Laten we eerlijk zijn, dingen in de ruimte lanceren met raketten is een behoorlijk inefficiënte manier om dingen te doen. Niet alleen zijn raketten duur om te bouwen, ze hebben ook een hoop brandstof nodig om de ontsnappingssnelheid te bereiken. En hoewel de kosten van individuele lanceringen worden verlaagd dankzij concepten als herbruikbare raketten en ruimtevliegtuigen, zou een meer permanente oplossing kunnen zijn om een ruimtelift te bouwen.
En hoewel een dergelijk mega-engineeringproject op dit moment gewoon niet haalbaar is, zijn er veel wetenschappers en bedrijven over de hele wereld die zich inzetten om van een ruimtelift een realiteit te maken in onze levens. Een team van Japanse ingenieurs van de Faculteit Ingenieurswetenschappen van Shizuoka University heeft bijvoorbeeld onlangs een schaalmodel gemaakt van een ruimtelift die ze morgen (op 11 september) in de ruimte zullen lanceren.
Het concept voor een ruimtelift is vrij eenvoudig. Het vraagt in feite om de bouw van een ruimtestation in een geosynchrone baan (GSO) die door een trekstructuur aan de aarde is vastgemaakt. Aan het andere uiteinde van het station zou een contragewicht worden bevestigd om de kabel recht te houden, terwijl de rotatiesnelheid van de aarde ervoor zorgt dat deze op dezelfde plek blijft. Astronauten en bemanningen zouden in auto's de ketting op en neer reizen, waardoor raketlanceringen helemaal niet meer nodig zouden zijn.
Omwille van hun schaalmodel hebben de ingenieurs van de Shizuoka University twee ultrakleine CubeSats gemaakt, die elk 10 cm (3,9 inch) aan een zijde meten. Deze zijn verbonden door een ongeveer 10 meter lange (32,8 ft) stalen kabel, een container die werkt als een ruimtelift die langs de kabel beweegt met behulp van een motor, en camera's die op elke satelliet zijn gemonteerd, volgen de voortgang van de container.
De microsatellieten zullen naar verwachting op 11 september worden gelanceerd in het International Space Station (ISS), waar ze zullen worden ingezet om te testen. Samen met andere satellieten wordt het experiment uitgevoerd door H-IIB Vehicle No. 7, dat wordt gelanceerd vanuit het Tanegashima Space Center in de prefectuur Kagoshima. Hoewel soortgelijke experimenten waarbij kabels in de ruimte werden verlengd eerder zijn uitgevoerd, zal dit de eerste test zijn waarbij een object langs een kabel tussen twee satellieten wordt verplaatst.
Zoals een woordvoerder van de Shizuoka University werd geciteerd in een artikel van de AFP: "Het wordt 's werelds eerste experiment om liftbewegingen in de ruimte te testen."
“In theorie is een ruimtelift zeer aannemelijk. Ruimtevaart kan in de toekomst iets populairs worden, 'voegde Yoji Ishikawa, ingenieur aan de universiteit van Shizuoka, toe.
Als het experiment succesvol blijkt, zal het helpen om de basis te leggen voor een echte ruimtelift. Maar natuurlijk moeten er nog veel belangrijke uitdagingen worden opgelost voordat er iets kan worden gebouwd dat een ruimtelift nadert. De belangrijkste hiervan is het materiaal dat wordt gebruikt om de ketting te bouwen, dat zowel licht van gewicht moet zijn (om niet in te storten) als een ongelooflijke treksterkte moet hebben om de spanning te weerstaan die wordt veroorzaakt door de middelpuntvliedende kracht die op het contragewicht van de lift inwerkt.
Bovendien zou de ketting ook bestand moeten zijn tegen de zwaartekrachten van de aarde, de zon en de maan, om nog maar te zwijgen van de spanningen veroorzaakt door de atmosferische omstandigheden van de aarde. Deze uitdaging werd als onoverkomelijk beschouwd in de 20e eeuw, toen het concept populair werd bij schrijvers als Arthur C. Clarke. Tegen de eeuwwisseling begonnen wetenschappers dankzij de uitvinding van koolstofnanobuisjes het idee echter te heroverwegen.
Het vervaardigen van nanobuizen op de schaal die nodig is om een station in GSO te bereiken, ligt echter nog ver boven onze huidige mogelijkheden. Bovendien beweert Keith Henson - een technoloog, ingenieur en mede-oprichter van de National Space Society (NSS) - dat koolstofnanobuisjes simpelweg niet de nodige kracht hebben om de soorten stress te doorstaan. Hiervoor hebben ingenieurs voorgesteld om andere materialen te gebruiken, zoals diamant nanofilament, maar de productie van dit materiaal op de vereiste schaal valt ook buiten onze huidige mogelijkheden.
Er zijn ook andere uitdagingen, waaronder hoe te voorkomen dat ruimtepuin en meteorieten in botsing komen met de ruimtelift, hoe elektriciteit van de aarde naar de ruimte wordt overgebracht en ervoor te zorgen dat de kabel bestand is tegen hoogenergetische kosmische straling. Maar als en wanneer een ruimtelift zou kunnen worden gebouwd, zou dit enorme voordelen opleveren, niet in de laatste plaats de mogelijkheid om bemanningen en vracht voor veel minder geld naar de ruimte te vervoeren.
In 2000, voorafgaand aan de ontwikkeling van herbruikbare raketten, bedroegen de kosten om ladingen in een geostationaire baan te brengen met behulp van conventionele raketten ongeveer US $ 25.000 per kilogram (US $ 11.000 per pond). Volgens schattingen van de Spaceward Foundation is het echter mogelijk dat ladingen voor slechts $ 220 per kg ($ 100 per pond) aan GSO kunnen worden overgedragen.
Bovendien kan de lift worden gebruikt om satellieten van de volgende generatie in te zetten, zoals op de ruimte gebaseerde zonnepanelen. In tegenstelling tot op de grond gebaseerde zonnepanelen, die onderhevig zijn aan de dag / nachtcyclus en veranderende weersomstandigheden, zouden deze zonnepanelen 24 uur per dag, 7 dagen per week, 365 dagen per jaar stroom kunnen verzamelen. Dit vermogen zou dan van de satellieten kunnen worden gestraald met behulp van microgolfzenders naar ontvangerstations op de grond.
Ruimteschepen kunnen ook in een baan om de aarde worden gemonteerd, een andere kostenbesparende maatregel. Momenteel moeten ruimtevaartuigen ofwel volledig hier op aarde worden geassembleerd en in de ruimte worden gelanceerd, ofwel moeten individuele componenten in een baan om de aarde worden gebracht en vervolgens in de ruimte worden geassembleerd. Hoe dan ook, het is een duur proces dat zware draagraketten en tonnen brandstof vereist. Maar met een ruimtelift konden componenten voor een fractie van de kosten in een baan om de aarde worden gebracht. Sterker nog, autonome fabrieken zouden in een baan om de aarde kunnen worden geplaatst die in staat zou zijn om zowel de benodigde componenten te bouwen als ruimtevaartuigen te monteren.
Geen wonder dat meerdere bedrijven en organisaties manieren hopen te vinden om de technische en technische uitdagingen die een dergelijke structuur met zich meebrengt, te overwinnen. Aan de ene kant heb je het International Space Elevator Consortium (ISEC), een filiaal van de National Space Society dat in 2008 werd opgericht om de ontwikkeling, constructie en exploitatie van een ruimtelift te bevorderen.
Dan is er de Obayashi Corporation, die samenwerkt met Shizuoka University om tegen 2050 een ruimtelift te creëren. Volgens hun plan zou de kabel van de lift bestaan uit een 96.000 km lange koolstof nanobuis kabel die 100 kan dragen -ton klimmers. Het zal ook bestaan uit een drijvende Earth Port met een diameter van 400 m (1312 ft) en een contragewicht van 12.500 ton (13.780 US ton).
Professor Yoshio Aoki van het Nihon University College of Science and Technology (die toezicht houdt op het ruimteliftproject van Obayashi Corp.) zei: “[Een ruimtelift] is essentieel voor industrieën, onderwijsinstellingen en de overheid om de handen ineen te slaan voor technologische ontwikkeling . '
Toegegeven, de kosten van het bouwen van een ruimtelift zouden enorm zijn en zouden waarschijnlijk een gecoördineerde internationale inspanning van meerdere generaties vergen. En er blijven aanzienlijke uitdagingen bestaan die aanzienlijke technologische ontwikkelingen vereisen. Maar voor deze eenmalige uitgaven (plus de onderhoudskosten) zou de mensheid in de nabije toekomst onbeperkt toegang tot de ruimte hebben, en tegen aanzienlijk lagere kosten.
En als dit experiment succesvol blijkt te zijn, zal het essentiële gegevens opleveren die op een dag de oprichting van een ruimtelift zouden kunnen informeren.
