Projev Arthura C. Clarka v šedesátých letech, vysvětlující geostacionární satelity, dal Pearsonovi inspiraci pro celý koncept vesmírných výtahů, zatímco pracoval ve výzkumném středisku NASA Ames v Kalifornii během dnů přistání Apolla Moon.
"Clarke řekl, že dobrým způsobem, jak porozumět komunikačním satelitům na geostacionární oběžné dráze, je představit si je na vrcholu vysoké věže, posazené 35 786 km (22 236 mil) nad Zemí," vzpomíná Pearson, "domníval jsem se, proč nestavět skutečnou věž?"
Uvědomil si, že je možné zaparkovat protizávaží, jako malý asteroid, na geostacionární oběžné dráze a pak natáhnout kabel dolů a připevnit jej na zemský rovník. Teoreticky by výtahové vozy mohly cestovat po dlouhém kabelu a převádět náklad z gravitace Země do vesmíru za zlomek ceny dodávané chemickými raketami.
… Teoreticky. Problém pak a nyní spočívá v tom, že materiál potřebný k tomu, aby podporoval i jen hmotnost kabelu v zemské gravitaci, neexistuje. Teprve v posledních několika letech, s příchodem uhlíkových nanotrubic - s pevností v tahu v ballparku - se lidé konečně dostali přes smíchovou etapu a začali ji vážně zkoumat. A zatímco uhlíkové nanotrubice byly v laboratoři vyráběny v malém množství, inženýři jsou stále daleko od tkaní do dlouhého kabelu, který by mohl poskytnout potřebnou sílu.
Pearson věděl, že technické výzvy jsou hrozivé, a tak přemýšlel, „proč nestavět na Měsíc výtah?“
Na Měsíci je gravitační síla jednou šestinou toho, co tu na Zemi cítíme, a kabel naší kosmické výtahu je v naší současné výrobní technologii dobře. Natáhněte kabel z povrchu Měsíce a měli byste levnou metodu, jak dodávat nerosty a zásoby na orbitu Země.
Lunární kosmický výtah by fungoval jinak než na Zemi. Na rozdíl od naší vlastní planety, která rotuje každých 24 hodin, se Měsíc otáčí na své ose pouze jednou za 29 dní; stejné množství času potřebného k dokončení jedné oběžné dráhy kolem Země. To je důvod, proč můžeme vidět jen jednu stranu Měsíce. Koncept geostacionární oběžné dráhy ve skutečnosti kolem Měsíce nemá smysl.
V systému Země-Měsíc je však pět míst, kde můžete umístit předmět nízké hmotnosti - jako je satelit… nebo protiváha kosmického výtahu - a nechat je zůstat stabilní s velmi malou energií: body Lagrange Země-Měsíc. Bod L1, místo přibližně 58 000 km nad povrchem Měsíce, bude fungovat perfektně.
Představte si, že se vznášíte ve vesmíru v bodě mezi Zemí a Měsícem, kde je gravitační síla z obou stran dokonale vyrovnaná. Podívejte se vlevo a Měsíc je přibližně 58 000 km (37 000 mil); podívejte se doprava a Země je více než pětkrát větší než ta vzdálenost. Bez jakýchkoli pohonných jednotek se nakonec dostanete z tohoto dokonalého vyrovnávacího bodu a pak začnete zrychlovat směrem k Zemi nebo k Měsíci. L1 je vyvážený, ale nestabilní.
Pearson navrhuje, aby NASA vypustila kosmickou loď nesoucí obrovskou cívku kabelu k bodu L1. Pomalu se vzdálil od bodu L1, když odpojil kabel dolů na povrch Měsíce. Jakmile byl kabel ukotven k lunárnímu povrchu, poskytl napětí a celý kabel visel v dokonalé rovnováze, jako kyvadlo směřující k zemi. A stejně jako kyvadlo, výtah by se vždy udržoval dokonale zarovnán s bodem L1, když se na něj tahala zemská gravitace. Mise by mohla zahrnovat i malého solárního horolezce, který by mohl vyšplhat z lunárního povrchu na vrchol kabelu a dodat vzorky měsíčních skal na vysokou orbitu Země. Další mise mohly dodat celé týmy horolezců a proměnit tento koncept v sériovou výrobu.
Výhodou připojení výtahu k Měsíci namísto Země je jednoduchý fakt, že zapojené síly jsou mnohem menší - gravitace Měsíce je 1/6 gravitace Země. Namísto exotických nanotrubic s extrémní pevností v tahu by mohl být kabel konstruován pomocí komerčně dostupných materiálů s vysokou pevností, jako jsou Kevlar nebo Spectra. Ve skutečnosti se Pearson zaměřil na komerční vlákno zvané M5, které by podle jeho výpočtu vážilo pouze 6 800 kg na plný kabel, který by na základně podporoval nosnost 200 kg. To je v rámci schopností nejsilnějších raket dodaných Boeingem, Lockheed Martinem a Arianespace. Jeden start je to, aby výtah na Měsíc. A jakmile bude výtah nainstalován, můžete jej začít vyztužovat dalšími materiály, jako je sklo a bór, které by bylo možné vyrobit na Měsíci
Co byste tedy udělali s kosmickým výtahem připojeným na Měsíc? "Spousta," říká Pearson, "na Měsíci jsou všechny druhy zdrojů, které by bylo mnohem snazší shromáždit a přivést na oběžné dráhy, než je vypustit ze Země." Lunární regolit (měsíční špína) by mohl být použit jako stínění pro vesmírné stanice; kovy a jiné minerály mohly být těženy z povrchu a použity pro stavbu ve vesmíru; a pokud se na jižním pólu Měsíce objeví led, můžete do kosmické lodi dodat vodu, kyslík a dokonce i palivo. “
Pokud se na jižním pólu Měsíce objeví vodní led, můžete tam spustit druhý kabel a na konci jej připojit k prvnímu kabelu. To by umožnilo základně jižního měsíce dodávat materiál na oběžné dráze Země bez nutnosti cestovat po zemi k základně prvního výtahu.
Bylo by skvělé pro skály, ale ne pro lidi. I kdyby horolezec pohyboval kabelem stovky kilometrů za hodinu, astronauti by jezdili týdny a byli vystaveni záření hlubokého vesmíru. Ale když mluvíte o nákladu, pomalu a stabilně vyhrajete závod.
Pearson poprvé zveřejnil svou představu o lunárním výtahu již v roce 1979 a od té doby ho nadává. Letos se však NASA směje, poslouchají. Společnost Pearson, Star Technology and Research, byla nedávno udělena grantu 75 000 USD od Institutu pro pokročilé koncepty NASA (NIAC) na šestiměsíční studii, která tuto myšlenku dále prozkoumala. Pokud se tento nápad ukáže jako slibný, Pearson by mohl získat větší grant, aby začal překonávat některé technické výzvy, hledat partnery uvnitř a NASA a ven, aby pomohl v jeho rozvoji.
NIAC hledá nápady, které jsou mimo běžnou zónu technologií NASA - například… výtah na Měsíci - a pomáhá je rozvíjet do té míry, že mnoho rizik a neznámých bylo vyžehleno.
Pearson doufá, že tento grant pomůže NASA, že měsíční výtah by byl neocenitelným příspěvkem k nové vizi vesmírného průzkumu Měsíc-Mars, podporující budoucí měsíční základny a průmyslová odvětví ve vesmíru. A to by technikům poskytlo způsob, jak pochopit obtíže spojené se stavbou výtahů do vesmíru, aniž by se nejprve muselo postavit na Zemi obrovskou výzvou.
Napsal Fraser Cain
