Kosmoselift on kavandatav transpordisüsteem, mis ühendab Maa pinna kosmosega. Lift võimaldaks sõidukitel liikuda orbiidile või kosmosesse ilma rakette kasutamata. Kuigi liftireisid ei oleks kiiremad kui raketireisid, oleks see palju odavam ja seda saaks pidevalt kasutada lasti ja võib-olla ka reisijate veoks.
Konstantin Tsiolkovsky kirjeldas kosmoselifti esmakordselt 1895. aastal. Tsiolkovksy tegi ettepaneku ehitada torn pinnalt geostatsionaarsele orbiidile, tehes sisuliselt uskumatult kõrge hoone. Tema idee probleem oli see, et struktuur purustatakse kogu sellest kõrgema kaaluga. Kaasaegsed ruumitõstukite kontseptsioonid põhinevad erineval põhimõttel - pingel. Lift ehitataks kaabli abil, mis on kinnitatud ühes otsas Maa pinnale ja teises otsas, geostatsionaarse orbiidi kohal (35 786 km). Gravitatsioon tõmbaks kaabli alla, samal ajal kui tsentrifugaaljõud orbiidilt vastukaalust tõmbuks ülespoole. Vastandlikud jõud vähendaksid lifti stressi võrreldes torni ehitamisega kosmosesse.
Kuigi tavaline lift kasutab platvormi üles ja alla tõmbamiseks liikuvaid kaableid, toetub kosmoselift seadmetele, mida nimetatakse roomajateks, ronijateks või tõstjateks, mis liiguvad mööda statsionaarset kaablit või linti. Teisisõnu, lift liiguks kaabli peal. Mitmed ronijad peaksid sõitma mõlemas suunas, et kompenseerida coriolise jõu vibratsiooni, mis toimib nende liikumisel.
Kosmoselifti osad
Lifti seadistus oleks midagi sellist: massiivne jaam, püütud asteroid või ronijate rühm paigutataks kõrgemale kui geostatsionaarne orbiit. Kuna pinge kaablil oleks orbitaalasendis maksimumis, oleks kaabel seal kõige paksem, kitsenedes Maa pinna poole. Tõenäoliselt kasutatakse kaablit kosmosest või ehitatakse mitmes sektsioonis, liikudes alla Maale. Ronijad liiguksid rullidel kaablit üles ja alla, mida hoiab paigal hõõrdumine. Energiat saab anda olemasoleva tehnoloogia abil, nagu traadita energia ülekanne, päikeseenergia ja/või salvestatud tuumaenergia. Ühenduspunkt pinnal võib olla liikuv platvorm ookeanis, pakkudes liftile turvalisust ja paindlikkust takistuste vältimiseks.
Kosmoseliftiga sõitmine ei oleks kiire! Reisiaeg ühest otsast teise oleks mitu päeva kuni kuu. Kauguse perspektiivi panemiseks, kui ronija liiguks kiirusega 300 km/h (190 mph), kuluks geosünkroonseorbiidini jõudmiseks viis päeva. Kuna ronijad peavad töötama koos teistega kaablis, et muuta see stabiilseks, oleks see tõenäoliselt palju aeglasem.
Väljakutsed, mida tuleb veel ületada
Suurim takistus kosmoselifti ehitamisel on piisavalt suure tõmbetugevuse ja elastsusega materjali puudumine ning piisavalt madal tihedus kaabli või lindi ehitamiseks. Seni on kaabli tugevaimad materjalid teemantnanoteed (esmakordselt sünteesitud 2014. aastal) või süsiniknanotubulad. Neid materjale ei ole veel sünteesitud piisava pikkuse või tõmbetugevuse ja tiheduse suhtega. Süsinik- või teemantnanotorudes süsinikuaatomeid ühendavad kovalentsed keemilised sidemed taluvad nii palju stressi ainult enne lahtipakkimist või tükkideks rebimist. Teadlased arvutavad tüve, mida sidemed võivad toetada, kinnitades, et kuigi ühel päeval võib olla võimalik ehitada lint, mis on piisavalt pikk, et ulatuda Maast geostatsionaarsele orbiidile, ei suudaks see säilitada täiendavat stressi keskkonnast, vibratsioonidest ja ronijatest.
Vibratsioon ja wobble on tõsised kaalutlused. Kaabel oleks vastuvõtlik päikesetuule survele, harmoonikale (st nagu tõeliselt pikk viiulistring), välgulöökidele ja Coriolise jõust. Üks lahendus oleks kontrollida roomikide liikumist, et kompenseerida mõningaid mõjusid.
Teine probleem on see, et geostatsionaarse orbiidi ja Maa pinna vaheline ruum on täis kosmoserämpsu ja prahti. Lahendused hõlmavad Maa-lähedase ruumi puhastamist või orbitaalvastukaalu muutmist takistuste kõrvaldamiseks.
Muud küsimused hõlmavad korrosiooni, mikrometeoriidi mõju ja Van Alleni kiirgusvööde mõju (probleem nii materjalide kui ka organismide jaoks).
Korduskasutatavate rakettide arendamisega kaasnevate väljakutsete ulatus, nagu need, mille on välja töötanud SpaceX, on vähendanud huvi kosmoseliftide vastu, kuid see ei tähenda, et lifti idee on surnud.
Kosmoseliftid ei ole ainult Maale
Maa-põhise kosmoselifti jaoks sobivat materjali ei ole veel välja töötatud, kuid olemasolevad materjalid on piisavalt tugevad, et toetada kosmoselifti Kuul, teistel kuudel, Marsil või asteroididel. Marsil on umbes kolmandik Maa gravitatsioonist, kuid pöörleb umbes samas tempos, nii et Marsi kosmoselift oleks palju lühem kui Maale ehitatud lift. Lift Marsil peaks tegelema Kuu Phobose madala orbiidiga, mis lõikub regulaarselt Marsi ekvaatoriga. Teisest küljest on kuutõstuki komplikatsiooniks see, et Kuu ei pöörle piisavalt kiiresti, et pakkuda statsionaarset orbiidipunkti. Selle asemel võiks aga kasutada Lagrangia punkte. Kuigi kuutõstuk oleks Kuu lähiküljel 50 000 km pikk ja selle kaugemal küljel isegi pikem, muudab alumine gravitatsioon ehituse teostatavaks. Marsi lift võib pakkuda pidevat transporti väljaspool planeedi gravitatsioonikaevu, samal ajal kui kuutõstukit saab kasutada materjalide saatmiseks Kuust kohta, kuhu Maa kergesti jõuab.
Millal kosmoselift ehitatakse?
Paljud ettevõtted on välja pakkunud kosmosetõstukite plaanid. Teostatavusuuringud näitavad, et lifti ei ehitata enne, kui a) avastatakse materjal, mis võib toetada Maa lifti pinget või b) Kuu või Marsi lifti on vaja. Kuigi on tõenäoline, et tingimused täidetakse 21. sajandil, võib kosmoselifti sõidu lisamine teie ämbrite nimekirja olla ennatlik.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. "How a Space Elevator Would Work." ThoughtCo, Veebr 16, 2021, thoughtco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
