La oss være ærlige, å lansere ting ut i verdensrommet med raketter er en ganske ineffektiv måte å gjøre ting på. Ikke bare er raketter dyre å bygge, de trenger også massevis av drivstoff for å oppnå rømningshastighet. Og mens kostnadene ved individuelle oppskytninger reduseres takket være konsepter som gjenbrukbare raketter og romfly, kan en mer permanent løsning være å bygge en romheis.
Og selv om et slikt prosjekt med mega-engineering rett og slett ikke er gjennomførbart akkurat nå, er det mange forskere og selskaper over hele verden som er opptatt av å gjøre en romheis til virkelighet i våre levetider. For eksempel opprettet et team av japanske ingeniører fra Shizuoka Universitys teknologiske fakultet nylig en skalamodell av en romheis som de skal lansere i verdensrommet i morgen (11. september).
Konseptet for en romheis er ganske enkelt. I utgangspunktet krever det bygging av en romstasjon i geosynkron bane (GSO) som er bundet til jorden av en strekkonstruksjon. En motvekt ville være festet til den andre enden av stasjonen for å holde bindingen rett mens jordens rotasjonshastighet sørger for at den forblir over samme sted. Astronauter og mannskaper ville reise opp og ned i bindingen i biler, noe som ville fjerne behovet for rakettoppskytninger helt.
Av hensyn til sin skalamodell laget ingeniørene fra Shizuoka University to ultra-små CubeSats, som hver måler 10 cm (3,9 tommer) på en side. Disse er koblet sammen med en omtrent 10 meter lang (32,8 fot) stålkabel, en beholder som fungerer som en romheis beveger seg langs kabelen ved hjelp av en motor, og kameraer montert på hver satellitt overvåker containerens fremgang.
Mikrosatellittene skal etter planen bli lansert til den internasjonale romstasjonen (ISS) 11. september, hvor de deretter vil bli distribuert til verdensrommet for testing. Sammen med andre satellitter, vil eksperimentet bli utført av H-IIB Vehicle No. 7, som blir lansert fra Tanegashima Space Center i Kagoshima Prefecture. Mens lignende eksperimenter der kabler ble utvidet i verdensrommet tidligere har blitt utført, vil dette være den første testen der et objekt blir flyttet langs en kabel mellom to satellitter.
Som en talsperson for Shizuoka University ble sitert på å si i en artikkel av AFP: "Det kommer til å være verdens første eksperiment for å teste heisbevegelse i verdensrommet."
"I teorien er en romheis svært sannsynlig. Romfart kan bli noe populært i fremtiden, ”la Shizuoka University ingeniør Yoji Ishikawa til.
Hvis eksperimentet viser seg vellykket, vil det bidra til å legge grunnlaget for en faktisk romheis. Men selvfølgelig må mange viktige utfordringer fortsatt løses før noe som nærmer seg en romheis kan bygges. Fremst blant disse er materialet som brukes til å bygge tetningen, som må være både lett (for ikke å kollapse) og ha utrolig strekkfasthet for å motstå spenningen indusert av sentrifugalkraften som virker på heisens motvekt.
På toppen av det, ville bindingen også tåle gravitasjonskreftene til Jorden, Solen og Månen, for ikke å snakke om belastningene som er forårsaket av jordens atmosfæriske forhold. Disse utfordringene ble ansett som uoverkommelige i løpet av det 20. århundre, da konseptet ble popularisert av forfattere som Arthur C. Clarke. Ved århundreskiftet begynte forskere å tenke tanken på nytt takket være oppfinnelsen av karbon nanorør.
Å produsere nanorør i den skalaen som er nødvendig for å nå en stasjon i GSO, er imidlertid fortsatt langt utenfor dagens kapasitet. I tillegg hevder Keith Henson - en teknolog, ingeniør og medstifter av National Space Society (NSS) - at karbon nanorør rett og slett ikke har den nødvendige styrken for å tåle den slags belastning det er snakk om. Til dette har ingeniører foreslått å bruke andre materialer, for eksempel diamant nanofilament, men produksjonen av dette materialet i den skalaen som kreves er også utenfor vår nåværende evne.
Det er andre utfordringer også, som inkluderer hvordan du kan unngå at rusk og meteoritter kolliderer med romheisen, hvordan du overfører elektrisitet fra jorden til verdensrommet, og sikrer at bindemetet er motstandsdyktig mot høye energi kosmiske stråler. Men hvis og når en romheis kunne bygges, ville den ha enorme utbetalinger, ikke minst vil muligheten for å frakte mannskaper og last til rommet for langt mindre penger.
I løpet av 2000, før utviklingen av gjenbrukbare raketter, var kostnadene for å plassere nyttelast i geostasjonær bane ved bruk av konvensjonelle raketter omtrent 25 000 dollar per kilo (11 000 dollar per pund). Imidlertid, ifølge estimater utarbeidet av Spaceward Foundation, er det mulig at nyttelast kan overføres til GSO for så lite som $ 220 per kg ($ 100 per pund).
I tillegg kan heisen brukes til å distribuere neste generasjons satellitter, som for eksempel rombaserte solarrayer. I motsetning til bakkebaserte solarrayer, som er underlagt dag / natt-syklusen og skiftende værforhold, vil disse matriser kunne samle strøm 24 timer i døgnet, 7 dager i uken, 365 dager i året. Denne kraften kan deretter stråles fra satellittene ved hjelp av mikrobølgesendere til mottakerstasjoner på bakken.
Romskip kan også settes sammen i bane, et annet kostnadsbesparende tiltak. For øyeblikket må romfartøyer enten være ferdig montert her på jorden og skytes ut i verdensrommet, eller for å få enkelte komponenter lansert i bane og deretter settes sammen i verdensrommet. Uansett er det en kostbar prosess som krever tunge utskyttere og tonn drivstoff. Men med en romheis, kan komponenter løftes til bane for en brøkdel av kostnadene. Enda bedre, autonome fabrikker kunne plasseres i bane som ville være i stand til både å bygge de nødvendige komponentene og montere romskip.
Ikke så rart hvorfor flere selskaper og organisasjoner håper å finne måter å overvinne de tekniske og tekniske utfordringene en slik struktur vil innebære. På den ene siden har du International Space Elevator Consortium (ISEC), et datterselskap av National Space Society som ble dannet i 2008 for å fremme utvikling, konstruksjon og drift av en romheis.
Så er det Obayashi Corporation, som samarbeider med Shizuoka University for å lage en romheis innen år 2050. I henhold til planen deres, skulle heisens kabel være sammensatt av en 96 000 km karbon nanorørkabel som kan transportere 100 -ton klatrere. Den vil også bestå av en flytende Earth Port med en diameter på 400 m (1312 ft) og en motvekt på 12.500 tonn (13.780 amerikansk tonn).
Som professor Yoshio Aoki ved Nihon University College of Science and Technology (som overvåker Obayashi Corp.s romheiseprosjekt) sa: “[En romheis] er viktig for at industrier, utdanningsinstitusjoner og regjeringen skal slå seg sammen om teknologisk utvikling .”
Gitt, kostnadene for å bygge en romheis ville være enorme og vil trolig kreve en samordnet internasjonal og multigenerasjonsinnsats. Og det gjenstår betydelige utfordringer som vil kreve betydelig teknologisk utvikling. Men for disse engangsutgiftene (pluss vedlikeholdskostnadene) ville menneskeheten ha fri tilgang til plass i overskuelig fremtid, og til betydelig reduserte kostnader.
Og hvis dette eksperimentet viser seg vellykket, vil det gi viktige data som en dag kan informere om opprettelsen av en romheis.
