่สามารถทนต่อแรงตึงดังกล่าวได้ ในเรื่องนี้เชื่อกันมานานแล้วว่าไม่สามารถรับรู้ถึงลิฟต์อวกาศได้

นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ให้ความสนใจอย่างจริงจังกับปัญหาของลิฟต์อวกาศคือ Konstantin Tsiolkovsky นักวิทยาศาสตร์ผู้มีวิสัยทัศน์ชาวรัสเซีย ในปี พ.ศ. 2438 ᴦ. โดยได้รับแรงบันดาลใจจากหอไอเฟล เขาจินตนาการถึงหอคอยที่จะพุ่งตรงสู่อวกาศและเชื่อมต่อโลกกับ "ปราสาทดวงดาว" ที่ลอยอยู่ในอวกาศ มันควรจะถูกสร้างขึ้นจากล่างขึ้นบน โดยเริ่มจากพื้นโลก จากนั้นวิศวกรจะค่อย ๆ สร้างลิฟต์อวกาศขึ้นสู่สวรรค์

ในปี พ.ศ. 2500 ᴦ. นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ยูริ อาร์ซูตานอฟ เสนอวิธีแก้ปัญหาใหม่: สร้างลิฟต์อวกาศในลำดับย้อนกลับ จากบนลงล่าง โดยเริ่มจากอวกาศ ผู้เขียนจินตนาการถึงดาวเทียมในวงโคจรค้างฟ้าที่ระยะทาง 36,000 กม. จากโลก - เมื่อมองจากโลก ดาวเทียมนั้นจะไม่นิ่ง จากดาวเทียมดวงนี้เสนอให้ลดสายเคเบิลลงสู่พื้นโลกแล้วยึดไว้ที่จุดต่ำสุด ปัญหาคือสายเคเบิลสำหรับลิฟต์อวกาศจะต้องทนแรงดึงได้ประมาณ 60-100 GPa เหล็กแตกหักที่ความตึงเครียดประมาณ 2 GPa ซึ่งเกินวัตถุประสงค์ของแนวคิดนี้

ผู้ชมในวงกว้างได้รับการแนะนำให้รู้จักกับแนวคิดลิฟต์อวกาศในภายหลัง ในปี 1979 ᴦ. นวนิยายเรื่อง The Fountains of Paradise ของ Arthur C. Clarke ได้รับการตีพิมพ์และในปี 1982 - นวนิยายของ Robert Heinlein เรื่อง "วันศุกร์" แต่เนื่องจากความก้าวหน้าในทิศทางนี้หยุดชะงักจึงถูกลืมไป

สถานการณ์เปลี่ยนไปอย่างมากเมื่อนักเคมีคิดค้นท่อนาโนคาร์บอน ความสนใจในตัวพวกเขาเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากการตีพิมพ์ในปี 1991 โดย Sumio Iijima จาก Nippon Electric (ต้องบอกว่ามีการมีอยู่ของท่อนาโนคาร์บอนมาตั้งแต่ปี 1950 แต่ไม่ได้ให้ความสนใจเป็นเวลานาน) ท่อนาโนมีความแข็งแกร่งกว่ามาก แต่ในขณะเดียวกันก็เบากว่าสายเหล็กมาก พูดอย่างเคร่งครัด ความแข็งแกร่งของพวกมันเกินระดับที่จำเป็นสำหรับลิฟต์อวกาศด้วยซ้ำ ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าเส้นใยท่อนาโนคาร์บอนควรทนต่อแรงกดดัน 120 GPa ซึ่งสูงกว่าค่าขั้นต่ำที่สำคัญทั้งหมดอย่างมาก หลังจากการค้นพบนี้ ความพยายามที่จะสร้างลิฟต์อวกาศก็กลับมามีชีวิตชีวาอีกครั้ง

บ 1999 ᴦ. มีการตีพิมพ์การศึกษาที่สำคัญของ NASA; จินตนาการถึงลิฟต์อวกาศในรูปของริบบิ้นกว้างประมาณ 1 เมตรและยาวประมาณ 47,000 กม. ซึ่งสามารถบรรทุกน้ำหนักบรรทุกประมาณ 15 ตันขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกได้ การดำเนินโครงการดังกล่าวจะเปลี่ยนเศรษฐศาสตร์ของไปในทันทีและสิ้นเชิง การเดินทางในอวกาศ ค่าใช้จ่ายในการส่งสินค้าขึ้นสู่วงโคจรจะลดลง 10,000 เท่าทันที การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่อาจเรียกได้ว่าเป็นอย่างอื่นนอกจากการปฏิวัติ

ทุกวันนี้ การขนส่งสินค้าหนึ่งปอนด์ขึ้นสู่วงโคจรโลกต่ำมีค่าใช้จ่ายอย่างน้อย 10,000 ดอลลาร์ ดังนั้น เที่ยวบินแต่ละเที่ยวจึงมีค่าใช้จ่ายประมาณ 700 ล้านดอลลาร์ ลิฟต์อวกาศจะทำให้ต้นทุนการขนส่งลดลงเหลือ 1 ดอลลาร์ต่อปอนด์ การลดต้นทุนอย่างมากของโครงการอวกาศสามารถเปลี่ยนวิธีคิดของเราเกี่ยวกับการเดินทางในอวกาศได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียว คุณก็สามารถขึ้นลิฟต์และขึ้นสู่อวกาศด้วยเงินจำนวนเท่ากันกับค่าตั๋วเครื่องบินได้

แต่ก่อนที่เราจะสร้างลิฟต์อวกาศที่สามารถพาเราขึ้นไปบนท้องฟ้าได้อย่างง่ายดาย เราต้องเอาชนะอุปสรรคที่ร้ายแรงมากเสียก่อน ปัจจุบัน เส้นใยคาร์บอนนาโนทิวบ์ที่ยาวที่สุดที่ผลิตในห้องปฏิบัติการมีความยาวไม่เกิน 15 มม. ลิฟต์อวกาศต้องใช้สายเคเบิลนาโนทิวบ์ยาวหลายพันกิโลเมตร แน่นอนว่าจากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ นี่เป็นปัญหาทางเทคนิคล้วนๆ แต่การแก้ไขเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง และอาจเป็นเรื่องที่ดื้อรั้นและยากลำบาก อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าเราต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าจะเชี่ยวชาญเทคโนโลยีในการผลิตสายเคเบิลยาวจากท่อนาโนคาร์บอน

ปัญหาที่สองคือ โดยพื้นฐานแล้วเนื่องจากการรบกวนด้วยกล้องจุลทรรศน์ในโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอน การได้รับสายเคเบิลยาวอาจเป็นปัญหาโดยทั่วไป Nicola Pugno จาก Politecnico di Turin ประมาณการว่าหากอะตอมหนึ่งในท่อนาโนคาร์บอนอยู่ผิดที่ ความแข็งแรงของท่อจะลดลง 30% ทันที โดยรวมแล้ว ข้อบกพร่องในระดับอะตอมสามารถปล้นสายเคเบิลนาโนทิวบ์ได้ถึง 70% ของความแข็งแรง ในกรณีนี้โหลดที่อนุญาตจะต่ำกว่ากิกะปาสคาลขั้นต่ำโดยที่ไม่สามารถสร้างลิฟต์อวกาศได้

ในความพยายามที่จะกระตุ้นความสนใจของผู้ประกอบการเอกชนในการพัฒนาลิฟต์อวกาศ NASA ได้ประกาศการแข่งขันสองรายการแยกกัน (ยกตัวอย่างการแข่งขัน Ansari X-Prize ซึ่งมีเงินรางวัล 10 ล้านดอลลาร์ การแข่งขันดังกล่าวประสบความสำเร็จในการกระตุ้นความสนใจของนักลงทุนที่กล้าได้กล้าเสียในการสร้างจรวดเชิงพาณิชย์ที่สามารถยกผู้โดยสารขึ้นสู่ขอบสุดของอวกาศ รางวัลที่ประกาศคือ ได้รับในปี 2004 โดยเรือ SpaceShipOne\"การแข่งขัน NASA 7d เรียกว่า Beam Power Challenge และ Tether Challenge

ในการที่จะชนะรางวัลแรก ทีมนักวิจัยจะต้องสร้างอุปกรณ์กลไกที่สามารถยกของที่มีน้ำหนักอย่างน้อย 25 กก. (รวมน้ำหนักของมันเอง) ขึ้นไปบนสายเคเบิล (ห้อยจากบูมของเครน) ด้วยความเร็ว 1 m/s ต่อความสูง 50 ม. งานนี้อาจดูเหมือนง่าย แต่ปัญหาคืออุปกรณ์นี้ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิง แบตเตอรี่ หรือสายไฟ ลิฟต์หุ่นยนต์จะต้องใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ ตัวสะท้อนแสงอาทิตย์ เลเซอร์ หรือรังสีไมโครเวฟ เช่น จากแหล่งพลังงานที่สะดวกต่อการใช้งานในอวกาศ

หากต้องการชนะ Tether Challenge ทีมจะต้องส่งเชือกโยงยาว 2 เมตร โดยแต่ละชิ้นมีน้ำหนักไม่เกิน 2 กรัม นอกจากนี้สายเคเบิลดังกล่าวจะต้องรับน้ำหนักได้มากกว่าตัวอย่างที่ดีที่สุดของปีที่แล้วถึง 50% เป้าหมายของการแข่งขันครั้งนี้คือเพื่อกระตุ้นการวิจัยเพื่อพัฒนาวัสดุน้ำหนักเบาพิเศษที่แข็งแกร่งพอที่จะยืดออกสู่อวกาศได้ 100,000 กม. ผู้ชนะจะได้รับรางวัล 150,000 ดอลลาร์ 40,000 ดอลลาร์ และ 10,000 ดอลลาร์ (เพื่อเน้นย้ำถึงความยากของงาน ในปี 2548 ซึ่งเป็นปีแรกของการแข่งขัน ไม่มีใครได้รับรางวัล)

แน่นอนว่าลิฟต์พื้นที่ทำงานสามารถเปลี่ยนโครงการอวกาศได้อย่างมาก แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน ดังนั้น วิถีโคจรของดาวเทียมในวงโคจรโลกต่ำจึงเคลื่อนตัวสัมพันธ์กับโลกอยู่ตลอดเวลา (เพราะโลกหมุนอยู่ข้างใต้) ซึ่งหมายความว่าเมื่อเวลาผ่านไป ดาวเทียมใดๆ อาจชนกับลิฟต์อวกาศด้วยความเร็ว 8 กม./วินาที นี่จะมากเกินพอที่จะหักสายเคเบิล เพื่อป้องกันภัยพิบัติที่คล้ายคลึงกันในอนาคต จำเป็นต้องจัดเตรียมจรวดขนาดเล็กไว้บนดาวเทียมแต่ละดวงเพื่อให้สามารถข้ามลิฟต์ได้ หรือต้องติดจรวดขนาดเล็กไว้กับตัวเชือกเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ออกจากเส้นทางของดาวเทียมได้ .

ในเวลาเดียวกันการชนกับอุกกาบาตขนาดเล็กอาจกลายเป็นปัญหาได้ - หลังจากนั้นลิฟต์อวกาศจะลอยสูงขึ้นไปไกลกว่าชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะปกป้องเราจากอุกกาบาต เนื่องจากไม่สามารถคาดเดาการชนดังกล่าวได้ ลิฟต์อวกาศจึงต้องติดตั้งระบบป้องกันเพิ่มเติม และอาจถึงขั้นมีระบบสำรองข้อมูลที่ไม่ปลอดภัยด้วยซ้ำ ปรากฏการณ์บรรยากาศ เช่น พายุเฮอริเคน คลื่นยักษ์ และพายุ ก็สามารถก่อให้เกิดปัญหาได้เช่นกัน

ในศตวรรษที่ 21 ลิฟต์ไม่ได้เป็นเพียงกลไกที่ยกสิ่งของขึ้นที่สูงระดับหนึ่งอีกต่อไป ด้วยความเร็วและความสามารถในการรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น ลิฟต์จึงกลายเป็นยานพาหนะมากขึ้น

ตัวอย่างเช่น เราสามารถนำเสนอบริษัทรถยนต์ยักษ์ใหญ่จากประเทศญี่ปุ่นอย่างมิตซูบิชิ วิศวกรของบริษัทได้พัฒนาลิฟต์ที่สามารถลอยขึ้นด้วยความเร็ว 60 กม./ชม. แต่อย่างที่คุณเห็นในตอนนี้ นี่ไม่ใช่ขีดจำกัด

แน่นอนว่าลิฟต์ดังกล่าวได้รับการออกแบบมาสำหรับอาคารที่สูงที่สุดในโลกนั่นคือตึกระฟ้า และไม่สำคัญว่าอาคารจะตั้งอยู่ในประเทศใด สิ่งสำคัญคือลิฟต์ใช้งานได้ คุณจะเลี้ยงคนให้สูง 50 ชั้นได้อย่างไร? แล้วตอน 100 ล่ะ? หากอัตราการไต่ขึ้นเท่าเดิม เวลาจะไหลอย่างช้าๆ อย่างเหลือเชื่อ ดังนั้นความจุของลิฟต์จึงเพิ่มขึ้นทุกวัน

สิ่งที่ดีที่สุดในเรื่องนี้คือญี่ปุ่น หลังจากการไตร่ตรองแล้ว บริษัท Obayashi ก็ประกาศว่าตึกระฟ้ายังห่างไกลจากขีดจำกัด วิศวกรของบริษัทกำลังสร้างลิฟต์ขึ้นสู่อวกาศ เวลาในการสร้าง: ประมาณ 40 ปี เป็นไปได้มากว่าภายในปี 2593 การก่อสร้างอันยิ่งใหญ่จะแล้วเสร็จ

มีการวางแผนที่จะทำให้ห้องโดยสารลิฟต์กว้างขวางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อยกคนได้หลายสิบคน ผู้คนจะลุกขึ้นมาจนกว่าจะพบว่าตัวเองอยู่ในอวกาศ ในทางเทคโนโลยีสิ่งนี้เป็นไปได้ ท้ายที่สุดแล้ว วิศวกรจากญี่ปุ่นได้พัฒนาสายเคเบิลพิเศษที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอน วัสดุนี้มีความแข็งแรงและทนทานมากกว่าเหล็กที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกเกือบสองเท่าคุณสามารถรับชมสารคดีเกี่ยวกับสิ่งนี้ทางออนไลน์ ยิ่งไปกว่านั้น ลิฟต์จะเพิ่มขึ้นด้วยความเร็ว 200 กม./ชม. ซึ่งหมายถึงจะสูงถึง 36,000 กิโลเมตรในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์

เป็นการยากที่จะบอกว่าใครจะจัดสรรเงินสำหรับโครงการดังกล่าว ท้ายที่สุดแล้ว การพัฒนาลิฟต์อวกาศดำเนินไปเป็นเวลาหลายปี โดยเริ่มจากทฤษฎีเกี่ยวกับเรื่องนี้เมื่อต้นศตวรรษที่ 20

โดยปกติแล้วโครงการที่มีความทะเยอทะยานดังกล่าวจะถูกยึดครองโดยพนักงานของ NASA แต่ตอนนี้พวกเขาก็เหมือนกับสหรัฐอเมริกาโดยรวมที่มีปัญหาใหญ่ในด้านเศรษฐกิจ

ญี่ปุ่นจะสามารถดึงโครงการขนาดใหญ่ดังกล่าวออกมาได้หรือไม่? จะสามารถจ่ายเองและทำกำไรได้จริงหรือไม่? เราจะไม่สามารถตอบคำถามเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตาม การที่ชาวญี่ปุ่นคิดล่วงหน้าหลายทศวรรษล่วงหน้านั้นเตือนเราอีกครั้งว่าการวางแผนไม่ใช่คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของความคิดของรัสเซีย

ตราบใดที่วิทยาศาสตร์ได้รับความนิยมในญี่ปุ่นด้วยวิธีนี้ ก็ไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับภาคเทคโนโลยีซึ่งเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการตลาดและเศรษฐศาสตร์ ซึ่งในทางกลับกันจะหล่อเลี้ยงวิทยาศาสตร์

ญี่ปุ่นจะสร้างลิฟต์ขึ้นสู่อวกาศภายในปี 2593

อุปกรณ์นี้จะสามารถส่งคนและสินค้าไปยังสถานีอวกาศได้ซึ่งจะปรากฏในอนาคตด้วย

บริษัทโอบายาชิของญี่ปุ่นประกาศแผนการสร้างลิฟต์ขึ้นสู่อวกาศภายในปี 2593 ญี่ปุ่นให้คำมั่นว่าจะสามารถขึ้นไปที่ระดับความสูง 60,000 ไมล์และขนส่งผู้คนและสินค้าไปยังสถานีอวกาศซึ่งจะปรากฏในอนาคตอันไกลโพ้นเช่นกัน รายงานข่าวเอบีซี

ผู้สร้างยังรับประกันด้วยว่าลิฟต์ใหม่จะปลอดภัยกว่าและราคาถูกกว่ากระสวยอวกาศ ปัจจุบันการส่งสินค้าหนึ่งกิโลกรัมโดยรถรับส่งมีค่าใช้จ่ายประมาณ 22,000 ดอลลาร์ และอุปกรณ์ไซไฟของ Obayashi จะสามารถขนส่งได้มากถึง 200 กิโลกรัมด้วยเงินเท่ากัน

ฝ่ายบริหารของบริษัทก่อสร้างเชื่อว่าการเกิดขึ้นของระบบขนส่งนี้จะเป็นไปได้เมื่อมีวัสดุนาโนคาร์บอนเกิดขึ้น ตามที่ผู้บริหารของ Obayashi Yoji Ishikawa กล่าวว่าสายเคเบิลลิฟต์จะเป็นท่อนาโนแห่งอนาคตที่แข็งแกร่งกว่าสายเคเบิลที่ทำจากเหล็กถึงร้อยเท่า ขณะนี้เราไม่สามารถสร้างสายเคเบิลยาวได้ เขากล่าวเสริมว่าเรายังสามารถสร้างท่อนาโนขนาด 3 เซนติเมตรได้ แต่ภายในปี 2573 เราจะประสบความสำเร็จ โดยลิฟต์ดังกล่าวจะสามารถส่งผู้คนไปยังสถานีอวกาศได้มากถึง 30 คนภายในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์

Obayashi เชื่อว่าลิฟต์จะปฏิวัติการเดินทางในอวกาศ บริษัทให้นักศึกษาจากมหาวิทยาลัยทุกแห่งในญี่ปุ่นมาทำงานในโครงการนี้ เธอยังหวังที่จะร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ต่างชาติด้วย

ลิฟต์ของญี่ปุ่นถือเป็นหนึ่งในลิฟต์ที่ดีที่สุดในโลก บริษัทญี่ปุ่นแห่งหนึ่งกำลังพัฒนาลิฟต์ที่เร็วที่สุดในโลกเช่นกัน ฮิตาชิจะมอบให้กับหนึ่งในตึกระฟ้าของจีน ลิฟต์ตัวนี้จะสามารถทำความเร็วได้ถึง 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และมีความสูงถึง 440 เมตร ซึ่งก็คือการขึ้นไปถึงชั้นที่ 95

ประมาณห้าสิบปีที่แล้ว ผู้คนเชื่อว่าตามเวลาของเรา เที่ยวบินอวกาศจะเข้าถึงได้พอๆ กับการเดินทางด้วยระบบขนส่งสาธารณะในสมัยก่อน น่าเสียดายที่ความหวังเหล่านี้ไม่เป็นจริง แต่บางทีในปี 2050 อาจเป็นไปได้ที่จะขึ้นสู่อวกาศด้วยลิฟต์ - แนวคิดของยานพาหนะนี้นำเสนอโดย บริษัท Obayashi Corporation ของญี่ปุ่น

ลิฟต์แตกต่าง! มีลิฟต์ธรรมดา มีลิฟต์ในห้องน้ำ มีลิฟต์ภายในตู้ปลา และบริษัท Obayashi Corporation สัญญาว่าจะเปิดตัวลิฟต์ขึ้นสู่อวกาศในอีกไม่กี่ทศวรรษ! ในความเป็นจริง กลุ่มวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์หลายแห่งทั่วโลก ซึ่งอยู่ภายใต้การดูแลขององค์การอวกาศ NASA มีส่วนร่วมในการสร้างเทคโนโลยีดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ตามที่ชาวญี่ปุ่นระบุ กระบวนการนี้เกิดขึ้นช้ามาก ดังนั้น Obayashi Corporation จึงตัดสินใจพัฒนาลิฟต์อวกาศอย่างอิสระ

ความสำเร็จหลักของการแข่งขันของ NASA คือพวกเขาพิสูจน์ความเป็นไปได้ในการสร้างลิฟต์อวกาศ Obayashi Corporation สัญญาว่าจะเปิดตัวยานพาหนะที่ไม่ธรรมดาคันนี้ภายในปี 2050!

ลิฟต์ตัวนี้จะพาจากโลกไปยังสถานีอวกาศซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 36,000 กิโลเมตร แต่ความยาวของสายเคเบิลจะอยู่ที่ 96,000 กิโลเมตร นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อสร้างเครื่องถ่วงวงโคจร ในอนาคตสามารถนำไปใช้ขยายเส้นทางลิฟต์ได้

ข่าว นักวิทยาศาสตร์พร้อมสร้างลิฟต์เพชรขึ้นสู่อวกาศคุณสามารถอ่านบนโทรศัพท์, iPad, iPhone และ Android และอุปกรณ์อื่นๆ

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนียได้ค้นพบวิธีสร้างนาโนเธรดเพชรบางเฉียบซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการยกลิฟต์อวกาศขึ้นสู่ดวงจันทร์ ผู้เชี่ยวชาญได้เสนอแนะก่อนหน้านี้ว่าไดมอนด์นาโนเธรดอาจเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับการสร้างสายเคเบิลสำหรับลิฟต์ขึ้นสู่อวกาศ

ทีมงานที่นำโดยศาสตราจารย์วิชาเคมี John Bedding ได้ทดลองโมเลกุลเบนซีนที่แยกออกมาเพื่อสลับวงจรแรงดันในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลว ผู้เชี่ยวชาญประหลาดใจกับผลลัพธ์ที่ได้ เมื่ออะตอมของคาร์บอนรวมตัวกันเป็นสายโซ่ที่เป็นระเบียบและสร้างขึ้นอย่างประณีต นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างนาโนเธรดที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ถึง 20,000 เท่า อย่างไรก็ตาม โซ่เพชรอาจเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก

เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมงานจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีควีนส์แลนด์ในออสเตรเลียได้จำลองเค้าโครงของนาโนเธรดเพชรโดยใช้การศึกษาพลศาสตร์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ นักฟิสิกส์ได้ข้อสรุปว่าวัสดุดังกล่าวมีความยืดหยุ่นในอนาคตมากกว่าที่คิดไว้มากหากเลือกโครงสร้างโมเลกุลอย่างถูกต้อง

นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าการยืดด้ายเพชรออกไปอาจทำให้วัสดุที่ได้นั้นเปราะมากในที่สุด แต่การวิจัยได้พิสูจน์แล้วว่าตรงกันข้าม ดังนั้นเส้นใยนาโนคาร์บอนจึงมีโอกาสสูงที่จะนำไปใช้ในอวกาศ รวมทั้งใช้เป็นสายเคเบิลสำหรับลิฟต์ไปยังดวงจันทร์ ซึ่งแนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกในปี พ.ศ. 2438

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

นักเดินทางข้ามเวลา

โรงแรมสเปซ นอติลุส

สหภาพยุโรป. คำทำนายสำเร็จแล้ว

โกดังใต้น้ำ

พีระมิดแห่ง Pepi I

พื้นที่ระหว่างดาชูร์และกลุ่มพีระมิดหลักของซัคคารา โดยทั่วไปเรียกว่าซัคคาราใต้ ปิรามิดมีอยู่สองกลุ่มที่นี่ กลุ่มหนึ่ง...

นักบุญลอว์เรนซ์แห่งเชอร์นิกอฟเกี่ยวกับการสิ้นสุดของยุคสมัยและมารที่กำลังจะมาถึง เอโนคและเอลียาห์

พระ Lavrentiy แห่ง Chernigov เตือนว่ารัชสมัยของกลุ่มต่อต้านพระเจ้าจะนำหน้าด้วยการโหวตและการสำรวจสำมะโนประชากรทั่วโลก: “จะมีเวลาหนึ่งที่พวกเขาจะไปและ...

Solar Walk - โมเดล 3 มิติของระบบสุริยะ

Solar Walk - รุ่น 3D Solar System เป็นโมเดล 3 มิติของระบบสุริยะที่ให้คุณเคลื่อนที่ไปในอวกาศและ...

ทะเลอาซอฟ

อ่างเก็บน้ำอันเป็นเอกลักษณ์พร้อมน้ำไอโอดีนเพื่อการบำบัดแห่งนี้ มีอายุนับล้านปี บางทีอาจถึงเวลาทำความรู้จักเขาให้มากขึ้น มีความลับอะไร...