Ілюстрація художника масивної системи транспортування ліфтів у космос. Майбутні версії технології можуть за один день виправити себе.
(Зображення: © Японська асоціація космічних ліфтів)
Космічні ліфти для перевезення пасажирів і вантажів на орбіту і з неї можуть бути побудовані з використанням існуючих матеріалів, якщо технологія потребує натхнення з біології, щоб виправити себе в разі потреби, з'ясовує нове дослідження.
Теоретично, космічний елеватор складається з кабелю або пачки кабелів, що простягаються тисячі миль до противаги в космосі. Обертання Землі утримувало б кабель підтягнутим, а транспортні засоби альпіністів зашпилювали кабель зі швидкістю поїзда.
Їзда на космічному ліфті, ймовірно, займе днів. Однак, як тільки буде побудований космічний ліфт, поїздка в космос за технологією може бути набагато дешевшою та безпечнішою, ніж на ракеті. Космічні ліфтові технології зараз випробовуються в реальному житті в японському експерименті STARS-Me (скорочення до космічного причаленого автономного робототехнічного супутника-міні-ліфта), який прибув на Міжнародну космічну станцію 27 вересня на японському робототехнічному космічному кораблі HTV-7. .
Концепція ліфта до космосу, що нагадує квасоля, бере початок у "мислительному експерименті" 1895 р. Від російського піонера Костянтина Ціолковського. З тих пір такі «мегаструктури» часто виявлялися в науковій фантастиці. Основна проблема створення космічних ліфтів - це побудова кабелю, достатньо міцного, щоб протистояти надзвичайним силам, з якими він зіткнеться. [«Стовп до неба»: запитання та питання про космічний ліфт з автором Вільямом Форстхеном]
Природним вибором для побудови кабелю для космічного ліфта є вуглецеві труби шириною лише нанометрів або мільярдів метрів. Попередні дослідження виявили, що такі вуглецеві нанотрубки можуть виявитись у 100 разів сильніше, ніж сталь на одну шосту вагу.
Однак в даний час вчені можуть зробити вуглецеві нанотрубки довжиною не менше 21 дюйма (55 сантиметрів). Однією з альтернатив є використання композитів, завантажених вуглецевими нанотрубками, але вони недостатньо міцні самі по собі.
Зараз дослідники припустили, що черпати натхнення з біології може допомогти інженерам будувати космічні ліфти, використовуючи наявні матеріали. "Будемо сподіватися, що це надихне когось спробувати побудувати космічний ліфт", - розповів для Space.com співавтор дослідження Шон Сун, інженер-механік Університету Джона Хопкінса в Балтіморі.
Біоліфт натхнення
Вчені відзначили, що коли інженери проектують конструкції, вони часто вимагають, щоб матеріали для цих конструкцій працювали лише на половину їх максимальної міцності на розрив або менше, ніж на цьому. Цей критерій обмежує шанси відмов конструкцій, оскільки він дає їм можливість впоратися з різними змінами в матеріальній міцності або непередбаченими обставинами. [Чи будемо ми колись перестати використовувати ракети для досягнення космосу?]
Навпаки, у людини ахілесова сухожилля звичайно витримує механічні напруги, дуже близькі до свого
гранична міцність на розрив. Біологія може підштовхувати матеріали до своїх меж через механізми безперервного ремонту, вважають дослідники.
"За допомогою саморемонту інженерні споруди можна проектувати по-різному і надійніше", - сказала НД.
Наприклад, двигун, який приводить у рух бичачі джгутики, які багато бактерій використовують для рушійного руху, "крутиться приблизно 10 000 об / хв [обертів в хвилину], але він також активно ремонтує і перевертає всі його компоненти за часовою шкалою хвилин". Сонце сказало. "Це так, як ви їдете по дорозі зі швидкістю 100 км / год [160 км / год], виймаючи двигуни та передачу, щоб замінити їх!"
Дослідники розробили математичну основу, щоб проаналізувати, як довго може прослужити космічний ліфт, якби частини його прив’язки випадково зазнали розриву, але мегаструктура мала самостійний ремонт
механізм. Дослідники виявили, що високонадійний космічний ліфт можливий за допомогою існуючих в даний час матеріалів, якщо він зазнав помірних темпів ремонту, таких як роботи.
Наприклад, враховуючи комерційне синтетичне волокно, відоме як М5, "можливий тетер масою 4 мільярди тонн", - зазначив ВС. "Це приблизно в 10 000 разів більше маси [найвищої] будівлі в світі, Бурдж Халіфа. Більш реально, щось на зразок композиту з вуглецевої нанотрубки виконає цю роботу".
Ведучий автора сонця та дослідження Дан Попеску, докторант університету Джона Хопкінса, детально розкрив свої висновки в середу (17 жовтня) в журналі «Інтерфейс Королівського суспільства».
