Umělecká ilustrace masivního systému přepravy vesmírných výtahů. Budoucí verze technologie by se jednoho dne mohly samy opravit.
(Obrázek: © Japan Association Association Elevator Association)
Vesmírné výtahy pro převoz cestujících a nákladu na oběžné dráhy a z nich by mohly být postaveny s využitím stávajících materiálů, pokud se technologie inspiruje biologií, aby se v případě potřeby opravila, objeví se nová studie.
Teoreticky se kosmický výtah skládá z kabelu nebo svazku kabelů, které sahají tisíce kilometrů do protizávaží ve vesmíru. Rotace Země by udržovala napnutý kabel a horolezecká vozidla by se stahovala nahoru a dolů po kabelu rychlostí vlaku.
Jízda do kosmického výtahu bude pravděpodobně trvat dny. Jakmile je ale postaven kosmický výtah, může být cesta do vesmíru mnohem levnější a bezpečnější než na raketě. Technologie kosmického výtahu se nyní ve skutečném životě testuje v japonském experimentu STARS-Me (zkratka pro autonomní robotický družicový mini-výtah Space Tethered), který dorazil na mezinárodní kosmickou stanici 27. září na palubu japonské robotické kosmické lodi HTV-7. .
Koncept výtahu do beanstalkového typu do vesmíru sahá až do roku 1895 „myšlenkového experimentu“ od ruského průkopníka vesmíru Konstantina Tsiolkovského. Od té doby se takové „megastruktury“ často objevují ve sci-fi. Klíčovým problémem při vytváření prostorových výtahů je vybudování dostatečně pevného kabelu, aby vydržel mimořádné síly, s nimiž se bude setkat. ['Pilíř do nebe': Otázky a odpovědi týkající se vesmírného výtahu s autorem Williamem Forstchenem]
Přirozenou volbou pro konstrukci kabelu pro vesmírný výtah jsou uhlíkové trubky, které jsou široké pouze nanometrů nebo miliardin metru. Předchozí výzkum zjistil, že takové uhlíkové nanotrubice mohou být 100krát silnější než ocel při jedné šestině hmotnosti.
V současné době však mohou vědci vyrobit uhlíkové nanotrubice nejvýše asi 21 palců (55 centimetrů). Jednou alternativou je použití kompozitů naložených uhlíkovými nanotrubicemi, ty však samy o sobě nejsou dostatečně silné.
Vědci nyní navrhli, že čerpání inspirace z biologie může technikům pomoci při budování prostorových výtahů pomocí stávajících materiálů. „Doufejme, že to někoho inspiruje k pokusu o vybudování kosmického výtahu,“ řekl spoluautor studie Sean Sun, strojní inženýr na Johns Hopkins University v Baltimoru, řekl agentuře Space.com.
Inspirace biologického výtahu
Vědci poznamenali, že když konstruktéři navrhují struktury, často vyžadují, aby materiály pro tyto konstrukce fungovaly jen při polovině jejich maximální pevnosti v tahu nebo menší než ta. Toto kritérium omezuje šance na selhání struktur, protože jim poskytuje prostor pro řešení změn materiálové pevnosti nebo nepředvídaných okolností. [Přestaneme někdy používat rakety k dosažení prostoru?]
Naproti tomu u lidí Achillova šlacha rutinně odolává mechanickému namáhání velmi blízkému jejímu
maximální pevnost v tahu. Biologie může tlačit materiály na své hranice kvůli mechanismům nepřetržitého opravování, uvedli vědci.
"Díky samopravě mohou být inženýrské struktury navrženy odlišně a pevněji," řekl Sun.
Například motor, který pohání bičovitý bičík, který mnoho bakterií používá k pohonu, se točí rychlostí přibližně 10 000 otáček za minutu [otáčky za minutu], ale také aktivně opravuje a obrací všechny své komponenty na časové stupnici minut, “ Sun řekl. "Je to jako kdybyste sjížděli po silnici rychlostí 160 km / h při vyjímání motorů a převodovky, abyste je vyměnili!"
Vědci vyvinuli matematický rámec pro analýzu toho, jak dlouho může kosmický výtah trvat, pokud by část jeho postroje náhodně prošla prasknutím, ale megastruktura měla samoopravu.
mechanismus. Vědci zjistili, že vysoce spolehlivý kosmický výtah byl možný za použití stávajících materiálů, pokud by byl podroben mírným opravám, například od robotů.
Například, s ohledem na komerční syntetické vlákno známé jako M5, „je možný svazek 4 miliard tun,“ uvedl Sun. „To je asi 10 000krát větší než nejvyšší budova na světě, Burj Khalifa. Realističtěji to bude něco jako kompozit uhlíkových nanotrubic.“
Sun a studie vedoucí autor, Dan Popescu, student doktorského studia na Johns Hopkins University, podrobně své výsledky ve středu (17. října) v časopise Journal of Royal Society Interface.
