Avaruushissi on ehdotettu kuljetusjärjestelmä, joka yhdistää maapallon' n avaruuteen. Hissi sallii ajoneuvojen matkustaa kiertoradalle tai avaruuteen ilman raketteja. Vaikka hissimatka ei olisi nopeampi kuin rakettimatka, se olisi paljon halvempaa ja sitä voitaisiin käyttää jatkuvasti rahdin ja mahdollisesti matkustajien kuljettamiseen.
Konstantin Tsiolkovsky kuvasi ensimmäisen kerran avaruushissin vuonna 1895. Tsiolkovksy ehdotti tornin rakentamista pinnasta geostationaariseen kiertoradalle, mikä teki olennaisesti uskomattoman korkean rakennuksen. Hänen ajatuksensa ongelma oli, että kaikki sen yläpuolella olevat painot murskaisivat rakenteen. Nykyaikaiset avaruushissien käsitteet perustuvat erilaiseen periaatteeseen - jännitys. Hissi rakennettaisiin kaapelilla, joka on kiinnitetty toisesta päästä maapallon&39: n pintaan ja toisessa päässä massiivisesta vastapainosta geostaationaarisen radan (35 786 km) yläpuolella. kiertävä vastapaino vetäisi ylöspäin. Vastakkaiset voimat vähentäisivät hissin rasitusta verrattuna tornin rakentamiseen avaruuteen.
Vaikka tavallinen hissi käyttää liikkuvia kaapeleita nostaakseen tasoa ylös ja alas, avaruushissi luottaisi laitteisiin, joita kutsutaan indeksointiroboteiksi, kiipeilijöiksi tai nostimiksi, jotka kulkevat paikallaan olevaa kaapelia tai nauhaa pitkin. Toisin sanoen hissi liikkuisi kaapelin päällä. Useiden kiipeilijöiden olisi matkustettava molempiin suuntiin kompensoidakseen niiden liikkeeseen vaikuttavan Coriolis -voiman tärinää.
Avaruushissin osat
Hissin asennus olisi jotain tällaista: massiivinen asema, vangittu asteroidi tai ryhmä kiipeilijöitä sijoitettaisiin geostationaarisen radan yläpuolelle. Koska kaapelin kireys olisi suurimmillaan kiertorata -asennossa, kaapeli olisi siellä paksuin ja kapeneva kohti Maan pintaa. Todennäköisesti kaapeli joko sijoitettaisiin avaruudesta tai rakennettaisiin useista osista, jotka siirtyisivät maahan. Kiipeilijät liikkuvat vaijeria ylös ja alas rullilla, joita kitka pitää paikallaan. Voimaa voidaan toimittaa olemassa olevalla tekniikalla, kuten langattomalla energiansiirrolla, aurinkoenergialla ja/tai varastoidulla ydinvoimalla. Liittymispiste pinnalla voisi olla merellä liikkuva alusta, joka tarjoaa hissin turvallisuuden ja joustavuuden esteiden välttämiseksi.
Matkustaminen avaruushissillä ei olisi nopeaa! Matka -aika päästä toiseen päätyisi useista päivistä kuukauteen. Jos etäisyys asetetaan perspektiiviin, jos kiipeilijä liikkuu nopeudella 300 km/h (190 mph), geosynkronisen kiertoradan saavuttaminen kestää viisi päivää. Koska kiipeilijöiden on työskenneltävä yhdessä muiden kanssa vaijerin vakauttamiseksi, se todennäköisesti etenee paljon hitaammin.
Haasteita, jotka on vielä voitettava
Suurin este avaruushissien rakentamiselle on materiaalin puute, jolla on suuri kestävyys ja joustavuus ja alhainen rasitus kaapelin tai nauhan rakentamiseen. Kaapelin vahvimmat materiaalit ovat toistaiseksi timanttilankalangat (syntetisoitiin ensimmäisen kerran vuonna 2014) tai hiilen nanoputket. Näitä materiaaleja ei ole vielä syntetisoitu riittävän pituiseksi tai vetolujuuden ja tiheyden suhteen. Kovalenttiset kemialliset sidokset, jotka yhdistävät hiiliatomeja hiili- tai timantti -nanoputkissa, kestävät vain niin paljon rasitusta ennen purkamista tai irrottamista. Tiedemiehet laskevat sidosten kestävän rasituksen ja vahvistavat, että vaikka saattaa olla mahdollista rakentaa jonain päivänä riittävän pitkä nauha, joka ulottuu Maasta geostaationaariseen kiertoradalle, se ei pysty' kestämään lisärasitusta ympäristö, tärinä ja kiipeilijät.
Tärinä ja heiluminen ovat vakavia näkökohtia. Kaapeli on altis paineen aiheuttamalle aurinkotuulelle, harmonisille (eli todella pitkälle viululle), salamaniskulle ja Coriolis -voiman heilumiselle. Yksi ratkaisu olisi ohjata indeksointirobottien liikettä joidenkin vaikutusten kompensoimiseksi.
Toinen ongelma on se, että geostationaarisen kiertoradan ja Maan pinnan välinen tila on täynnä avaruusromua ja roskia. Ratkaisuihin kuuluu maanläheisen tilan siivoaminen tai kiertoradan vastapainon karkottaminen esteiltä.
Muita kysymyksiä ovat korroosio, mikrometeoriitti -iskut ja Van Allen -säteilyvyöjen vaikutukset (ongelma sekä materiaaleille että organismeille).
Haasteiden laajuus yhdistettynä SpaceX: n kehittämien uudelleenkäytettävien rakettien kehittämiseen on vähentänyt kiinnostusta avaruushisseihin, mutta se ei tarkoita, että hissiidea olisi kuollut.
Avaruushissit Aren' t Vain Maata varten
Maapohjaiseen avaruushissiin sopivaa materiaalia ei ole vielä kehitetty, mutta olemassa olevat materiaalit ovat riittävän vahvoja tukemaan avaruushissiä Kuussa, muissa kuissa, Marsissa tai asteroideissa. pyörii suunnilleen samalla nopeudella, joten Marsin avaruushissi olisi paljon lyhyempi kuin maan päälle rakennettu hissi. Marsin hissin olisi käsiteltävä kuun Phobosin matalaa kiertorataa, joka leikkaa Marsin päiväntasaajan säännöllisesti. Toisaalta komplikaatio kuun hissille on se, että Kuu ei pyöri tarpeeksi nopeasti tarjotakseen kiinteän kiertoratapisteen. Sen sijaan voitaisiin käyttää Lagrangin pisteitä. Vaikka kuun hissi olisi 50000 km pitkä Kuun lähisivulla ja vielä pidempi sen toisella puolella, alempi painovoima tekee rakentamisen mahdolliseksi. Marsilainen hissi voisi tarjota jatkuvaa kuljetusta planeetan': n painovoiman ulkopuolella, kun taas kuun hissillä voitaisiin lähettää materiaaleja Kuusta paikkaan, johon maapallo pääsee helposti.
Milloin avaruushissi rakennetaan?
Lukuisat yritykset ovat ehdottaneet avaruushissien suunnitelmia. Toteutettavuustutkimukset osoittavat, että hissiä' ei rakenneta ennen kuin (a) on löydetty materiaali, joka kestää maanhissin jännitystä, tai (b) siellä' jos tarvitaan hissiä Kuu tai Mars. Vaikka' on todennäköistä, että ehdot täyttyvät 2000 -luvulla, avaruushissin lisääminen kauhaluetteloosi saattaa olla ennenaikaista.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D.&"Kuinka avaruushissi toimisi"&"; ThoughtCo, 16. helmikuuta 2021, thinkco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
