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Cuando la gente comenzó a explorar el espacio por primera vez en la década de 1960, costaba aún más $80,000 (ajustado por inflación) para poner un una libra La carga útil está en órbita terrestre baja.
Una de las principales razones de este alto costo fue la necesidad de construir un cohete nuevo y costoso para cada lanzamiento. Esto realmente comenzó a cambiar cuando SpaceX comenzó a fabricar cohetes reutilizables y baratos, y hoy en día, la compañía está llevando las cargas útiles de los clientes a la órbita terrestre baja por tan solo $1,300 por libra.
Esto hace que el espacio esté disponible para científicos, nuevas empresas y turistas que antes no podían estar disponibles, sin embargo. Más económico La forma de entrar en órbita podría no ser un cohete en absoluto, podría ser un ascensor.
ascensor espacial
El científico ruso plantó por primera vez las semillas de un ascensor espacial Konstantin Tsiolkovski en 1895, quien, después de visitar la Torre Eiffel de 1,000 pies de altura, publicó un artículo teorizando sobre la construcción de una estructura 22,000 millas alto.
Esto proporcionaría acceso a la órbita geoestacionaria, una altura a la que los objetos parecen estacionarios sobre la superficie de la Tierra, pero Tsiolkovsky reconoció que ningún material podría soportar el peso de una torre de este tipo.
En 1959, poco después del Sputnik, el ingeniero ruso Yuri N. Artsutanov propuso una forma de solucionar este problema: en lugar de construir un ascensor espacial desde cero, comience desde arriba.
Más específicamente, propuso colocar un satélite en órbita geoestacionaria y soltar una cuerda desde él hasta el ecuador de la Tierra. Cuando la cuerda baje, el satélite subirá. Una vez unida a la superficie de la Tierra, la cuerda permanecerá tensa gracias a una combinación de fuerzas gravitatorias y centrífugas.
Luego podemos enviar «escaladores» eléctricos arriba y abajo de la cuerda para entregar cargas útiles a cualquier órbita terrestre.
Según el físico Bradley Edwards, quien investigó el concepto para la NASA hace unos 20 años, costaría $10 mil millones y tomaría 15 años construir un ascensor espacial, pero una vez que esté operativo, el costo de enviar una carga útil a cualquier La órbita terrestre baja puede ser como $100 la libra.
“Una vez que se reduce el costo a casi un nivel similar al de Fed-Ex, se abren las puertas para que muchas personas, muchos países, muchas empresas compartan el espacio”, dijo Edwards. Dile a Space.com en 2005.
Además de los beneficios económicos, un ascensor espacial también sería más limpio que el uso de cohetes: no habría combustión de combustible ni emisiones nocivas de efecto invernadero, y el nuevo sistema de transporte no contribuiría al problema de la basura espacial de la misma manera. El grado en que lo hacen los cohetes desechables.
Entonces, ¿por qué no tenemos uno todavía?
problemas con el cable
Toda la tecnología necesaria para construir un ascensor espacial ya existe, escribió Edwards en su informe a la NASA. excluye El material para la construcción de la cuerda, que debe ser ligero pero también lo suficientemente fuerte para soportar todas las tremendas fuerzas que actúan sobre él.
La buena noticia, según el informe, era que el material ideal, «nanotubos» de carbono diminutos y súper fuertes, estaría disponible en solo un par de años.
«[S]El verde azulado no es lo suficientemente fuerte, ni lo es el Kevlar, la fibra de carbono, la seda de araña o cualquier otro material que no sean nanotubos de carbono «, escribió Edwards. «Afortunadamente para nosotros, la investigación de nanotubos de carbono está muy caliente en este momento y está progresando rápidamente hacia la producción. comercial.»
Desafortunadamente, calculó mal lo difícil que sería fabricar nanotubos de carbono; hasta ahora, nadie había logrado hacer crecer uno más largo que 21 en.
Investigaciones adicionales sobre el material revelaron que también tiende a corroerse bajo presión extrema, lo que significa que incluso si pudiéramos fabricar nanotubos de carbono con las longitudes requeridas, estarían en riesgo. mordiendono solo destruyendo el ascensor espacial, sino amenazando vidas en la Tierra.
Miro hacia adelante
Los nanotubos de carbono pueden haber sido el primer candidato como material de unión para ascensores espaciales, pero ahí están. otras opcionesincluido el grafeno, una forma bidimensional de carbono que ya existe Más fácil de escalar de nanotubos (aunque no es fácil).
Contrariamente al informe de Edwards, los investigadores de Johns Hopkins Sean Sun y Dan Popescu dicen que las fibras de Kevlar podría Trabajo: solo necesitaremos constantemente reparación de cablede la misma manera que el cuerpo humano está constantemente reparando sus tendones.
“Usando sensores y software de inteligencia artificial, será posible modelar matemáticamente toda la cuerda para predecir cuándo, dónde y cómo se romperán las fibras”, dijeron los investigadores. Libros en ion en 2018.
Y cuando lo hicieran, continuaron, «cuando lo hicieran, los rápidos escaladores robóticos que patrullaban arriba y abajo de la cuerda tomarían su lugar, ajustando la tasa de mantenimiento y reparación según fuera necesario, imitando la sensibilidad de los procesos biológicos».
«Se puede construir a partir de fibras que ya se han producido en masa… a precios relativamente asequibles».
centavo zephyr & emily sandford
Los astrónomos de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Columbia también creen que el Kevlar podría funcionar para un ascensor espacial, si lo construyéramos desde la Luna, en lugar de hacerlo desde la Tierra.
Nombran su concepto línea espacialLa idea es que una cuerda atada a la superficie de la luna podría estirarse hacia la órbita geoestacionaria de la Tierra, tensada por la gravedad de nuestro planeta. Luego podemos usar cohetes para entregar cargas útiles, y posiblemente personas, a los robots trepadores alimentados por energía solar ubicados al final de esta cuerda de más de 200,000 millas. Luego, los robots pueden viajar a través de la línea hasta la superficie lunar.
Esto no eliminaría la necesidad de que los cohetes entren en la órbita de la Tierra, pero sería una forma más económica de llegar a la luna. Las fuerzas que actúan sobre un ascensor espacial lunar no serán tan fuertes como un ascensor que se extiende desde la superficie de la Tierra, según los investigadores, lo que abre más opciones para los materiales de sujeción.
«[T]La resistencia necesaria para el material es mucho menor que para un levantamiento de suelo, por lo que se puede construir a partir de fibras que ya se han producido en masa… a precios relativamente razonables», escribieron en papel Compartido en el servidor de preimpresión arXiv.
Mientras tanto, algunos investigadores chinos no abandonan la idea de usar nanotubos de carbono para un ascensor espacial: en 2018, un equipo de la Universidad de Tsinghua abierto Han desarrollado nanotubos que dicen que son lo suficientemente fuertes como para sostener una cuerda.
Los investigadores todavía están trabajando en el tema de aumentar la producción, pero en 2021, la agencia de noticias estatal Xinhua publicó un video que muestra un concepto en desarrollo, llamado «escalera del cielo», que consistiría en ascensores espaciales sobre la Tierra y el Luna.
Después de viajar en el ascensor espacial de la Tierra, una cápsula volará a una estación espacial unida a la cuerda del ascensor en la Luna. Si el proyecto se puede llevar a cabo, lo cual es enorme, China espera que Sky Ladder reduzca el costo de enviar personas y carga a la Luna en un 96%.
línea de fondo
En los 120 años transcurridos desde que Tsiolkovsky miró la Torre Eiffel y pensó camino Se ha avanzado más en el desarrollo de materiales con las propiedades necesarias para un ascensor espacial. En este punto, parece probable que algún día tengamos un material que se pueda hacer a la escala requerida para la cuerda, pero para cuando eso suceda, la necesidad de un ascensor espacial puede haberse evaporado.
Muchas empresas aeroespaciales están progresando con sus propios cohetes reutilizables y, a medida que ingresan al mercado con SpaceX, la competencia podría reducir aún más los precios de lanzamiento.
Mientras tanto, la startup de California, SpinLaunch, está desarrollando una centrífuga gigante para lanzar cargas útiles al espacio que cohetes mucho más pequeños pueden poner en órbita. Si tiene éxito (otra de esas grandes cosas), la compañía dice que el sistema reducirá la cantidad de combustible necesaria para entrar en órbita en un 70%.
Incluso si SpinLaunch no despega, se están desarrollando muchos combos Combustible para cohetes respetuoso con el medio ambiente que producen menos (o ninguna) emisiones dañinas. Se necesita más trabajo de manera eficiente aumentar su producciónpero superar este obstáculo probablemente sería mucho más fácil que construir un ascensor de 22,000 millas al espacio.
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