Din acest motiv, o parte impresionantă de astăzi în domeniul cercetării spațiale care vizează îmbunătățirea productivității acestor plante și a echipajului acestora, precum și reducerea costurilor de operare a stațiilor și menținerea resurselor umane. În continuare, considerăm unul dintre cele mai ambițioase proiecte și pe scară largă în acest domeniu - liftul spațiu.
Sarcina unui ascensor spațiu
Scopul principal al construcției unui ascensor spațiu este de a reduce costul de livrare de mărfuri pe orbita Pământului. Faptul că livrarea unei mărfuri către stația spațială, folosind nava de transport zalacha destul de costisitoare. De exemplu, unul dintre vehiculele de nave NASA, dezvoltat de SpaceX - Dragon, necesită pentru costurile sale de pornire de aproximativ 133 de milioane de dolari, în timp ce în timpul ultimei misiuni ( «SpaceX CRS-9" ), nava a fost încărcat cu 5000 de lire sterline (2268 kg. ). Astfel, dacă calcula costul de o lira, acesta se va ridica la 58,600. Dolari pe 1 kg.
lift spațiu în reprezentarea artistului
Costul de transport pentru sticle Stația Spațială Internațională jumătate de litru de apă sa ridicat la 27 de mii de dolari, iar automatul de cafea. - o jumătate de milion de dolari. Din acest motiv, persoanele care organizează cercetarea spațială, să monitorizeze cu atenție caracterul adecvat al mărfurilor livrate. În unele cazuri, este necesar să se limiteze studiile cele mai importante probe, pentru a nu pierde, eventual, rezultate interesante de cercetare. Reducerea finanțării pentru livrarea de marfă pe orbita Pământului nu va reduce doar presiunea asupra economiei naționale, dar, de asemenea, extinde bunurile livrate pe piață, care pot afecta apoi progresul științei în general.
Deși construirea unui lift spațiu - o întreprindere destul de scump, funcționarea sa, în viitor, va costa agențiile spațiale în ori mai puțin decât lansări de nave spațiale de transport.
Principiul de proiectare și funcționare
Pentru prima dată, ideea unui lift spatial exprimat fondatorul astronauticii teoretice - Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, când am văzut Turnul Eiffel. Apoi, el a imaginat un lift, situat în cel mai înalt turn. Până în prezent, conceptul a fost semnificativ îmbunătățită și modificată. Cele mai populare conceptul unui lift spatial este format din patru părți principale și se prezintă după cum urmează.
Prima parte - este fundamentul. Acest loc este situat pe suprafața Pământului, acesta este atașat la cablu și de ridicare a sarcinii începe cu el. Acesta poate fi de două tipuri: fixe și mobile. O bază mobilă, de exemplu, instalat pe nava transoceanică capabile să efectueze evitare cablu manevre de dezastre naturale, cum ar fi uragane și furtuni. fixe de bază este mult mai ieftin, datorită lungimii coarda redusă și accesul mai ușor la o sursă de alimentare.
A doua parte importantă a proiectului, acesta este de fapt în sine un cablu de-a lungul care va fi ascensoare în mișcare. Sfârșitul ei este de a merge prin orbita geostaționară, fiind pe care orice obiect pe orbită în jurul Pământului, la aceeași viteză unghiulară ca și planeta în sine în jurul axei sale. Astfel, vibratiile unui cablu va fi minim. grosimea cablului trebuie să fie uniforme, la fel ca în fiecare parte a sarcinii variază. Aceasta este mai aproape de structura de suprafață a planetei va trebui să reziste la propria sa greutate (inclusiv greutatea ascensoarelor cu sarcina), în timp ce mai aproape de orbita cablului trebuie să echilibreze forța centrifugă direcționată de pe Pământ.
A treia parte a structurii - contragreutate. Scopul său este trage coarda. Cu toate acestea, în viitor, poate fi folosit, de asemenea, pentru navele de lansare la distanță și spațiu de marfă pe alte planete. Contragreutatea trebuie să fie localizat în orbita geostaționară la o altitudine de peste 144 mii. Km, și să fie obiecte grele, cum ar fi un asteroid sau chiar un doc spațiu. În cazul în care suprafața Pământului de pe cablu va fi liber pentru a muta nava spatiala, el poate ajunge până la viteza suficient pentru a merge dincolo de sistemul solar.
Un exemplu de realizare a unui ascensor spațiu
A patra componentă principală a unui lift spațiu - se ridica el însuși. Structura sa poate fi reprezentată de un număr mare de concepte, printre care principiul de bază al funcționării. După cum se vede din schema, pe ascensorul va opera două forțe: forța gravitațională și forța Coriolis. A doua rezultate din rotația Pământului și cu ea ascensorul actioneaza asupra firului, îndoirea el. În cazul mișcării de ridicare verticală la o viteză de 200 km / h, într-un singur cablu coturile grade față de suprafața. Pentru a realiza acest lucru va necesita o forță de ridicare, de ghidare a ascensorului de pe Pământ, ceea ce va contribui la orizontală și forța Coriolis. Probabil să creeze astfel de forță verticală va necesita utilizarea de efecte electromagnetice.
problemele de construcție și soluțiile lor
Una dintre principalele probleme ale creării unei astfel de structuri - un cablu. Cel mai important atribut al frânghiei dorit, această valoare ridicată a raportului dintre puterea gravitației specifice. În figuri, densitatea necesară a cablului trebuie să fie apropiată de cea a grafitului (2,23 g / cm3), iar rezistența în intervalul 65-120 GPa. Din păcate, în comparație cu această cifră, puterea cunoscute materialele ori mai puțin. De exemplu, rezistența oțelului - 1-5 GPa 2,6-4,1 GPa Kevlar fibre de cuarț aproximativ 20 GPa. În prezent, cel mai probabil candidat pentru rolul de material pentru nanotuburilor de carbon coarda acționează. Teoretic, puterea lor poate depăși chiar și 120 GPa, dar nanotub experimente de spargere la o încărcătură medie de 30-50 GPa. Desi oamenii de stiinta americani de la Universitatea din California de Sud a fost atins în puterea de 98,9 GPa, încă în experiment, lungimea cu un singur perete nanotuburi de 195 de microni. Țesute cu același fir nanotub va avea o rezistență semnificativ mai mică decât nanotuburi în sine.
În plus față de cablu poate fi folosit un așa-numit de autobuz care efectuează curent electric de conducere lift. În rolul unui autobuz poate fi o hârtie grafen, recent înființat în cadrul Universității de Tehnologie din Sydney. Diagonală de foi de grafen astăzi ajunge la câteva zeci de centimetri.
obstacole naturale și provocate de om
Ar trebui, de asemenea, să ia în considerare natura, care este reprezentat de diferitele schimbări meteorologice, cum ar fi fulgere și vânturi puternice. O posibilă soluție la această problemă poate consta în combinarea calități, cum ar fi rezistența unui cablu și o mobilitate de bază, evitând astfel riscurile naturale semnificative, și pentru a face față cu minorul.
Exterioară de siguranță lift pot amenința și obiecte artificiale, cum ar fi resturile de spațiu care a acumulat în suma impresionanta pe orbita Pământului. Contactul cu particulele de minute, zboară cu viteză mare, o structură poate atrage după sine daune considerabile sau chiar distruge liftul.
sursa de energie
Conform calculelor, ieșirea orbita planetară joasă de o marfă tona poate necesita putere la zeci de GW. Pentru comparație, cea mai mare centrală nucleară din lume (Kashiwazaki-Kariwa, Japonia) oferă o putere de 8,2 GW, unul dintre cel mai puternic motor cu jet, un RD-170 sovietice - 14,7 GW.
Turnul canadian de proiect
Un brevet Thoth Technology Company recent spațiu canadian descrie proiectarea turnului înalt de 20 de kilometri. Crearea unui astfel de clădire ridicată poate fi realizată prin utilizarea de gaz comprimat în interior, ceea ce va conferi rigiditate structurală. Pe partea de sus a turnului, încărcătura va fi ridicată într-un mod cunoscut. În partea de sus a rampa de lansare va fi localizat, care va fi lansat deja nave spațiale cu echipamentul specificat. O astfel de tehnologie va reduce costurile de combustibil cu 30%, în comparație cu costul de combustibil pentru rachete.
Rezumând toate cele de mai sus, este posibil să se constate complexitatea punerii în aplicare a conceptelor de spațiu lift existente din cauza lipsei o parte din tehnologia necesară, cum ar fi materiale, instrumente și tehnici. În plus, proiectul va necesita costuri financiare considerabile și resurse umane considerabile. Este mult mai probabil să crească construirea acestei structuri, în cazul lucrărilor de a coopera în unele țări dezvoltate.
Ce putem spune astăzi, pentru că este numai atunci că omenirea este un obiectiv de a crea un spațiu lift, și mulți oameni de știință care lucrează la dezvoltarea ei în întreaga lume. Anual face descoperiri științifice în domeniu, de fiecare dată mai mult și mai mult ne aduce mai aproape de realizarea unui astfel de proiect ambițios pe scară largă și ca un lift spatial.
