En tale av Arthur C. Clarke på 1960-tallet, der han forklarte geostasjonære satellitter, ga Pearson inspirasjon til hele konseptet romheiser mens han arbeidet ved NASA Ames Research Center i California i løpet av landene til Apollo Moon.
"Clarke sa at en god måte å forstå kommunikasjonssatellitter i geostasjonær bane var å forestille seg dem på toppen av et høyt tårn, som ligger 35,786 km over jorda," husker Pearson, "jeg tenkte, hvorfor ikke bygge en faktisk tårn?"
Han innså at det teoretisk var mulig å parkere en motvekt, som en liten asteroide, i geostasjonær bane og deretter forlenge en kabel ned og feste den ved jordens ekvator. I teorien kunne heisebiler reise oppover den lange kabelen og overføre last ut av jordens tyngdekraft godt og ut i verdensrommet til en brøkdel av prisen levert av kjemiske raketter.
… i teorien. Problemet da, og nå, er at materialet som kreves for å støtte selv bare kabelenes vekt i jordens tyngdekraft ikke eksisterer. Bare de siste årene, med ankomsten av karbon-nanorør - med strekkfasthet i ballparken - har folk endelig beveget seg forbi latterstadiet, og begynt å undersøke det på alvor. Og mens karbon nanorør er produsert i små mengder i laboratoriet, er ingeniørene fremdeles mange år borte fra å veve dem sammen til en lang kabel som kan gi den nødvendige styrken.
Pearson visste at de tekniske utfordringene var formidable, så han lurte på, "hvorfor ikke bygge en heis på månen?"
På månen er tyngdekraften en sjettedel av det vi føler her på jorden, og en kabelheisekabel er godt innenfor vår nåværende produksjonsteknologi. Strekk en kabel opp fra overflaten av månen, så vil du ha en billig metode for å levere mineraler og forsyninger til jordens bane.
En måneskiltheis ville fungere annerledes enn en basert på Jorden. I motsetning til vår egen planet, som roterer hver 24. time, snur Månen bare på sin akse en gang hver 29. dag; den samme tiden det tar å fullføre en bane rundt jorden. Dette er grunnen til at vi bare noen gang kan se den ene siden av månen. Konseptet med geostasjonær bane gir ikke virkelig mening rundt Månen.
Det er imidlertid fem steder i Earth-Moon-systemet der du kan plassere et objekt med lav masse - som en satellitt ... eller en motvekt i romheisen - og få dem til å forbli stabile med veldig lite energi: Earth-Moon Lagrange-poengene. L1-punktet, et sted omtrent 58 000 km over overflaten av Månen, vil fungere perfekt.
Ser du hvordan du flyter i rommet på et punkt mellom Jorden og Månen der tyngdekraften fra begge deler er perfekt balansert. Se til venstre, og månen er omtrent 58 000 km unna; se til høyre for deg og jorden er mer enn 5 ganger den avstanden. Uten noen form for thrustere, vil du til slutt drive ut av dette perfekte balansepunktet, og deretter begynne å akselerere mot enten Jorden eller Månen. L1 er balansert, men ustabil.
Pearson foreslår at NASA lanserer et romfartøy som fører en enorm kabelrulle til L1-punktet. Den ville sakte vende tilbake fra L1-punktet da den avspylte kabelen ned til månens overflate. Når kabelen var forankret til månens overflate, ville den gi spenning, og hele kabelen ville henge i perfekt balanse, som en pendel som peker mot bakken. Og som en pendel, ville heisen alltid holde seg perfekt rettet mot L1-punktet, mens jordens tyngdekraft trakk seg bortover den. Oppdraget kan til og med inkludere en liten solenergidrevet klatrer som kunne klatre opp fra månens overflate til toppen av kabelen, og levere prøver av måneberg i en høy jordbane. Ytterligere oppdrag kunne levere hele lag med klatrere, og gjøre konseptet om til en masseproduksjonsoperasjon.
Fordelen med å koble en heis til månen i stedet for jorden er det enkle faktum at de involverte kreftene er mye mindre - Månens tyngdekraft er 1/6 av jordens. I stedet for eksotiske nanorør med ekstreme strekkfastheter, kan kabelen bygges ved bruk av høyfast kommersielt tilgjengelige materialer, som Kevlar eller Spectra. Pearson har faktisk nullet inn en kommersiell fiber kalt M5, som han beregner bare ville veie 6 800 kg for en full kabel som ville støtte en løftekapasitet på 200 kg ved basen. Dette er godt innenfor egenskapene til de kraftigste rakettene levert av Boeing, Lockheed Martin og Arianespace. En lansering er å ta en heis på månen. Og når heisen ble installert, kan du begynne å forsterke den med ytterligere materialer, som glass og bor, som kan produseres på månen
Så, hva vil du gjøre med en romheis koblet til månen? "Masse," sier Pearson, "det er alle slags ressurser på Månen som ville være mye lettere å samle der og bringe i bane i stedet for å skyte dem opp fra Jorden. Lunar regolit (måneskitt) kan brukes som skjerming for romstasjoner; metaller og andre mineraler kan utvinnes fra overflaten og brukes til konstruksjon i verdensrommet; og hvis is blir oppdaget på Månens sørpol, kan du levere vann, oksygen og til og med drivstoff til romfartøyet. "
Hvis vannisen dukker opp på Månens sørpol, kan du kjøre en andre kabel der, og deretter koble den på slutten til den første kabelen. Dette vil tillate en søndre måne-base å levere materiale inn i bane med høy jord uten å måtte reise langs bakken til basen av den første heisen.
Det vil være flott for steiner, men ikke for folk. Selv om en klatrer flyttet opp kabelen hundrevis av kilometer i timen, ville astronauter reise i flere uker og bli utsatt for stråling i dype rom. Men når du snakker om last, vinner langsom og jevn løpet.
Pearson publiserte først sin idé om en månelyft tilbake i 1979, og han har slått den opp siden. I år ler NASA ikke, de lytter. Pearsons selskap, Star Technology and Research, ble nylig tildelt et tilskudd på $ 75 000 fra NASAs Institute for Advanced Concepts (NIAC) for en seks måneders studie for å undersøke ideen nærmere. Hvis ideen viser seg å være lovende, kan Pearson få et større tilskudd for å begynne å overvinne noen av ingeniørutfordringene, og se etter partnere i og NASA og ut for å hjelpe i utviklingen.
NIAC ser etter ideer som er langt utenfor NASAs normale komfortsone for teknologier - for eksempel ... en heis på månen - og hjelper deg med å utvikle dem til det punktet at mange av risikoer og ukjente er blitt utstøtt.
Pearson håper dette tilskuddet vil hjelpe ham med å gjøre saken overfor NASA om at en måneheis vil være et uvurderlig bidrag til den nye månen-Mars romutforskningsvisjonen, og støtte fremtidige månebaser og industrier i verdensrommet. Og det ville gi ingeniører en måte å forstå vanskelighetene med å bygge heiser i verdensrommet uten å ta på seg den enorme utfordringen å bygge den på jorden først.
Skrevet av Fraser Cain
