Het lijkt erop dat de ontwikkeling van rakettechnologie de limiet van zijn mogelijkheden nadert, zodat wetenschappers en ingenieurs bezig zijn met de ontwikkeling en het onderzoek van nieuwe methoden om vracht in een lage baan om de aarde en verder te lanceren. Een van de meest veelbelovende is het idee van een "ruimtelift" die in 1895 werd voorgesteld door de Russische wetenschapper Konstantin Tsiolkovsky. Tot voor kort werd aangenomen dat het huidige ontwikkelingsniveau van technologie de implementatie ervan niet toestaat, maar een groep Amerikaanse wetenschappers is het niet eens met deze mening.
Het voorgestelde Tsiolkovsky-project van de "orbitale toren" werd in de jaren zestig ontwikkeld door de Sovjet-ingenieur Yuri Artsutanov. In zijn geschriften stelde hij een structuur voor die was aangepast aan de ervaring die sinds Tsiolkovsky's tijd was opgedaan. Het is opmerkelijk dat Artsutanov zijn artikel "Into Space on an Electric Locomotive" publiceerde bijna een jaar voor de vlucht van Yuri Gagarin. Daarin stelde hij voor om touwen te gebruiken die aan satellieten in een geosynchrone baan om de aarde waren bevestigd om vracht en mensen in een baan om de aarde te brengen. Vrij vliegende touwen (rotovators) draaien dus met de snelheid van de aarde of een ander hemellichaam, wat voor hun spanning zorgt. In dit geval wordt het transport via kabels uitgevoerd met een aanzienlijk lagere versnelling dan bij een raketstart. De roman van de beroemde Britse sciencefictionschrijver Arthur Clarke "Fountains of Paradise" is ook gewijd aan de bouw van de "ruimtelift".
Theoretisch vereist een veel veiligere, goedkopere en betrouwbaardere manier om near-Earth-ruimte voor implementatie te ontwikkelen, allereerst de productie van kabels met een sterkte van meer dan 65 gigapascal (ter vergelijking: de sterkte van staal is 1-5 GPa, silica-vezel is ongeveer 20 GPa). Zelfs ultrasterke koolstofnanobuisjes op basis van grafeen hebben nog niet de vereiste sterkte bereikt (ondanks het feit dat de lengte van bestaande monsters meestal niet meer dan enkele centimeters bedraagt). Een artikel dat door de Amerikaanse onderzoekers Eubanks en Redley voor publicatie is ingediend in Space Policy (het origineel is beschikbaar op arXiv.org) bewijst echter dat de bouw van een ruimtelift op de maan hoogstwaarschijnlijk mogelijk is met het gebruik van polymeren die tegenwoordig in de handel verkrijgbaar zijn.
Op het slappe koord
De eerste fase van het project, door de auteurs de Deep Space Tether Pathfinder (DSTP) genoemd, zou tegelijkertijd zowel een prototype moeten worden voor een commercieel exploiteerbare ruimtelift tussen de aarde en de maan, als een belangrijk hulpmiddel voor het onderzoeken van onze satelliet. Door de DSTP te draaien, kunnen genoeg monsters worden vastgelegd voor wetenschappelijk onderzoek in Shackleton Crater, waarna, ongeveer de helft van de touwrotatie, de capsule met de monsters naar de aarde gaat, dankzij de versnelling waarmee je het optimale retourtraject kunt selecteren. Het apparaat zal, in eenvoudige bewoordingen, fungeren als een katapult, waardoor je vracht van de maan naar de aarde kunt verplaatsen. DSTP zal slechts één verzending van monsters kunnen maken, waarna het de ruimte in gaat - en zelf zal het object worden van het bestuderen van de invloed van micrometeorieten op de toestand van de ketting en andere factorenbelangrijk voor het begrijpen van de werking van de ruimtelift. De DSTP-kabel wordt 5.000 km lang en weegt 2.228 kg.
Als dit lukt, zou de volgende fase de constructie kunnen zijn van de infrastructuur van de Lunar-Space Elevator (LKL) die geschikt is om vanaf het satellietoppervlak in de baan van de maan te komen en verder naar de aarde. Het systeem zou een superlange kabel moeten zijn die aan het oppervlak van de maan is bevestigd en door het Lagrange-punt gaat (waar het gewicht dat aan de kabel is bevestigd onbeweeglijk zal blijven ten opzichte van twee hemellichamen) tussen de maan en de aarde, ongeveer 56 duizend km van de maan. LKL zal in staat zijn om ongeveer vijf ton rots per jaar van de maan te tillen en apparatuur met hetzelfde gecombineerde gewicht naar het maanoppervlak te brengen.
n Promotievideo:
Beschikbare middelen
Zoals de auteurs van het artikel opmerken, is het voor de uitvoering van het project, gezien de lagere zwaartekracht op de maan, mogelijk om reeds bestaande en in de handel verkrijgbare synthetische polymeren te gebruiken, zoals ultrahoogmoleculair polyethyleen met hoge dichtheid (UHMWPE; het wordt met name gebruikt voor de productie van kogelvrije vesten, bekleding van scheepsbouwplaatsen In Rusland zijn er twee proeffabrieken voor de productie van dergelijk materiaal) en polyfenyleen-2,6-bezobioxazool geproduceerd in Japan (PBO; handelsnaam Zylon, wordt met name gebruikt voor het versterken van betonnen bouwstenen).
Foto: nasa
Volgens de berekeningen van wetenschappers is één vlucht van een ruimtemissie van de NASA Discovery-klasse voldoende om het project uit te voeren. Na de levering van 58,5 ton Zylon-polymeer aan het Lagrange-punt, zal daar een "magazijn" van de materialen die nodig zijn voor de werking van de lift worden uitgerust. Van daaruit wordt een afdalingsvoertuig op het maanoppervlak neergelaten, in de Centrale Golf, aan een kabel, die het basisstation wordt voor het heffen en neerlaten van vracht. Een contragewicht wordt in de open ruimte geschoten om het systeem in balans te houden; de totale lengte van de kabel zal dus 278,5 duizend km bedragen. Monsters van regolith, maangrond, met een gewicht tot 100 kg zullen naar de tussenbasis op het Lagrange-punt worden gestuurd met behulp van een herbruikbare capsule op zonne-energie. Brandstof voor verdere overdracht van monsters naar de aarde is niet nodig, aangezienNa losgemaakt te zijn van de kabel op een afstand van ongeveer 220,67 duizend km van de maan, zal de capsule door traagheid blijven bewegen en zal de atmosfeer van de aarde binnen ongeveer 34 uur binnenkomen met een snelheid van ongeveer 10,9 km / s. Om het mogelijke volume van de vrachtomzet te schatten, volstaat het om te onthouden dat tijdens alle Apollo-maanmissies slechts 382 kg regoliet naar de aarde werd afgeleverd.
Als dit lukt, kan de tweede LKL aan de andere kant van de maan worden gebouwd, met een basisstation in het Lipsky-kratergebied. Zoals de onderzoekers aangeven, zal een dergelijke positie onder meer een ideale plek zijn voor onderzoek naar radioastronomie, aangezien de andere kant van de maan volledig geïsoleerd is van radiogolven van de aarde. De auteurs van het project schatten de levensduur van de liften op vijf jaar. Naast wetenschappelijk onderzoek en hypothetisch gebruik voor mijnbouw, kunnen maanliften een belangrijke rol spelen bij de uitvoering van een bemande missie naar Mars. Volgens een rapport dat in het najaar van 2015 is gepubliceerd door een internationale onderzoeksgroep van het Massachusetts Institute of Technology, Keio University en het Jet Propulsion Laboratory van het California Institute of Technology,de lanceermassa van het ruimtevaartuig naar Mars kan met 68 procent worden verminderd door het gebruik van zuurstof in de regoliet voor motoren (41-46 procent van het soortelijk gewicht). Eubanks en Redley wijzen er in hun werk op dat een extra factor het gebruik van het LKL-contragewicht aan de andere kant van de maan zou kunnen zijn om vrachtschepen te versnellen en in een baan om Mars te lanceren om in de toekomst kolonies op de "rode planeet" te bevoorraden.
Vladislav Krylov
