Kaip Veiks Kosminiai Liftai

{h1}

Kosminiai liftai paaiškinti šiame straipsnyje. Sužinokite apie kosminius liftus.

Kai 1981 m. Balandžio 12 d. Iš Kennedy kosmoso centro, esančio Kolumbijos valstijoje, kosminis laivas pakilo į orlaivį, kuriame buvo vykdoma pirmoji kosminė erdvėlaivio misija, svajonė apie daugkartinio naudojimo kosminį laivą buvo įgyvendinta. Nuo to laiko NASA pradėjo daugiau nei 100 misijų, tačiau kosminių misijų kaina mažai pasikeitė. Nesvarbu, ar tai būtų kosmoso ar vienkartinis Rusijos erdvėlaivis, paleidimo kaina yra maždaug 10 000 USD už svarą (22 000 USD už kg).

Kuriama nauja kosminio transporto sistema galėtų paversti keliones į Geostacionarią Žemės orbitą (GEO) kasdieniu įvykiu ir pakeisti pasaulio ekonomiką.

Kosminis liftas pagamintas iš anglies nanovamzdelių kompozicinė juosta pritvirtintas prie atviroje jūroje esančios platformos, kosmose driektųsi maža maždaug 62 000 mylių (100 000 km) atsvara. Tada prie juostos pritvirtinti mechaniniai keltuvai liptų ant juostos, gabendami krovinius ir žmones į kosmosą, o kaina būtų tik apie 100 USD – 400 USD už svarą (220–880 USD už kg).

Šiame straipsnyje apžvelgsime, kaip kosminio lifto idėja pasitraukė iš mokslinės fantastikos ir į realybę.

Kosminis lifto kaspinas

Atsvara, esanti kosminio lifto gale, išlaikys anglies ir nanovamzdelių juostelės įtemptą.

Atsvara, esanti kosminio lifto gale, išlaikys anglies ir nanovamzdelių juostelės įtemptą.

Norėdami geriau suprasti kosminio lifto sąvoką, pagalvokite apie žaidimo virbalą, kurio virvė viename gale pritvirtinta prie stulpo, o kitame - prie rutulio. Pagal šią analogiją lynas yra anglies nanovamzdelių kompozicinė juosta, polius yra Žemė, o rutulys yra atsvara. Dabar įsivaizduokite, kad rutulys yra dedamas į amžiną sukimąsi aplink stulpelį taip greitai, kad virvė laikosi įtempta. Tai yra bendra kosminio lifto idėja. Priešprieša sukasi aplink Žemę, laikydama trosą tiesia ir leisdama keltuvams su robotu važiuoti aukštyn ir žemyn.

Pagal „LiftPort“ pasiūlytą projektą, kosminio lifto aukštis būtų maždaug 62 000 mylių (100 000 km). „LiftPort“ yra viena iš keleto kompanijų, kuriančių kosminio lifto ar jo komponentų planus. Komandos iš viso pasaulio ketina varžytis dėl 400 000 USD pirmosios premijos Kosminių liftų žaidynėse X Prize Cup 2006 m. Spalio mėn. Las Cruces mieste, Naujojoje Meksikoje.

Lifto centre bus anglies nanovamzdelių kompozicinė juostelė, kurios plotis yra vos keli centimetrai ir beveik tokia pat plona kaip popieriaus lapas. Anglies nanovamzdeliai, aptikti 1991 m., Mokslininkus verčia manyti, kad galėtų būti pastatytas kosminis liftas. Bradley Edwardso iš „Spaceward Foundation“ teigimu, „Anksčiau materialūs iššūkiai buvo per dideli. Bet dabar mes artėjame prie pažangų kurdami anglies nanovamzdelius ir statydami mašinas, kurios gali išstumti daugybę medžiagų, reikalingų sukurti juostelė, kuri bus ištempta į kosmosą “[ref].

Kaip veiks kosminiai liftai: kosminiai

Pagal kai kuriuos ankstyvuosius planus atsvaros statybinės medžiagos bus naudojamos.

Anglies nanovamzdeliai gali būti tokie 100 kartų stipresnis nei plienas ir yra toks pat lankstus kaip plastikas. Anglies nanovamzdelių stiprumas kyla iš jų unikalios struktūros, kuri primena futbolo kamuolius. Kai mokslininkai sugebės pagaminti pluoštus iš anglies nanovamzdelių, bus galima sukurti siūlus, kurie sudarys juostą kosminiam liftui. Anksčiau turimos medžiagos buvo per silpnos arba nelanksčios, kad suformuotų juostelę, ir jos būtų lengvai sulaužytos.

„Jie turi labai aukštą elastingumo modulį, o jų tempiamasis stipris yra tikrai didelis, ir tai viskas rodo į medžiagą, kurią, teoriškai, kosminį liftą reikėtų palyginti lengvai pastatyti“, - teigė Tomas Nugentas, „LiftPort Group“ tyrimų direktorius.

Juostą galima pastatyti dviem būdais:

  • Ilgi anglies nanovamzdeliai - kelių metrų ilgio ar ilgesni - būtų susukti į struktūrą, primenančią virvę. Nuo 2005 m. Ilgiausi nanovamzdeliai vis dar yra tik kelių centimetrų ilgio.
  • Trumpesni nanovamzdeliai galėtų būti dedami į polimero matricą. Dabartiniai polimerai mažai jungiasi prie anglies nanovamzdelių, dėl to matrica atitraukiama nuo nanovamzdelių, kai ji yra veikiama.

Sukūrus ilgą nanovamzdelių juostelę, jis bus suvyniotas į ritę, kuri būtų paleista į orbitą. Kai erdvėlaivis, gabenantis ritę, pasieks tam tikrą aukštį, galbūt Žemos Žemės orbitą, jis pradėtų nusileisti, nuleisdamas juostelę atgal į Žemę. Tuo pačiu metu ritė toliau judėtų į didesnį aukštį. Kai juostelė bus nuleista į Žemės atmosferą, ji bus sugauta, o tada nuleista ir pritvirtinta prie mobilios platformos vandenyne.

Juosta bus tarsi geležinkelio kelio į kosmosą vikšrai. Tada mechaniniai keltuvai bus naudojami lipti kaspinu į kosmosą.

Kaip kosminis liftas išmatuojamas

Jei juostelė bus pastatyta, juostelė reprezentuos šiuolaikinio pasaulio stebuklą ir bus aukščiausia kada nors pastatyta konstrukcija. Apsvarstykite, kad aukščiausias laisvai stovintis bokštas 2005 m. Yra CN bokštas, kurios aukštis viršija Torontą, Kanadą, 1 815 pėdų (553,34 metro). Kosminis liftas būtų 180 720 kartų aukštesnis nei CN bokštas!

62 000 mylių (100 000 km) ilgio kosminis liftas pakiltų kur kas aukščiau vidutinio orlaivio orlaivio orbitos aukščio (115–400 mylių / 185–643 km). Tiesą sakant, tai prilygtų beveik ketvirtadaliui atstumo iki Mėnulio, kuris skrieja aplink Žemę 237 674 mylių (382 500 km).

Važiavimas kosminiu liftu į viršų

Alpinistai kiekviename keltuvo gale suvynios juostelę maždaug 200 mylių per valandą greičiu.

Alpinistai kiekviename keltuvo gale suvynios juostelę maždaug 200 mylių per valandą greičiu.

Nors juostelė vis dar yra koncepcinis komponentas, visi kiti kosminio lifto elementai gali būti sukurti naudojant žinomą technologiją, įskaitant robotas keltuvas, inkaro stotis ir galinių spindulių sistema. Kai juosta bus pagaminta, kiti komponentai bus beveik paruošti paleidimui maždaug 2018 m.

Keltuvas

Robotas keltuvas naudos juostą, kad nukreiptų jos pakilimą į kosmosą. Keltuvo traukos protektoriaus ritinėliai prisitvirtintų prie juostos ir perrištų juostelę, kad keltuvas galėtų pakilti į liftą.

Inkaro stotis

Kosminis liftas bus kilęs iš pusiaujo Ramiajame vandenyne esančios mobiliosios platformos, kuri juostelę pritvirtins prie Žemės.

Atsvaras

Juostos viršuje bus sunkus atsvara. Ankstyvieji kosminio lifto planai apėmė asteroido gaudymą ir jo naudojimą kaip atsvarą. Tačiau naujesni planai, tokie kaip „LiftPort“ ir Mokslinių tyrimų institutas (ISR), apima žmogaus sukurtos atsvaros naudojimą. Tiesą sakant, atsvaras gali būti surinktas iš įrangos, naudojamos juostai pastatyti, įskaitant erdvėlaivį, kuris naudojamas jam paleisti.

Galia

Keltuvas bus maitinamas iš a laisvųjų elektronų lazerių sistema esančioje inkaro stotyje arba šalia jos. Lazeris spinduliuos 2,4 megavatų galios fotoelementus, galbūt pagamintus iš „Gallium Arsenide“ (GaAs), pritvirtintus prie keltuvo, kuris tada konvertuos tą energiją į elektrą, kad ji būtų naudojama įprastiems, niobio-magneto DC varikliams, remiantis ISR.

Pradėję eksploatuoti keltuvai beveik kiekvieną dieną galėtų lipti į kosminį liftą. Sunkvežimių dydis bus nuo penkių tonų, iš pradžių, iki 20 tonų. 20 tonų keltuvas galės pervežti net 13 tonų naudingo krovinio ir turėti 900 kubinių metrų vietos. Keltuvai gabens krovinius, pradedant nuo palydovų ir baigiant saulės energija varomais skydais, o galiausiai žmonės juostelę pakeldami maždaug 118 mylių per valandą greičiu (190 km / val.).

Kosminio lifto priežiūra

Kosminio lifto juosta bus pritvirtinta prie mobiliosios platformos pusiaujo Ramiajame vandenyne. Kaip sistemos, padedančios liftui išvengti orbitos nuolaužų, dalį, mobilioji platforma gali būti išdėstyta perkeliant į kitą vietą.

Kosminio lifto juosta bus pritvirtinta prie mobiliosios platformos pusiaujo Ramiajame vandenyne. Kaip sistemos, padedančios liftui išvengti orbitos nuolaužų, dalį, mobilioji platforma gali būti išdėstyta perkeliant į kitą vietą.

100 000 km atstumu kosminis liftas bus apsaugotas nuo daugelio pavojų, įskaitant orą, kosmoso šiukšles ir teroristus. Planams judant į priekį kuriant kosminį liftą, kūrėjai svarsto šią riziką ir būdus jai įveikti. Tiesą sakant, norėdami įsitikinti, kad visada yra eksploatuojamas kosminis liftas, kūrėjai planuoja pastatyti kelis kosminius liftus. Kiekvienas iš jų bus pigesnis nei ankstesnis. Pirmasis kosminis liftas tarnaus kaip platforma, iš kurios bus galima statyti papildomus kosminius liftus. Tai darydami, kūrėjai užtikrina, kad net jei vienas kosminis liftas susidurs su problemomis, kiti gali ir toliau kelti naudingus krovinius į kosmosą.

Venkite kosminių šiukšlių

Kaip ir kosminėje stotyje ar šaudykloje, kosminiame lifte reikės sugebėjimo išvengti orbitos objektų, tokių kaip šiukšlės ir palydovai. Inkaro platforma dirbs aktyvus vengimas apsaugoti kosminį liftą nuo tokių objektų. Šiuo metu Šiaurės Amerikos aviacijos ir gynybos vadovybė (NORAD) seka didesnius nei 10 cm (3,9 colio) objektus. Norint apsaugoti kosminį liftą, reikia orbitos nuolaužų sekimo sistemos, kuri galėtų aptikti maždaug 1 cm (0,39 colio) dydžio objektus. Ši technologija šiuo metu kuriama kitiems kosmoso projektams.

„Mūsų planai yra pritvirtinti juostelę prie mobilios platformos vandenyne“, - sakė Tomas Nugentas iš „LiftPort“. "Iš tikrųjų galite perkelti savo inkarą, kad ištrauktumėte juostelę iš palydovų."

Repetuojantys išpuoliai

Kosminė lifto izoliuota vieta bus didžiausias veiksnys, mažinantis teroristinių išpuolių riziką. Pavyzdžiui, pirmasis inkaras bus pusiaujo Ramiajame vandenyne, 404 mylių (650 km) atstumu nuo bet kokių oro ar laivybos takų, teigia „LiftPort“. Bet kokią ataką gali pasiekti tik nedidelė kosminio lifto dalis, kuri yra ne mažiau kaip 9,3 mylios (15 km). Be to, kosminis liftas bus vertingas pasaulinis išteklius ir greičiausiai bus apsaugotas JAV ir kitų užsienio karinių pajėgų.

Kosminio lifto poveikis

Menininko saulės vaizdo koncepcija.

Menininko saulės vaizdo koncepcija.

Galimas kosminio lifto poveikis pasauliui yra palyginimas su kitu dideliu laimėjimu transporto srityje - JAV tarpžemyniniu geležinkeliu. 1869 m. Utenos mieste Promontory pastatytas tarpžemyninis geležinkelis pirmą kartą sujungė šalies rytinę ir vakarinę pakrantes ir aplenkė Amerikos vakarus. Kelionės visureigiais buvo sumažintos nuo mėnesių iki dienų. Tai taip pat atvėrė naujas rinkas ir sukūrė visiškai naujas pramonės šakas. Iki 1893 m. JAV buvo penki tarpžemyniniai geležinkeliai.

Kosminio lifto idėja turi daug tų pačių elementų, kaip ir tarpžemyninis geležinkelis. Kosminis liftas užmegztų nuolatinį ryšį tarp žemės ir kosmoso, kuris niekada neužsidarytų. Nors kelionė į kosmosą nebūtų greitesnė, kelionės į kosmosą taptų dažnesnės ir atvertų erdvę naujai vystymosi erai. Ko gero, didžiausias kosminio lifto idėją skatinantis veiksnys yra tas, kad jis žymiai sumažintų krovinių išleidimo į kosmosą kainą. Nors keltuvai yra lėtesni nei chemiškai varomas kosminis krautuvas, keltuvai sumažina paleidimo išlaidas nuo 10 000 USD iki 20 000 USD už svarą, iki maždaug 400 USD už svarą.

Remiantis knygos „Kosminis liftas, NIAC II fazės galutinė ataskaita“ autoriumi Bradley Edwardsu, remiantis dabartiniais skaičiavimais, kosminio lifto pastatymo kaina siekia 6 milijardus dolerių, o teisinės ir reguliavimo išlaidos - 4 milijardus dolerių. (Edwardsas taip pat yra dr. Bradley Carl Edwards, „Carbon Designs“ prezidentas ir įkūrėjas.) Palyginimui, 1971 m. Buvo prognozuojama, kad kosminės erdvėlaivių programos kaina bus 5,2 milijardo JAV dolerių, tačiau galiausiai ji kainuos 19,5 milijardo dolerių. Be to, kiekvienas skrydis į kosmosą kainuoja 500 milijonų dolerių, tai yra daugiau nei 50 kartų daugiau, nei apskaičiuota pradiniame skaičiavime.

Kosminis liftas galėtų pakeisti kosminį šaudyklą kaip pagrindinę kosminę transporto priemonę ir būti naudojamas palydovų dislokavimui, gynybai, turizmui ir tolimesniems tyrimams. Į pastarąjį tašką erdvėlaivis užliptų per lifto juostelę ir paskui nusileistų link savo pagrindinio taikinio vieną kartą kosmose. Tokio tipo paleidimui prireiks mažiau degalų, nei paprastai reikia norint išbristi iš Žemės atmosferos. Kai kurie dizaineriai taip pat mano, kad kosminiai liftai galėtų būti statomi kitose planetose, įskaitant Marsą.

NASA trejus metus finansavo Dr. Edwardso tyrimus. Tačiau 2005 m. Ji skyrė tik 28 milijonus dolerių bendrovėms, tyrinėjančioms kosminį liftą. Nors jis vis dar labai domisi projektu, kol kas jis mieliau sėdėtų vietoje ir lauktų konkretesnių pokyčių.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie kosminius liftus ir susijusias temas, peržiūrėkite nuorodas kitame puslapyje.

Technologijos išbandymas

2006 m. Vasario mėn. „LiftPort“ grupė paskelbė, kad sėkmingai sukūrė platformą, naudojančią aukšto aukščio balionus. Šie balionai šešias valandas palaikė platformą mylia ore.

„LiftPort“ planuoja parduoti platformą, pavadintą HALE (High Altitude Long Endurance), kaip apsaugos kamerų, mobiliųjų telefonų ir radijo perdavimo stotį. [ref].

Šaltiniai

  • Greitasis pakėlimas į žvaigždes: CNN International - 2006 m. Rugsėjo 18 d. //Edition.cnn.com/2006/TECH/space/09/18/space.elevator/
  • Kosminis liftas: NIAC II fazės galutinė ataskaita //liftport.com/files/521Edwards.pdf
  • „LiftPort“ grupė//liftport.com/
  • Mokslinių tyrimų institutas//isr.us/SEHome.asp
  • Konkursas „Liftas 2010“//elevator2010.org/site/competition.html
  • „Highlift“ sistemos//americanantigravity.com/highlift.html
  • Keltuvas į dangų, IEEE spektras//spectrum.ieee.org/WEBONLY/publicfeature/aug05/0805spac.html


Vaizdo Papildas: Техносфера или биосфера. Наше настоящее и далёкое будущее.




Tyrimas


Sraigtasparnis Ieško Paslėptų Drebėjimų
Sraigtasparnis Ieško Paslėptų Drebėjimų

Mažytis, Prieš 99 Milijonus Metų Gintarą Sugadinęs Vabalas Atskleidžia, Kaip Pasislinko Žemynai
Mažytis, Prieš 99 Milijonus Metų Gintarą Sugadinęs Vabalas Atskleidžia, Kaip Pasislinko Žemynai

Mokslas Naujienos


Minėtas Finansavimas Kelia Gyvybės Kibirkštį „Tesla“ Senojoje Laboratorijoje
Minėtas Finansavimas Kelia Gyvybės Kibirkštį „Tesla“ Senojoje Laboratorijoje

Tualetinio Popieriaus Galia: Kaip Naudojamas Vonios Audinys („Yuck“) Gali Generuoti Elektrą
Tualetinio Popieriaus Galia: Kaip Naudojamas Vonios Audinys („Yuck“) Gali Generuoti Elektrą

Ar Grojimas Muzikos Instrumentu Yra Naudingas Jūsų Sveikatai?
Ar Grojimas Muzikos Instrumentu Yra Naudingas Jūsų Sveikatai?

Masada: Zealotų Tvirtovė
Masada: Zealotų Tvirtovė

Ką Daryti, Jei Sietle Įvyks 9,0 Balų Žemės Drebėjimas?
Ką Daryti, Jei Sietle Įvyks 9,0 Balų Žemės Drebėjimas?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com