چرا آسانسور فضایی آینده سفر به فضاست؟

سفر به فضا در حال حاضر بسیار پرهزینه است. طبق گزارش ناسا، این سازمان برای فرستادن شش فضانورد به فضا در سال ۲۰۱۸ بیش از ۴۹۱ میلیون دلار هزینه کرده است. حدود ۸۲ میلیون دلار به ازای هر نفر! در ادامه با دیجی‌کالا مگ باشید تا با ضرورت تغییر این رویه آشنا شوید.

بد نیست بدانید بسته به شرکتی که خدمات ارسال ماهواره به فضا را انجام می‌دهد، به ازای هر تن بار بین ۱۰ تا ۳۰ میلیون دلار هزینه لازم است. اما برای سفر به فضا، راه بسیار ارزان‌تری هم هست: آسانسور فضایی.

افرادی پیشرو در حوزه علم و تکنولوژی از سال ۱۹۹۵ که برج ایفل الهام‌بخش دانشمند روس، کنستانتین سیولکافسکی (Konstantin Tsiolkovsky) شد، عاشق این ایده شدند. توجیه سیولکافسکی این بود که اگر برجی به ارتفاع ۳۵۸۰۰ کیلومتر وجود داشته باشد، می‌تواند به مدار ثابتی رسید که امکان چرخش و نگه‌داری محموله‌ها در فضا را داشته باشد. اما مفهومی که او در سر داشت، در آن زمان و هنوز دور از واقعیت است.

در مطالعه‌ای که توسط دکتر برد ادواردز (Dr. Brad Edwards) در  سال ۲۰۰۲ در ناسا انجام شد، شرایط برای ساخت آسانسور فضایی بر اساس تکنولوژی‌های امروز بررسی شد. طبق این تحقیق یک آسانسور فضایی می‌تواند یک کابل قابل اتکا و پایدار بین یک ایستگاه فضایی و زمین باشد که کار آسانسور یادشده را برای ارسال محموله‌ها به فضا انجام دهد.

روند ارسال محموله به سمت بالا می‌تواند توسط یک آهنربا یا قرقره‌های بالاکشنده انجام شود که با این روش می‌توان چندین تن محموله و حتی انسان را به مدار ایستگاه فضایی یادشده فرستاد. با وجود همین سادگی که توصیف شد، چنین پروژه‌ای احتمالا ده‌ها میلیون دلار هزینه در بر خواهد داشت؛ اما در صورتی که به مرحله‌ی عملیاتی برسد می‌تواند هزینه‌های سفر به فضا را تا حدود زیادی از وضعیت فعلی و وابستگی به راکت‌های فضایی کاهش دهد.

در گزارش سال ۲۰۱۴ که توسط آکادمی بین‌المللی فضانوردی (IAA) منتشر شد، پیشنهاد یک روبان کششی محکم شده که از زمین تا ایستگاه فضایی رفته باشد و روی زمین توسط نقطه‌ای با وزنی معادل ۱۷۰ اتوبوس مدرسه متصل شده باشد. به گفته‌ی IAA در صورت اجرایی شدن این طرح، یک کیلوگرم بار را می‌توان با هزینه‌ای در حدود ۵۰۰ دلار به مدار زمین رساند. در حالی که این هزینه در حال حاضر و با کمک گرفتن از راکت‌های فضایی حدود ۲۰ هزار دلار هزینه در بر دارد.

دکتر پیتر سوان (Peter Swan) که در نگارش این گزارش IAA کمک کرده است، رییس کمیسیون بین‌المللی آسانسور فضایی است. به گفته‌ی او آسانسورهای فضایی می‌توانند دید ما را نسبت به آینده بشریت تغییر دهند.

او اضافه می‌کند که ‘این قدمی بزرگ در حرکت به سوی خروج از سیاره زمین خواهد بود.’ سوان در گفتگو با Futurism می‌گوید: ‘آسانسورهای فضایی می‌توانند به واسطه کاهش قابل توجه هزینه‌ها، منجر به جهشی بزرگ در روند مسافرت‌های فضایی شوند.’

آقای سوان که یک مهندس ماهواره به حساب می‌آید اشاره می‌کند که هزینه‌ی ارسال ماهواره و انجام ماموریت‌های فضایی را تا ۹۹ درصد کاهش دهد.

در روشی متفاوت به این نکته اشاره شده که آسانسورهای فضایی تنها ۲۰ کیلومتر ارتفاع داشته باشند و راکت‌ها از آن ارتفاع پرتاب شوند. بدین‌ترتیب سوخت کمتری هزینه می‌شود. اما در کل یکی از مهمترین محدودیت‌های فعلی برای ساخت آسانسورهای فضایی و کاربردی کردن آنها، مواد و مصالح است.

مساله‌ی مواد و مصالح

برای ساخت یک کابل یا روبان محکم که قابلیت رسیدن به ارتفاع چند ده کیلومتری زمین را داشته باشد و به قدر کافی محکم و منعطف باشد، استفاده از مواد خاصی نیاز است. دلیل این مساله کاهش قدرت جاذبه‌ی زمین است، اما به هر حال، کابل یاد شده باید بتواند وزن خود را تا ارتفاع ۵۰۰۰ کیلومتری تحمل کند.

مهندس‌هایی که مشغول کار بر روی چنین کابلی هستند می‌توانستند آن را با کمک نوع بسیار منعطفی از جنس نانولوله‌های کربنی بسازند. اما در تحقیقی در دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ این گزینه را حذف کرد. اما نتیجه یک تحقیق در اواخر ۲۰۱۵ نشان داد که کلید کار احتمالا در نانونخ‌هایی از جنس الماس است.

ساختار نانولوله‌های کربن

به گفته‌ی سوان، نانونخ‌های الماسی یا نیترید بور ممکن است برای چنین چیزی نتیجه دهد، اما کماکان اعتقاد بر این است که بر خلاف نتیجه تحقیقات دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ، نانولوله‌های کربنی احتمالا در نهایت برای ساخت یک کابل قابل اتکا، ضروری هستند.

نکته مهم اینجاست که حداقل در حال حاضر خبری از مواد و مصالحی که بتوان با آنها یک آسانسور فضایی ساخت، نیست. اما در نهایت به ماده و تکنولوژی لازم برای تولید آن خواهیم رسید و بر اساس نتایج تحقیقی که در نشریه New Space منتشر شده، این زمان دیرتر از سال ۲۰۳۰ نخواهد بود.

نمای زمین از داخل یک آسانسور فضایی در آینده

اما محدودیت‌های مرتبط با جنس کابل چنین آسانسوری، ژاپنی‌ها را از تلاش برای ساخت آن منصرف نکرده است. در دانشگاه شیزوکا مشغول کار روی کولار (Kevlar) هستند که مجموعه‌ای از الیاف نخی بسیار محکم است. قرار است این الیاف در ایستگاه بین‌المللی فضایی به عنوان یکی از گزینه‌های برای جنس کابلی که برای آسانسور فضایی قابل استفاده است، آزمایش شود.

به گفته‌ی سوان، ‘این گروه در حال شبیه‌سازی وضعیت برای انجام آزمایشات روی کولار هستند. در صورت موفقیت‌شان، قدمی رو به جلو در دانش فضایی ما و پیشرفتی قابل توجه در عملیاتی شدن ایده‌ی آسانسورهای فضایی را شاهد خواهیم بود.’

در ژاپن، شرکت ساختمانی اوبایاشی (Obayashi) نیز متعهد شده که تا سال ۲۰۵۰ یک آسانسور فضایی را بسازد.

از آنجا که قدرت جاذبه در ماه یا مریخ به اندازه‌ی زمین نیست، با وجود کولار می‌توان نمونه‌هایی از این آسانسورها را در ماه یا مریخ ساخت و آزمایش کرد. بدین ترتیب امکان رفع مشکلات احتمالی آن با توجه به پیشرفت تکنولوژی بیشتر و دست‌یافتنی‌تر خواهد شد.

آسانسور فضایی خورشیدی

علاوه بر مسافرت‌های فضایی، آسانسورها پتانسیل این را دارند که به عنوان ابزارهایی برای جذب انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار بگیرند. چرا که پنل‌های خورشیدی در خارج از جو زمین می‌توانند از پرتوهای خورشید را که فیلترنشده هستند انرژی‌ای بسیار بیشتر از انرژی قابل ذخیره در سطح زمین بسازند. سپس این انرژی می‌تواند به زمین منتقل شده و انرژی‌ای بسیار ارزان قیمت و بهینه را به ما برساند.

در انیمه‌ی علمی-تخیلی Dundam OO دنیایی تصویر می‌شود که در آن انسان‌ها با کمک چند آسانسور مداری تقریبا تمامی انرژی مورد نیاز زمین را جذب می‌کردند. آیا چنین تصویری واقعا می‌تواند در آینده به واقعیت تبدیل شود؟

برج خورشیدی بر بستر آسانسور فضایی

به گفته‌ی سوان با کمک آسانسورهای فضایی و دسترسی ارزان‌تر به فضا، نگاه بشر متفاوت از وضعیت فعلی می‌شود و سفر به فضا برای اغلب‌مان دیگر رویایی دست‌نیافتنی نخواهد بود. در این صورت می‌توانیم در مورد سفر به ماه و مریخ، و کلونی‌ای از آدم‌ها که خارج از جو و در مدار زمین زندگی می‌کنند، حرف بزنیم.

شما چه فکر می‌کنید؟ آیا ایده‌ی آسانسور فضایی ایده‌ای عملیاتی‌ست؟ و آیا در صورتی که شاهد آسانسورهای فضایی باشیم واقعا زندگی را تا به این حد تغییر می‌دهند؟

Futurism