Een toespraak van Arthur C. Clarke in de jaren zestig, waarin geostationaire satellieten werden uitgelegd, gaf Pearson de inspiratie voor het hele concept van ruimteliften terwijl hij aan het werk was in het NASA Ames Research Center in Californië tijdens de dagen van de Apollo Moon-landingen.
"Clarke zei dat een goede manier om communicatiesatellieten in een geostationaire baan te begrijpen, was om ze zich voor te stellen op de top van een hoge toren, 35.786 km (22.236 mijl) boven de aarde", herinnert Pearson zich, "dacht ik, waarom zou ik niet een echte bouwen? toren?"
Hij realiseerde zich dat het theoretisch mogelijk was om een contragewicht, zoals een kleine asteroïde, in een geostationaire baan te parkeren en vervolgens een kabel naar beneden te trekken en deze op de evenaar van de aarde te bevestigen. In theorie zouden liftcabines langs de lange kabel kunnen reizen en vracht uit de zwaartekracht van de aarde naar de ruimte kunnen overbrengen tegen een fractie van de prijs die wordt geleverd door chemische raketten.
… in theorie. Het probleem toen en nu is dat het materiaal dat nodig is om zelfs maar het gewicht van de kabel in de zwaartekracht van de aarde te dragen, niet bestaat. Pas de laatste jaren, met de komst van koolstof nanobuizen - met een treksterkte in de marge - zijn mensen eindelijk voorbij het lachstadium gekomen en begonnen ze het serieus te onderzoeken. En hoewel koolstofnanobuisjes in kleine hoeveelheden in het laboratorium zijn vervaardigd, zijn ingenieurs er nog jaren van verwijderd om ze samen te weven tot een lange kabel die de nodige sterkte zou kunnen bieden.
Pearson wist dat de technische uitdagingen formidabel waren, dus vroeg hij zich af: 'Waarom zou je geen lift op de maan bouwen?'
Op de maan is de zwaartekracht een zesde van wat we hier op aarde voelen, en een ruimteliftkabel past ruim binnen onze huidige productietechnologie. Trek een kabel omhoog vanaf het oppervlak van de maan en je hebt een goedkope methode om mineralen en voorraden in een baan om de aarde te brengen.
Een maanruimtelift zou anders werken dan een lift op aarde. In tegenstelling tot onze eigen planeet, die elke 24 uur draait, draait de maan slechts één keer in de 29 dagen om zijn as; evenveel tijd nodig om een baan om de aarde te voltooien. Daarom kunnen we maar één kant van de maan zien. Het concept van een geostationaire baan klopt niet echt rond de maan.
Er zijn echter vijf plaatsen in het aarde-maansysteem waar je een voorwerp met een lage massa zou kunnen plaatsen - zoals een satelliet ... of een contragewicht van een ruimtelift - en ze stabiel zouden kunnen houden met heel weinig energie: de aarde-maan-lagrangepunten. Het L1-punt, een plek op ongeveer 58.000 km boven het oppervlak van de maan, zal perfect werken.
Stel je voor dat je in de ruimte zweeft op een punt tussen de aarde en de maan waar de zwaartekracht van beide perfect in balans is. Kijk naar links en de maan is ongeveer 58.000 km (37.000 mijl) verwijderd; kijk naar rechts en de aarde is meer dan 5 keer die afstand. Zonder enige vorm van stuwraketten, drijf je uiteindelijk uit dit perfecte evenwichtspunt en begin je te versnellen richting de aarde of de maan. L1 is gebalanceerd, maar onstabiel.
Pearson stelt voor dat NASA een ruimtevaartuig lanceert met een enorme kabelrol naar het L1-punt. Het zou zich langzaam terugtrekken van het L1-punt terwijl het zijn kabel uitrolde naar het oppervlak van de maan. Als de kabel eenmaal verankerd was aan het maanoppervlak, zou hij spanning opleveren en zou de hele kabel in perfecte balans hangen, als een slinger die naar de grond wees. En als een slinger zou de lift zichzelf altijd perfect op één lijn houden met het L1-punt, terwijl de zwaartekracht van de aarde eraan trok. De missie kan zelfs een kleine klimmer op zonne-energie omvatten die van het maanoppervlak naar de bovenkant van de kabel kan klimmen en monsters van maanstenen in een hoge baan om de aarde kan afleveren. Verdere missies kunnen hele teams van klimmers opleveren en van het concept een massaproductie maken.
Het voordeel van het aansluiten van een lift op de maan in plaats van op de aarde, is het simpele feit dat de betrokken krachten veel kleiner zijn - de zwaartekracht van de maan is 1/6 van die van de aarde. In plaats van exotische nanobuisjes met extreme treksterktes, zou de kabel kunnen worden gebouwd met in de handel verkrijgbare materialen van hoge sterkte, zoals Kevlar of Spectra. Pearson heeft zelfs een commerciële vezel met de naam M5 gebruikt, die volgens hem slechts 6.800 kg zou wegen voor een volledige kabel die een hefvermogen van 200 kg aan de basis zou ondersteunen. Dit valt ruim binnen de mogelijkheden van de krachtigste raketten van Boeing, Lockheed Martin en Arianespace. Een lancering is nodig om een lift op de maan te zetten. En toen de lift eenmaal was geïnstalleerd, kon je hem gaan versterken met extra materialen, zoals glas en boor, die op de maan konden worden vervaardigd
Dus, wat zou je doen met een ruimtelift verbonden met de maan? 'Veel', zegt Pearson, 'er zijn allerlei hulpbronnen op de maan die daar veel gemakkelijker zouden kunnen worden verzameld en in een baan om de aarde zouden worden gebracht in plaats van ze van de aarde te lanceren. Lunar regolith (maanvuil) kan worden gebruikt als afscherming voor ruimtestations; metalen en andere mineralen zouden uit het oppervlak kunnen worden gewonnen en gebruikt voor constructie in de ruimte; en als er ijs wordt ontdekt aan de zuidpool van de maan, kun je water, zuurstof en zelfs brandstof aan ruimtevaartuigen leveren. "
Als er waterijs opduikt bij de zuidpool van de maan, kun je daar een tweede kabel leggen en die aan het einde aansluiten op de eerste kabel. Hierdoor zou een zuidelijke maanbasis materiaal in een hoge baan om de aarde kunnen afleveren zonder langs de grond naar de basis van de eerste lift te hoeven reizen.
Het zou geweldig zijn voor rotsen, maar niet voor mensen. Zelfs als een klimmer met honderden kilometers per uur de kabel op zou gaan, zouden astronauten wekenlang reizen en worden blootgesteld aan de straling van de verre ruimte. Maar als je het over vracht hebt, wint langzaam en gestaag de race.
Pearson publiceerde zijn idee van een maanlift voor het eerst in 1979 en hij pitch het sindsdien. Dit jaar lacht NASA echter niet, ze luisteren. Pearson's bedrijf, Star Technology and Research, ontving onlangs een subsidie van $ 75.000 van NASA's Institute for Advanced Concepts (NIAC) voor een onderzoek van zes maanden om het idee verder te onderzoeken. Als het idee veelbelovend blijkt te zijn, zou Pearson een grotere subsidie kunnen krijgen om enkele technische uitdagingen te overwinnen, en partners binnen en NASA te zoeken en te helpen bij de ontwikkeling ervan.
NIAC zoekt naar ideeën die ver buiten NASA's normale comfortzone van technologieën liggen - bijvoorbeeld ... een lift op de maan - en helpt ze te ontwikkelen tot het punt dat veel van de risico's en onbekenden zijn opgelost.
Pearson hoopt dat deze subsidie hem zal helpen de NASA te overtuigen dat een maanlift een onschatbare bijdrage zou leveren aan de nieuwe maan-Mars-ruimteverkenningsvisie, die toekomstige maanbases en industrieën in de ruimte ondersteunt. En het zou ingenieurs een manier geven om de moeilijkheden van het bouwen van liften in de ruimte te begrijpen zonder de enorme uitdaging aan te gaan om het eerst op aarde te bouwen.
Geschreven door Fraser Cain
