Zespół naukowców z Japonii zamierza przeprowadzić w tym miesiącu eksperyment dla projektu opracowania kosmicznej windy łączącej Ziemię i stację kosmiczną za pomocą kabla. W przestrzeń kosmiczną poleci miniaturowy prototyp takiej konstrukcji, który ma sprawdzić możliwości wykonania projektu.
To pierwszy tego typu eksperyment, jaki kiedykolwiek przeprowadzono w kosmosie. Jednak zanim naukowcy zdołają urzeczywistnić projekt kosmicznej windy, muszą sprostać wielu wyzwaniom technologicznym, do których należy przede wszystkim opracowanie specjalnych kabli o wysokiej wytrzymałości.
11 września zespół naukowców z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Shizuoka zamierza wprowadzić na orbitę okołoziemską mały model windy kosmicznej. Model składa się z dwóch małych satelitów o boku 10 centymetrów połączonych stalową linią o długości 10 metrów.
Para satelitów zostanie uwolniona z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), a kontener działający jak kabina windy, będzie poruszał się na stalowym kablu łączącym satelity za pomocą silnika. Kamery przymocowane do satelitów będą monitorować ruchy kontenera w przestrzeni.
Eksperyment polegający na rozpięciu kabla w przestrzeni kosmicznej został przeprowadzony wcześniej. Teraz badacze zamierzają sprawdzić możliwości przeniesienia kontenera na kabel. Jeśli eksperyment okaże się sukcesem, będzie to krok naprzód w kierunku realizacji kosmicznych wind – zapowiadają naukowcy.
- Będzie to pierwszy na świecie eksperyment testujący ruch windy w kosmosie – powiedział rzecznik japońskiej uczelni.
Koncepcja kosmicznej windy nie jest nowa. Inżynierowie marzą o takim urządzeniu, od kiedy rosyjski naukowiec - Konstantin Ciołkowski zaproponował koncepcję wieży sięgającej orbity po zobaczeniu Wieży Eiffla w 1895 roku. Od tamtej pory taka technologia pojawiła się w wielu powieściach pisarzy science-fiction, m.in. w powieści Artura C. Clarke'a „Fontanny raju”.
Jednak technologiczne wyzwania stojące przed inżynierami wydają się obecnie nie do pokonania. To dlatego projekt ten jest nadal na etapie koncepcyjnym. Główną barierą jest materiał, z którego należałoby zbudować konstrukcję. Musiałby być wystarczająco lekki, aby nie zapadł się pod własnym ciężarem. Materiał musiałby również być wystarczająco mocny, aby wytrzymać naprężenie wywołane siłą odśrodkową działającą na przeciwwagę dźwigu, aby utrzymać konstrukcję w pozycji pionowej. Musiałby również wytrzymać siły grawitacyjne oraz naprężenia wywołane warunkami atmosferycznymi Ziemi, takimi jak silne wiatry.
Teoretycznie te wymagania spełniają nanorurki węglowe. Jednak obecnie nie dysponujemy technologią wytwarzania tego materiału w ilościach potrzebnych do wykonania kabla sięgającego na orbitę geostacjonarną, na której umieszczona miałaby być stacja końcowa a która jest na wysokości blisko 36 tys. kilometrów. Innym problemem jest przesył energii elektrycznej oraz uniknięcie kolizji z kosmicznymi śmieciami krążącymi na orbicie oraz meteoroidami.
- Teoretycznie kosmiczna winda jest możliwa do zbudowania - powiedział inżynier Uniwersytetu Shizuoka Yoji Ishikawa. - Podróże kosmiczne mogą stać się popularniejsze w przyszłości – dodał.
Japońska firma konstrukcyjna Obayashi Corp., która współpracuje z Uniwersytetem Shizuoka, ogłosiła wcześniej, że ma nadzieję na uruchomienie windy kosmicznej do 2050 roku. Choć eksperci twierdzą, że te zapowiedzi należy również zakwalifikować do literatury science-fiction. Chyba że w nadchodzących latach pojawi się nowy, cudowny materiał, który będzie tani w produkcji i spełni wszystkie wymagania.
Obayashi Corp., który bierze udział w eksperymencie jako doradca techniczny, również samodzielnie bada możliwości wykonania kosmicznej windy. Zgodnie z koncepcją firmy sześć owalnych pojazdów - każdy o długości 18 metrów i średnicy 7,2 metra i pojemności 30 osób - będzie stanowić trzon windy. Kabel łączący platformę ustawioną na morzu ze stacją kosmiczną na wysokości około 36 000 kilometrów zostanie wykorzystany do poruszania windą w górę i w dół przy użyciu koła pasowego silnika elektrycznego.
Naukowcy spodziewają się, że kosmiczna winda będzie mogła przyspieszyć do 200 kilometrów na godzinę i dotrzeć do stacji kosmicznej osiem dni po starcie z Ziemi. Całkowita długość kabla do wykorzystania w pojeździe będzie wynosić 96 000 kilometrów, a całkowity koszt oszacowano na 10 trylionów jenów - mniej więcej tyle samo, co w przypadku projektu pociągu Maglev (kolej magnetyczna) łączącego Tokio i Osakę. Konstruktorzy sądzą, że koszt transportu z Ziemi na orbitę wyniesie kilkadziesiąt tysięcy jenów na kilogram ładunku, czyli około jednej setnej tego, co kosztuje obecnie przy użyciu promu kosmicznego.
Źródło: Science Alert, Mainichi Shimbun, fot. Obayashi Corp.
