Umjetnička ilustracija ogromnog svemirskog transportnog sustava. Buduće verzije tehnologije mogle bi se jednog dana popraviti.
(Slika: © Udruženje lidera Japana u svemiru)
Svemirska dizala koja bi mogla voziti putnike i teret do i iz orbite bi se mogla graditi korištenjem postojećih materijala, ako tehnologija uzima inspiraciju iz biologije da se popravi po potrebi, otkriva novo istraživanje.
Teoretski, svemirski lift sastoji se od kabela ili snopa kablova koji se protežu tisućama kilometara do protuteže u prostoru. Zakretanje Zemlje zadržalo bi kabel zategnuto, a vozila koja se penjaju udarala su kablom brzinom vlaka.
Vožnja svemirskim dizalom vjerojatno će trajati danima. Međutim, jednom kada se izgradi svemirski lift, putovanje u svemir po tehnologiji moglo bi biti daleko jeftinije i sigurnije nego raketama. Tehnologija svemirskog dizala sada se testira u stvarnom životu u japanskom eksperimentu STARS-Me (ukratko za Space Tethered Autonomous Robotic Satellite-Mini Elevator), koji je stigao u Međunarodnu svemirsku stanicu 27. rujna na japanskom robotskom teretnom brodu HTV-7. ,
Koncepcija dizala u svemiru sličnog beanstalku datira iz "misaonog eksperimenta" iz 1895. godine od ruskog svemirskog pionira Konstantina Ciolkovskog. Od tada su se takve "megastrukture" često pokazale u znanstvenoj fantastici. Ključni problem u stvaranju dizala u svemiru je izgradnja kabela dovoljno jakog da izdrži izvanredne snage s kojima bi se susreo. ['Stup do neba': Pitanja i odgovori o svemirskim dizatelima s autorom Williamom Forstchenom]
Prirodni izbor za izgradnju kabela dizala u svemiru jesu karbonske cijevi širine samo nanometre ili milijarde metara. Prethodna istraživanja su otkrila da se takve ugljikove nanocjevčice mogu pokazati 100 puta jače od čelika pri šestini težine.
Međutim, trenutno znanstvenici mogu napraviti ugljikove nanocjevčice duljine samo oko 21 inča (55 centimetara). Jedna od alternativa je korištenje kompozita napunjenih ugljikovim nanocjevkama, ali one same po sebi nisu dovoljno jake.
Sada su istraživači sugerirali da crtanje nadahnuća iz biologije može pomoći inženjerima u izgradnji dizala u svemiru koristeći postojeće materijale. "Nadam se da će ovo potaknuti nekoga da pokuša izgraditi svemirsko dizalo", rekao je za Space.com suautor stroja Sean Sun, inženjer strojarstva na Sveučilištu Johns Hopkins u Baltimoreu.
Inspiracija bio dizala
Znanstvenici su primijetili da, kada inženjeri dizajniraju konstrukcije, često im je potrebno da materijali za te konstrukcije djeluju na samo polovici njihove maksimalne vlačne čvrstoće ili manje od iste. Ovaj kriterij ograničava šanse konstrukcija da propadnu, jer im omogućuje slobodan rad s promjenama u čvrstoći materijala ili nepredviđenim okolnostima. [Hoćemo li ikada prestati koristiti rakete da bismo dostigli svemir?]
Suprotno tome, kod ljudi Ahilova tetiva redovito podnosi mehanička naprezanja koja su vrlo blizu njezinoj
krajnja vlačna čvrstoća. Biologija može gurnuti materijale do svojih granica zbog kontinuiranih mehanizama popravka, rekli su istraživači.
"Sa samopopravljanjem, inženjerske konstrukcije mogu se oblikovati drugačije i robusnije", rekao je Sun.
Na primjer, motor koji pokreće bičeve slične bičevima koje mnoge bakterije koriste za pogon "vrti se s oko 10 000 okr / min [okretaja u minuti], ali također aktivno popravlja i okreće sve svoje komponente na vremenskoj skali minuta", Sun reče. "Ovo je kao da se vozite niz cestu pri 160 km / h dok vadite motore i prijenos kako biste ih zamijenili!"
Istraživači su razvili matematički okvir kako bi analizirali koliko dugo može trajati svemirsko dizalo ako bi dijelovi njegovog priveza bili nasumično probijeni, ali megastruktura je imala samo-popravak
mehanizam. Istraživači su otkrili da je uz pomoć trenutno postojećih materijala moguće vrlo pouzdano svemirsko dizalo biti podvrgnuto umjerenim stopama popravljanja, poput robota.
Na primjer, s obzirom na komercijalna sintetička vlakna poznata kao M5, "moguć je privez mase 4 milijarde tona", rekao je Sun. "Ovo je otprilike 10.000 puta veća od [najviše] građevine na svijetu, Burj Khalifa. Realnije gledano, nešto poput kompozita ugljikove nanocjevčice će obaviti posao."
Dan Popescu, voditelj studija Sun i studija, doktorski student na Sveučilištu Johns Hopkins, detaljno je opisao svoja otkrića u srijedu (17. listopada) u Journal of the Royal Society Interface.
