|
Имајќи предвид дека лифтот ќе постигне орбитално забрзување качувајќи се по кабелот, објект пуштен од врвот на кулата би требало исто така да има орбитално забрзување потребно да остане во ГСО. За разлика од поновите концепти за вселенските лифтови, Тсиолковската(концептуална) кула била конструкција базирана на компресија, а не како тензична(кабелска) конструкција.
===TwentiethДваесетиот centuryВек===
Градењето на компресивна конструкција од земјата па нагоре испадна дека е нереалистична задача поради фактот дека немаше во домен материјал со доволна компресивна сила да си ја поддржува сопствената тежина под такви услови. <ref name="JBIS1999"/> Во 1959та, друг Руски научник, [[Јури Н. Артсутанов]], предложи поопиплив предлог. Артсутанов предложи користење на геостационарен сателит како темелот од кој би се контруирала градбата надоле. Користејќи противтежа, кабел би бил спуштен од ГСО до површината на Земјата додека противтежата би била одвлекувана преку сателитот подалеку од Земјата, задржувајќи го центарот на гравитација на кабелот статичен према Земјата. Артсутановата идеја била претставена на Руската публика во интервју публицирано во Неделниот додаток на ''[[Комсомолскаја Правда]]'' во 1960та,<ref name="artsutanov">{{cite web
Building a compression structure from the ground up proved an unrealistic task as there was no material in existence with enough compressive strength to support its own weight under such conditions.<ref name="JBIS1999"/> In 1959 another Russian scientist, [[Yuri N. Artsutanov]], suggested a more feasible proposal. Artsutanov suggested using a geostationary [[satellite]] as the base from which to deploy the structure downward. By using a [[counterweight]], a cable would be lowered from geostationary orbit to the surface of Earth, while the counterweight was extended from the satellite away from Earth, keeping the the cable constantly over the same spot on the surface of the Earth. Artsutanov's idea was introduced to the Russian-speaking public in an interview published in the Sunday supplement of ''[[Komsomolskaya Pravda]]'' in 1960,<ref name="artsutanov">{{cite web
|url=http://www.liftport.com/files/Artsutanov_Pravda_SE.pdf
|title=To the Cosmos by Electric Train
|first=Yu
|format=PDF
|accessdate=2006-03-05}}</ref> но не бил достапен на Англиски до многу покасно. Тој исто така предложил промени во формата на кабелот со цел, стресот во кабелот да биде постојан - претпоставката била кабелот да почне во една форма на почетокот и да се тенчи идејќи према ГСО.
|accessdate=2006-03-05}}</ref> but was not available in English until much later. He also proposed tapering the cable thickness so that the stress in the cable was constant—this gives a thin cable at ground level, thickening up towards GSO.
Взаемно, идеите за кабелот и кулата биле предложени во квази-хумористичната колумна Ариадн во Њу Сиентист, 24ти Декември 1964та.
Both the tower and cable ideas were proposed in the quasi-humorous [[Daedalus (Ariadne)|''Ariadne'' column]] in ''[[New Scientist]]'', 24 December 1964.
Правење на кабел над 35.000км(22.000милји) долг е тешка задача. Во 1966, Исак, Вин, Браднер и Бакус, четри Амерички инжинери, го реинвентирале концептот, именувајќи го во “Небесна Кука“, и ги публицирале своите анализи во весникот Наука. <ref>{{cite journal
Making a cable over 35,000 kilometers (22,000 miles) long is a difficult task. In 1966, Isaacs, Vine, Bradner and Bachus, four [[United States|American]] engineers, reinvented the concept, naming it a "Sky-Hook," and published their analysis in the journal [[Science (journal)|''Science'']].<ref>{{cite journal
|title=Satellite Elongation into a True 'Sky-Hook'
|year=1966
|volume = 11
| doi = 10.1126/science.151.3711.682
|author=Isaacs, J. D. |coauthors= A. C. Vine, H. Bradner and G. E. Bachus|bibcode = 1966Sci...151..682I }}</ref> TheyТие decidedодлучиле toда determineоткријат whatкаков typeтип ofна materialматеријал wouldќе beе requiredпотребен toза buildизградба aна spaceвселенски elevatorлифт, assumingпретпоставувајќи itдека wouldќе beбиде aправ straightкабел cableбез withникакви noваријации variationsво inнеговите itsспојливи crossделови section,и andоткриле foundдека thatсилата theпотребна [[specificза strength|strength]]тоа requiredби wouldбила beдва twiceпати thatпоголема ofод anyбило existingкој materialдо includingтогаш [[graphite]]постоечки материјал, [[quartz]]вклучувај”и ги графитот, andкварцот и [[diamond]]дијамантот.
Во1975та , Амерички научник, Џером Пирсон, го реинвентирал концептот пак, повторно, публицирајќи ги своите анализи во весникот Акта Астронаутика.<ref name="pearson">
In 1975 an American scientist, [[Jerome Pearson]], reinvented the concept yet again, publishing his analysis in the journal [[Acta Astronautica]]. He designed<ref name="pearson">
{{cite journal
| author = J. Pearson
| issue = 9–10
}}
</ref> Тој дизајнирал изменета спојлива точка која би била подобра за градењето на лифтот. Комплетираниот кабел би бил најтенок кај ГСО, каде тензијата е најголема, и би бил најширок на краевите за да би го редуцирал количеството на тежина по просторната единица на спојливата точка, која треба да биде издржувана во било кој дел од кабелот. Тој предложил користење на противтежа која пополека би се растегнувала до 144.000км (90.000милји скоро пола од растојанието до Месечината) додека долниот дел од лифтот би се градел. Без голема противтежа, горниот дел од кабелот би требало да биде подолг од долниот поради променливоста на гравитационите и центрифугалните сили оддалечувајќи се од Земјата. Неговите анализи вклучувале и препреки како Месечевата гравитација, ветарот и транспортот кој би се вршел по кабелот. Тежината на материјалот потребен за да се изгради лифтот би барала илјадници спејсшатли, иако, дел од материјалот би можел да биде транспортиран по лифтот кога би стигнал кабелот со бар минимална цврстина до земјата или би можеле материјалите да се прават во вселената од астероидна или месечева руда.
</ref> a tapered cross section that would be better suited to building the elevator. The completed cable would be thickest at the geostationary orbit, where the tension was greatest, and would be narrowest at the tips to reduce the amount of weight per unit area of cross section that any point on the cable would have to bear. He suggested using a counterweight that would be slowly extended out to 144,000 kilometers (90,000 miles, almost half the distance to the [[Moon]]) as the lower section of the elevator was built. Without a large counterweight, the upper portion of the cable would have to be longer than the lower due to the way [[gravity|gravitational]] and centrifugal forces change with distance from Earth. His analysis included disturbances such as the gravitation of the Moon, wind and moving payloads up and down the cable. The weight of the material needed to build the elevator would have required thousands of [[Space Shuttle]] trips, although part of the material could be transported up the elevator when a minimum strength strand reached the ground or be manufactured in space from [[asteroid]]al or lunar ore.
Во 1977ма, Ханс Моравец, публицирал статија наречена “Не-синхронизирана Орбитална Небесна Кука“ во која тој предложил алтернативен концепт за вселенски лифт, користејќи ротационен кабел, </ref> во кој ротациската брзина би била иста како и орбиталната брзина со што, инстантнато забрзување во точката кај што кабелот е најблизу до Земјата е нула. Овој цонцепт е рана верзија на транспортен систем користејќи вселенски кабел.
In 1977, [[Hans Moravec]] published an article called "A Non-Synchronous Orbital Skyhook", in which he proposed an alternative space elevator concept, using a rotating cable,<ref>Hans P. Moravec, "A Non-Synchronous Orbital Skyhook," ''Journal of the Astronautical Sciences'', Vol. 25, October–December 1977</ref> in which the rotation speed exactly matches the orbital speed in such a way that the instantaneous velocity at the point where the cable was at the closest point to the Earth was zero. This concept is an early version of a space tether transportation system.
Во 1979та, вселенските лифтови биле претставени кон пошироката јавност преку симултаните публикации на Артур Ц. Кларковата новела “Рајските Фонтани“, каде што, инженерите конструираат вселенски лифт на врвот од планина во замислена островска земја Тапробејн(налик на Шри Ланка, иако, преместена по накај Екваторот) и на Чарлс Шефилдовата прва новела “Пајажината меѓу световите“ исто така опишувајќи за градењето на вселенски лифт. Три години подоцна, во новелата на Роберт А. Хеинлеин “Петок“ 1982ра, главниот лик го искористува “Најробскиот столб на грав“ во одисејата на нејзините патувања. Во новелата на Ким Станли Робинсон “Црвениот Марс“ 1993та, колонисти градат вселенски лифт на Марс кој им овозможува и да населуваат повеќе колонисти, а и за транспорт на ресурсите накај Земјата. Во новелата од 2000та на Давид Геролд “Скокање од планетата“, фамилијарна екскурзија по Еквадоскиот столб на грав е уствари прикаска за киднапирање поради старателство над дете. Геролдовата книга исто така ги проучува некои од индустриските обиди за посериозна технологија за лифт.
In 1979, space elevators were introduced to a broader audience with the simultaneous publication of [[Arthur C. Clarke]]'s novel, ''[[The Fountains of Paradise]]'', in which engineers construct a space elevator on top of a mountain peak in the fictional island country of ''Taprobane'' (loosely based on [[Sri Lanka]], albeit moved south to the Equator), and [[Charles Sheffield]]'s first novel, ''[[The Web Between the Worlds]]'', also featuring the building of a space elevator. Three years later, in [[Robert A. Heinlein]]'s 1982 novel ''[[Friday (novel)|Friday]]'' the principal character makes use of the "Nairobi Beanstalk" in the course of her travels. In [[Kim Stanley Robinson]]'s 1993 novel ''[[Red Mars]]'', colonists build a space elevator on Mars that allows both for more colonists to arrive and also for natural resources mined there to be able to leave for Earth. In [[David Gerrold]]'s 2000 novel, ''[[Jumping Off The Planet]]'', a family excursion up the Ecuador "beanstalk" is actually a child-custody kidnapping. Gerrold's book also examines some of the industrial applications of a mature elevator technology.
===21st21ви centuryВек===
AfterПосле theразвивањето developmentна ofјаглеродните [[carbonнаноцефки nanotubes]]во in the 1990s1990тите, engineerинженерот [[DavidДавид Smitherman]]Смитерман ofод [[NASA]]НАСА/Marshall'sКанцеларијата Advancedза ProjectsМаршалови OfficeНапреднати realizedПроекти, thatсватил theдека highвисоката strengthјачина ofна theseовие materialsматеријали mightможе makeда theго conceptнаправи ofконцептот anза orbitalорбиталната skyhookнебесна feasibleкука возможен, andи putсоставил togetherработилница aво workshopМаршаловиот atВселенски theАвио [[MarshallЦентар, Spaceканејќи Flightмногу Center]],научници invitingи manyинженери scientistsза andдискусија engineersоколу toконцептите discussи conceptsда andсостават compileпланови plansза forлифт anкој elevatorби toго turnдонел theконцептот conceptдо intoреалност. a reality.<ref>Science @ NASA, [http://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast07sep_1.htm Audacious & Outrageous: Space Elevators], September 2000</ref> TheПубликацијата publicationкоја heја editedиздал, compilingсодржувајќи informationинформации fromод the workshopработилницата, "Space“Вселенски ElevatorsЛифтови: AnНапредната Advanced EarthЗемјино-SpaceВселенска InfrastructureИнфраструктура forза theНовиот New Millennium"Милениум“,<ref>{{cite web | title = Space Elevators: An Advanced Earth-Space Infrastructure for the New Millennium | url = http://www.affordablespaceflight.com/spaceelevator.html}}</ref> providesдава anвовед introductionво toмоменталната theсостојба stateна ofтехнологијата theи technologyги atсумаризира the time, and summarizes theсвоите findingsизнаоѓања.
AnotherДруг AmericanАмерикански scientistнаучник, [[BradleyБрадли CЦ. Edwards]]Едвардс, suggestedпредложил creatingкреирање aна 100,000 km .000км(62,000 mi.000милји) longдолга paperхартиено-thinтенка ribbonтрака, usingкористејќи aматеријал carbonод nanotubeјаглеродни composite materialнаноцефки. HeОдбрал choseтракест aтип ribbonместо typeкаблест structureсо ratherмислење thanдека aпрвиов cableби becauseможел thatда structureима mightпоголеми standшанси aза greaterопстанок chanceод ofметеори. survivingПоддржан impactsод byНАСА meteoroids.Институтот Supportedза byНапредни theКонцепти, [[NASAЕдвардсовата Instituteработа forбила Advancedпроширена Concepts]],да Edwards'ги workпокрива wasсценаријата expandedза toпрефрлањето, coverдизајнот theза deploymentискачување, scenarioнапојувањето, climberизбегнувањето design,на powerорбитални deliveryостатоци, systemукотвувањето, [[Spaceоддржувањето debris|orbitalна debris]]атомски avoidanceкислород, anchorизбегнување system,на survivingмолњи atomicи oxygen,урагани avoidingсо lightningпромена andна hurricanesлокацијата byна locatingзакотвувањето theво anchorзападниот in theекваторски westernПацифик, equatorialбуџетот Pacific, constructionраспоредот costs,за constructionградење schedule, andи environmentalприродните hazardsнесреќи.<ref>Bradley Edwards, Eureka Scientific, [http://www.niac.usra.edu/studies/472Edwards.html NIAC Phase I study]</ref><ref>Bradley Edwards, Eureka Scientific, [http://www.niac.usra.edu/studies/521Edwards.html NIAC Phase II study]</ref> TheНајголемиот largestзастој holdupво toЕдвардсовиот Edwards'дизајн proposedе designтехнолошкиот isлимит theна technologicalкабелскиот limit of the tether materialматеријал. HisНеговите calculationsматематики callповикуваат forна aвлакна fiberсоставени composedод of epoxyепокси-bondedсврзани carbonјаглеродни nanotubesнаноцефки withсо aминимална minimalтензична tensileсила strength of 130 [[Pascal (unit)|GPa]]од 130ГПа(19 millionмилиони [[Pounds per square inch|psi]]пси) (includingвклучувајќи aи [[safetyзаштитен factor]]фактор ofод 2); howeverно, testsтестови inво 20002000та ofна individualиндивидуални single-walledедноѕидни carbon nanotubesјаглеродни наноцефки(SWCNTsЕЅЈНЦ), whichкои shouldби beтребало notablyда strongerсе thanдоста anпојаки epoxyнего епокси-bondedсврзано ropeјаже, indicated the strongest measuredпокажаа asнајјака 52мерка GPaод 52ГПа(7.5 millionмилиони psiпси).<ref name="Yu 2000 PRL">{{cite journal | first = Min-Feng | last = Yu | coauthors = Files, Bradley S.; Arepalli, Sivaram; Ruoff, Rodney S. | title = Tensile Loading of Ropes of Single Wall Carbon Nanotubes and their Mechanical Properties | year = 2000 | journal = Physical Review Letters | volume = 84 | issue = 24 | pages = 5552–5555 | doi = 10.1103/PhysRevLett.84.5552 | pmid = 10990992 | bibcode=2000PhRvL..84.5552Y}}</ref> MultiМногу-walled carbon nanotubes haveѕидните beenјаглеродни measuredнаноцефки withсе tensileмерени strengthsсо upтензични toсилини 63се GPaдо 63ГПа(9 millionмилиони psiпси).<ref>
{{cite journal
| author = Min-Feng Yu, Oleg Lourie, Mark J. Dyer, Katerina Moloni, Thomas F. Kelly, Rodney S. Ruoff
}}</ref>
За да се убрза развојот на вселенскиот лифт, предлагачите планираат неколку натпревари, слични на Ансари Х Наградата, за битни технологии.<ref>{{cite web
To speed space elevator development, proponents are planning several competitions, similar to the [[Ansari X Prize]], for relevant technologies.<ref>{{cite web
|url=http://msnbc.msn.com/id/5792719/
|title=Space elevator contest proposed
|url=http://www.elevator2010.org/
|title=The Space Elevator - Elevator:2010
|accessdate=2006-03-05}}</ref> AmongМеѓу themнив areсе [[ElevatorЛифт:2010]], whichкој willке organizeорганизира annualгодишни competitionsнатпревари forза climbersкачувачи, ribbonsтраки andи power-beamingсистеми systemsза напојување, theНатпреварот Robogamesво Робо-играчките SpaceВселенски ElevatorЛифт RibbonТраки Climbingза competitionИскачување,<ref>{{cite web
|url=http://robogames.net/rules/climbing.php
|title=Space Elevator Ribbon Climbing Robot Competition Rules
|accessdate=2006-03-05 |archiveurl = http://web.archive.org/web/20051201005853/http://robolympics.net/rules/climbing.shtml |archivedate = December 1, 2005}}</ref> asисто wellкако asи NASA'sНАСА [[Centennialпрограмот Challenges]]за program,Столетни whichПредизвици, inкој Marchво 2005Март 2005та, announcedпрогласи aпартнерство partnershipсо with the [[Spaceward Foundation]]Спејсвард Фондацијата(theоператорот operatorна ofЕлеватор Elevator:2010), raisingкревајќи theја totalцеловкупната valueвредност ofна prizesнаградите toдо US$400,000.000долари.<ref>{{cite web
|url=http://www.nasa.gov/home/hqnews/2005/mar/HQ_m05083_Centennial_prizes.html
|title=NASA Announces First Centennial Challenges' Prizes
|publisher=Space.com
|accessdate=2006-03-05}}</ref>
Првиот Европски Вселенски Лифт Предизвик(ЕВЛП) за да воспостави качувачка конструкција ќе се одржува во Август 2011та.<ref>{{cite web
The first European Space Elevator Challenge (EuSEC) to establish a climber structure will take place in August 2011.<ref>{{cite web
|title=What's the European Space Elevator Challenge?
|url=http://eusec.warr.de/?eusec|publisher=European Space Elevator Challenge
|accessdate=2011-04-21}}</ref>
Во 2005та, “ЛифтПорт Групацијата на компании за вселенски лифт, прогласија дека ќе градат фабрика за јаглеродни наноцефки во Милвил, Њу Џерси, со цел да доставуваат од тие јаки материјали до компаниите за стакло, пластика и метал. Иако ЛифтПорт се надеваат за евентуално да почнат да ги користат јаглеродните наноцефки за конструкцијата на 100.000км(62.000милји) долгиот вселенски лифт, овој потег ќе им овозможи да направат пари во краткиот период,а исто така и да спроведат истражувања и развивање на нови продукциски методи. Целта беше лансирање на вселенски лифт во 2010та."{{Update after|2010|11}}<ref>{{cite web
In 2005, "the [[LiftPort Group]] of space elevator companies announced that it will be building a carbon nanotube manufacturing plant in [[Millville, New Jersey]], to supply various glass, plastic and metal companies with these strong materials. Although LiftPort hopes to eventually use carbon nanotubes in the construction of a 100,000 km (62,000 mile) space elevator, this move will allow it to make money in the short term and conduct research and development into new production methods. The goal was a space elevator launch in 2010."{{Update after|2010|11}}<ref>{{cite web
|url=http://www.universetoday.com/am/publish/liftport_manufacture_nanotubes.html?2742005
|title=Space Elevator Group to Manufacture Nanotubes
|year=2005
|publisher=Universe Today
|accessdate=2006-03-05}}</ref> 13ти Февруари, 2006та, Групацијата изјавила дека претходно истиот месец, тестирале милја од “кабелот за вселенскиот лифт“ направен од прамени со јаглеродни влакна како и лента од фиберглас со димензии 5цм(2 инча) ширина и 1мм(околу 6 листа хартија) тенка, кревана со балони.<ref>{{cite news
|accessdate=2006-03-05}}</ref> On February 13, 2006 the LiftPort Group announced that, earlier the same month, they had tested a mile of "space-elevator tether" made of carbon-fiber composite strings and fiberglass tape measuring 5 cm (2 in) wide and 1 mm (approx. 6 sheets of paper) thick, lifted with balloons.<ref>{{cite news
|url=http://www.newscientistspace.com/article/dn8725.html
|title=Space-elevator tether climbs a mile high
|accessdate=2006-03-05}}</ref>
InВо 20072007ма, [[Elevator:2010]]Лифт2010, heldги theодржа 2007Игрите Spaceза ElevatorВселенски gamesЛифт 2007, whichкои featuredносеа US$500,000.000долари awardsнагради forза eachсекој ofод the two competitions,двата турнира(US$1,.000,.000 totalдолари вкупно) asкако wellи asдодатни an additional US$4,.000,.000 toдолари кои ќе beбидат awardedдоделени overво theследните next5 fiveгодини yearsза forтехнологии spaceповрзани elevatorсо relatedВселенскиот technologiesЛифт. <ref>http://www.spaceward.org/elevator2010</ref> NoНиеден teamsтим wonне theпобеди competitionна турнирите, butно aтим teamод fromМИТ [[MIT]]ги enteredвнесе the firstпрвите 2-gram грама( 0.07 oz07ози), 100% carbon nanotube entryјаглеродна intoнаноцефка theво competitionконкуренција.<ref>[http://www.spaceward.org/games07Wrapup.html The Spaceward Foundation<!-- Bot generated title -->]</ref> JapanJЈапонија одржа интернационална heldконференција anво internationalНоември conference2008ма inза Novemberда 2008се toдонесе drawнекој upвид aвременска timetableтабела forза buildingградењето theна elevatorлифтот.<ref name=JapanUKTimes>{{cite news | title = Japan hopes to turn sci-fi into reality with elevator to the stars | url = http://www.timesonline.co.uk/tol/news/uk/science/article4799369.ece | work=The Times | location=London | first=Leo | last=Lewis | date=2008-09-22 | accessdate=2010-05-23}} Lewis, Leo; News International Group; accessed 2008-09-22.</ref>
Во 2008ма, книгата “Напуштајќи ја планетата со Вселенски Лифт“ од страна на др.Брад Едвардс и Филип Раган, беше публицирана на Јапонски и влезе во Јапонската Бестселер Листа. <ref name=Leaving>{{cite web | title = Leaving the Planet by Space Elevator | url = http://www.leavingtheplanet.com/}} Edwards, Bradley C. and Westling, Eric A. and Ragan, Philip; Leasown Pty Ltd.; accessed 2008-09-26.</ref> Ова донесе до Јапонска изјава за цел, градење на Вселенски Лифт со проектна цена од Трилион Јени(5 милијарди фунти/8 милијарди долари). Во извештај од Лео Левис, кореспондент од Токио за Тајмс весникот во Англија, беа откриени плановите од Шуичи Оно, заседавач со Јапонската Вселенски Лифт Асоцијација. Левис вели: “Јапонија е оптимистички настроена дека нејзините развивачки Академски и Индустриски бази можат да ги решат тие конструкциски проблеми, и дека дури поставиле неверојатна мала цена на трошоците од Трилион Јени(5 билиони фунти/8 билиони долари) за изградбата на лифтот. Јапонија е позната како светски лидер во прецизниот инжинеринг и производството на високо-квалитетни материјали без кои ни самата идеја не би била возможна."<ref name=JapanUKTimes/>
In 2008 the book "Leaving the Planet by Space Elevator", by Dr. Brad Edwards and Philip Ragan, was published in Japanese and entered the Japanese best seller list.<ref name=Leaving>{{cite web | title = Leaving the Planet by Space Elevator | url = http://www.leavingtheplanet.com/}} Edwards, Bradley C. and Westling, Eric A. and Ragan, Philip; Leasown Pty Ltd.; accessed 2008-09-26.</ref> This has led to a Japanese announcement of intent to build a Space Elevator at a projected price tag of a trillion yen (£5 billion/ $8 billion). In a report by Leo Lewis, Tokyo correspondent of The Times newspaper in England, plans by Shuichi Ono, chairman of the Japan Space Elevator Association, are unveiled. Lewis says: "Japan is increasingly confident that its sprawling academic and industrial base can solve those [construction] issues, and has even put the astonishingly low price tag of a trillion yen (£5 billion/ $8 billion) on building the elevator. Japan is renowned as a global leader in the precision engineering and high-quality material production without which the idea could never be possible."<ref name=JapanUKTimes/>
==Physics of space elevators==
===Apparent gravitational field===
A space elevator cable rotates along with the rotation of the Earth. Objects fastened to the cable will experience upward centrifugal force that opposes some, all, or more than, the downward gravitational force at that point. The higher up the cable, the stronger is the upward centrifugal force and the more it opposes the downward gravity. Eventually it becomes ''stronger'' than gravity above the geosynchronous level. Along the length of the cable, this (downward) ''actual'' gravity minus the (upward) centrifugal force is called the ''apparent'' gravitational field.
==Структура==
The apparent gravitational field can be represented this way:
[[Image:SpaceElevatorClimbing.jpg||thumb|right|Еден концепт за вселенскиот лифт го прикажува со растегнат кабел заврзан за подвижна морска платформа.]]
Центрифугалната сила на земјината ротација е главниот принцип зад лифтот. Како што земјата ротира, центрифугалната сила цели да го насочи кабелот во права линија. Постојат различни кабелски дизајни. Скоро сите вклучуваат главна/базна станица, кабел, качувачи и противтежа.
===Базна Станица===
:The downward force of actual [[Newton's_law_of_universal_gravitation|gravity]] ''decreases'' with height: [[Newton's_law_of_universal_gravitation|<math>g = -G \cdot M/r^2</math>]]
Дизајните за базната станица типично се подредени во две категории: мобилни и статични. Мобилните станици се типично големи океански објекти. <ref name="niac">{{cite web
:The upward [[centrifugal force]] due to the planet's rotation ''increases'' with height: [[Centrifugal_force|<math>a = \omega^2 \cdot r</math>]]
:Together, the apparent gravitational field is the sum of the two:
:<math> g = -G \cdot M/r^2 + \omega^2 \cdot r</math>
where
:''g'' is the acceleration of ''actual'' gravity or ''apparent'' gravity down (negative) or up (positive) along the vertical cable (m s<sup>-2</sup>),
:''a'' is the centrifugal acceleration up (positive) along the vertical cable (m s<sup>-2</sup>),
:''G'' is the [[gravitational constant]] (m<sup>3</sup> s<sup>-2</sup> kg<sup>-1</sup>)
:''M'' is the mass of the Earth (kg)
:''r'' is the distance from that point to Earth's center (m),
:''ω'' is Earth's rotation speed (radian/s).
At some point up the cable, the two terms (downward gravity and upward centrifugal force) equal each other, objects fixed to the cable there have no weight on the cable. This occurs at the level of the stationary orbit. This level (r<sub>1</sub>) depends on the mass of the planet and its rotation rate. Setting actual gravity and centrifugal acceleration equal to each other gives:
:<math>r_1 = (G \cdot M/\omega^2)^{1/3}</math>
On Earth, this level is {{convert|35786|km|mi|0|abbr=on}} above the surface, the level of geostationary orbit.
Seen from a geosynchronous station, any object dropped off the tether from a point closer to Earth will initially accelerate downward. If dropped from any point above a geosynchronous station, the object would initially accelerate up toward space.
===Cable section===
Historically, the main technical problem has been considered the ability of the cable to hold up, with tension, the weight of itself below any particular point. The vertical point with the greatest tension on a space elevator cable is at the level of geostationary orbit, {{convert|35786|km|mi|0|abbr=on}} above the Earth's equator. This means that the cable material combined with its design must be strong enough to hold up the weight of its own mass from the surface up to 35,786 km. By making any cable larger in cross section at this level compared to at the surface, it can better hold up a longer length of itself. For a space elevator cable, an important design factor in addition to the material is how the cross section area tapers down from the maximum at 35,786 km to the minimum at the surface. To maximize strength of the cable compared to its weight, the cross section area will need to be designed in such a way that at any given point, it is proportional to the force it has to withstand. For such an idealized design without climbers attached, without thickening at high space-junk altitudes, etc., the cross-section will follow this differential equation:
:<math>\sigma \cdot dS = g \cdot \rho \cdot S \cdot dr</math>,
where
:''g'' is the acceleration along the radius (m·s<sup>−2</sup>),
:''S'' is the cross-area of the cable at any given point r, (m<sup>2</sup>) and dS its variation (m<sup>2</sup> as well),
:''ρ'' is the density of the material used for the cable (kg·m<sup>−3</sup>).
:''σ'' is the stress the cross-section area can bear without [[Yield (engineering)|yielding]] (N·m<sup>−2</sup>=kg·m<sup>−1</sup>·s<sup>−2</sup>), its elastic limit.
The value of ''g'' is given by the first equation, which yields:
:<math>\Delta\left[ \ln (S)\right]{}_{r_1}^{r_0} = \rho/\sigma \cdot \Delta\left[ G \cdot M/r + w^2 \cdot r^2/2 \right]{}_{r_1}^{r_0}</math>,
the variation being taken between ''r<sub>1</sub>'' (geostationary) and ''r<sub>0</sub>'' (ground).
It turns out that between these two points, this quantity can be expressed simply as:
<math>\Delta\left[ \ln (S)\right] = \rho/\sigma \cdot g_0 \cdot r_0 \cdot ( 1 + x/2 - 3/2 \cdot x^{1/3} )</math>, or
:<math>S_0 = S_1.e^{\rho/\sigma \cdot g_0 \cdot r_0 \cdot ( 1 + x/2 - 3/2 \cdot x^{1/3} )}</math>
where <math>x = \omega^2 \cdot r_0/g_0</math> is the ratio between the centrifugal force on the equator and the gravitational force.
===Cable material===
{{Section OR|date=July 2011}}
The second technical problem is that the ''g''<sub>0</sub> ''r''<sub>0</sub> factor is quite large. Since its influence on the maximal cross-section is exponential, one needs to find materials where ''σ'' will be large enough to cancel our gravity. On Earth, we have:
:<math>g_0 \cdot r_0 = 62.5 \cdot 10^6~m^2s^{-2}</math> (or Joules per kg)
:<math> \rho \approx 3 \cdot 10^3~kg~m^{-3}</math> for most solid materials, so that ''σ'' needs to be:
:<math> \sigma \approx 300 \cdot 10^9~kg~m^{-1}s^{-2}</math>
This corresponds to a cable capable of sustaining 30 tons with a cross-section of one square millimeter, under Earth's gravity.
The ''free breaking length'' can be used to compare materials: it is the length of a un-tapered cylindrical cable at which it will break under its own weight under constant gravity. For a given material, that length is ''σ/ρ/g<sub>0</sub>''. The free breaking length needed is given by the equation
:<math>\Delta\left[ \ln (S)\right] = \rho/\sigma \cdot g_0 \cdot r_0 \cdot ( 1 + x/2 - 3/2 \cdot x^{1/3} )</math>, where <math>x = w^2 \cdot r_0/g_0</math>
If one does not take into account the ''x'' factor (which reduces the strength needed by about 30%), this equation also says that the section ratio equals ''e'' (exponential one) when:
:<math>\sigma = \rho \cdot r_0 \cdot g_0</math>
If the material can support a free breaking length of only one tenth this, the section needed at a geosynchronous orbit will be [[e (mathematical constant)|''e'']]<sup>10</sup> times the ground section, which is more than a hundredfold in diameter.
==Structure==
[[Image:SpaceElevatorClimbing.jpg||thumb|right|One concept for the space elevator has it tethered to a mobile seagoing platform.]]
There are a variety of space elevator designs. Almost every design includes a base station, a cable, climbers, and a counterweight. Earth's rotation creates upward [[centrifugal force]]<!-- "upward" is a continuously changing direction which implies an accelerated reference frame where "c.f." is unquestionable (see http://xkcd.com/123/) --> on the counterweight. The counterweight is held down by the cable while the cable is held up and taut by the counterweight. The base station anchors the whole system to the surface of the Earth. Climbers climb up and down the cable with cargo.
===Base station===
The base station designs typically fall into two categories—mobile and stationary. Mobile stations are typically large oceangoing vessels.<ref name="niac">{{cite web
|url=http://www.spaceelevator.com/docs/521Edwards.pdf
|title=The Space Elevator NIAC Phase II Final Report
|publisher=NASA
|accessdate=2007-06-12|format=PDF}}</ref> StationaryСтатичните platformsплатформи wouldби generallyбиле beгенерално locatedлоцирани inво high-altitudeпредели locations,со suchвисока asнадморска onвисочина topкако ofна mountains,врвовите orод evenпланините potentiallyили onдури highи towersна потенцијално највисоките кули.<ref name="JBIS1999"/>
Подвижните платформи ја имаат предноста да бидат склони кон маневрирање со цел да избегнат јаки ветрови, бури и вселенски остатоци. Додека статичните платформи ги немаат овие предности, тие првично ќе се поефтини и полесно достапни за напојување како и ќе им биде потребен пократок кабел. Додека намалувањето во должината на кабелот може да изгледа минимално(не повеќе од неколку километри), дебелината на кабелот може да биде редуцирана по цела должина, значително намалувајќи ја нејзината тежина.
Mobile platforms have the advantage of being able to maneuver to avoid high winds, storms, and [[space debris]]. While stationary platforms don't have these advantages, they typically would have access to cheaper and more reliable power sources, and require a shorter cable. While the decrease in cable length may seem minimal (no more than a few kilometers), the cable thickness could be reduced over its entire length, significantly reducing the total weight.
===Кабел===
===Cable===
[[File:Kohlenstoffnanoroehre Animation.gif|thumb|right|Carbon nanotubes are one of the candidates for a cable material]]
AКабел spaceза elevatorвселенски cableлифт mustтреба carryсамиот itsда ownси weightја asподржува wellсвојата asтежина, а воедно theи (smallerпомалата) weightтежината ofна climbersкачувачите. TheОптималната requiredјачина strengthна ofкабелот theби cableварирала willдолж varyдолжината, alongпоради itsтоа length,што sinceна atодредени variousточки pointsќе itтреба hasда toја carryподдржува theи weightтежината ofна theкабелот cableиспод below,нив или orда provideдава aцентрипетална [[centripetalсила force]]за toда retainги theзадржи cableкабелот andи counterweightконтратежата aboveнад. InВо aизвештај 1998од report1998ма,<ref name=NASA97029>{{cite web|url=http://www.nas.nasa.gov/News/Techreports/1997/PDF/nas-97-029.pdf
|title=NAS-97-029: NASA Applications of Molecular Nanotechnology
|author=Al Globus
|coauthors=David Bailey, Jie Han, Richard Jaffe, Creon Levit, Ralph Merkle, and Deepak Srivastava
|publisher=NASA
|accessdate=2008-09-27|format=PDF}}</ref> истражувачите на НАСА заклучиле дека “максималниот стрес(на кабел за вселенски лифт) е на геосинхронизирана висина што значи дека таму треба да е кабелот најтенок и да се изменува наизменично како што ќе ја стига Земјата. Секаков потенцијален материјал би бил карактеризиран преку факторот за изменување - соодносот меѓу радиусот на кабелот во геосинхронизираната висина и тој кај Земјината површина. “
|accessdate=2008-09-27|format=PDF}}</ref> NASA researchers noted that "maximum stress [on a space elevator cable] is at geosynchronous altitude so the cable must be thickest there and taper exponentially as it approaches Earth. Any potential material may be characterized by the taper factor – the ratio between the cable's radius at geosynchronous altitude and at the Earth's surface."
TheКабелот cableмора mustда beбиде madeнаправен ofод aматеријал materialсо withголема aтензична large [[specific strength|tensile strengthсила/densityмасен ratio]]сооднос. ForНа exampleпример, theЕдвардсовиот Edwardsдизајн spaceза elevatorвселенски designлифт assumesзема aво cableпредвид materialкабелски withматеријал aсо specificспецифична strengthсила ofна atне leastпомалку од 100,.000 kN/ кН(kgкг/mм).<ref>[http://www.niac.usra.edu/studies/472Edwards.html "The Space Elevator: Phase I Study"] by Bradley Carl Edwards</ref> ThisОваа valueвредност takesја intoзема considerationво theпредвид entireцелата weightтежина ofна theвселенскиот space elevatorлифт. AВселенскиот spaceлифт elevatorби wouldтребало needда aбара materialматеријал capableкој ofби sustainingможел aда lengthиздржи of 4,960тежина kilometersод 4960км(3082 mi3082милји) ofод itsнеговата ownдолжина weightна ''atморско [[seaниво level]]''за toда reachби aможел [[geostationary]]да altitudeпостигне ofгеостационарна {{convert|35786|km|mi|0|abbr=on}}висина withoutод tapering36.000км(22.300милји) andбез withoutпромени breaking.и без кршење<ref>This 4,960 km "escape length" (calculated by [[Arthur C. Clarke]] in 1979) is much shorter than the actual distance spanned because [[Centrifugal force (fictitious)|centrifugal force]]s increase (and gravity decreases) dramatically with height: {{Cite web|url= http://www.islandone.org/LEOBiblio/CLARK2.HTM|title = The space elevator: 'thought experiment', or key to the universe?''|last = Clarke|first = A.C.|year = 1979}}</ref> ThereforeСледствено, aпотребен materialе withматеријал veryсо highмногу strengthјака andсила lightness isи neededлеснина.
Како за споредба, металите како титаниум, челик или алуминиумски обвивки имаат кршечка должина на само 20-30км. Модерните влакнести материјали(кои целат кон достигнување на огромни јачини поради нивната микроскопска или кристална структура која е врзана со основата на материјалот има помалце дефекти) како кевларот, фибергласот и јаглеродните/графитни влакна имаат кршечка граница од 100-400км. Кварцните влакна имаат предност зашто тие можат да бидат споени во должина од неколку стотици километри <ref>[http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091215160000.htm World's Longest Laser - 270 Km Long - Created] ScienceDaily, December 16, 2009</ref> дури и со денешнава технологија. Наноинжинираните материјали како јаглеродните наноцефки и од скоро откриените графни траки(перфектни дводимензионални листови на јаглерод) се смета дека ќе имаат точка на кршење околу 5000-6000км на морско ниво ,а истовремено ќе можат да спроведуваат и електрична енергија.
For comparison, metals like titanium, steel or aluminium alloys have [[specific strength|breaking lengths]] of only 20–30 km. Modern [[Fiber#Man-made_fibers|fibre]] materials such as [[kevlar]], [[fibreglass]] and [[Carbon fiber|carbon/graphite fibre]] have breaking lengths of 100–400 km. Quartz fibers have an advantage that they can be drawn to a length of hundreds of kilometers <ref>[http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091215160000.htm World's Longest Laser - 270 Km Long - Created] ScienceDaily, December 16, 2009</ref> even with the present-day technology. Nanoengineered materials such as [[carbon nanotubes]] and, more recently discovered, [[graphene]] ribbons (perfect two-dimensional sheets of carbon) are expected to have breaking lengths of 5000–6000 km at sea level, and also are able to conduct electrical power.
CarbonЈаглеродот isе suchтолку aдобар good candidate materialкандидат материјал(forпоради highнеговата specificспецифична strengthјачина) becauseзатоа што, asкако onlyсамо the6ти 6thелемент elementво inпериодичната the [[periodic table]]табела, itтој hasима veryмногу fewмалце ofнуклеони theкои [[nucleons]]ја whichпомагаат contributeнајголемиот mostдел ofод theнепотребната deadтежина weightна ofбило any materialкој материјал(whereasкаде mostшто ofнајголемиот theдел interatomicод [[Chemicalинтератомските bond|bondingсврзувачки forces]]сили areсе contributedпомагани byод onlyсамо theнадворешните [[Valenceмал electron|outerброј few]] electronsелектрони); theпредизвикот challengeсега nowостанува, remainsда toсе extendзголеми toво macroscopicмакроскопски sizesдимензии theпроизводството productionна ofтаков suchматеријал materialкој thatе areсеуште stillперфектен perfect on the microscopic scaleмикроскопски гледано(asзатоа microscopicшто [[Crystallographicмикроскопските defects|defects]]дефекти areсе mostнајодговорни responsibleза forслабоста materialна weaknessматеријалите). The current Сегашната(2009) carbon nanotube technologyтехнологија allowsза growingјаглеродната tubesнаноцефка upдозволува toградење aна fewцефки tensсамо ofдо centimetersдесетици onlyсантиметри.<ref>{{cite journal|first=X.|last=Wang|title=Fabrication of Ultralong and Electrically Uniform Single-Walled Carbon Nanotubes on Clean Substrates|volume=9 |pages=3137–3141|year=2009|doi=10.1021/nl901260b|journal=Nano Letters|last2=Li|first2=Q.|last3=Xie|first3=J.|last4=Jin|first4=Z.|last5=Wang|first5=J.|last6=Li|first6=Y.|last7=Jiang|first7=K.|last8=Fan|first8=S.|issue=9|pmid=19650638|bibcode=2009NanoL...9.3137W
}}</ref>
[[Image:SpaceElevatorAnchor.jpg||thumb|right|A seagoing anchor station would incidentally act as a deep-water [[seaport]].]]
===ClimbersКачувачи===
[[Image:SpaceElevatorInClouds.jpg|thumb|right|250px|A conceptual drawing of a space elevator climbing through the clouds.]]
Вселенскиот лифт неможе да биде лифт, нормално гледано(со движечки кабли) поради потребата кабелот да биде значително поширок во центарот него на краевите. Додека се изнесувани разни дизајни на движечките кабли, највеќето од нив покажуваат дека лифтот треба да се качува по стационарен кабел.
A space elevator cannot be an elevator in the typical sense (with moving cables) due to the need for the cable to be significantly wider at the center than the tips. While various designs employing moving cables have been proposed, most cable designs call for the "elevator" to climb up a stationary cable.
Качувачите покриваат голем варијатет на дизајни. На дизајните за лифт чијшто кабли се планарни ленти, се предлага користењето на парови сопирачи за да го држат кабелот со помош на триење.
Качувачите мораат да бидат ставени во оптимални растојанија за да се минимизира стресот и осцилациите на кабелот, а да се максимизира количината. Полесни качувачи можат да бидат праќани почесто, со дури по неколку одеднаш. Ова ја зголемува до некаде количината, но истовремено и ја намалува масата на секој индивидуален товар.
Climbers cover a wide range of designs. On elevator designs whose cables are planar ribbons, most propose to use pairs of rollers to hold the cable with friction.
Climbers must be paced at optimal timings so as to minimize cable stress and oscillations and to maximize throughput. Lighter climbers can be sent up more often, with several going up at the same time. This increases throughput somewhat, but lowers the mass of each individual payload.{{Citation needed|date=January 2010}}
[[Image:Space elevator balance of forces.svg|thumb|right|250px|As the car climbs, the elevator takes on a 1 degree lean, due to the top of the elevator traveling faster than the bottom around the Earth (Coriolis force). This diagram is not to scale.]]
Хоризонталната брзина на секој дел од кабелот се зголемува со висината, пропорционално со растојанието од центарот на Земјата, постигнувајќи орбитално забрзување во геостационарната орбита. Затоа, како што товарот се крева со вселенскиот лифт, не треба да добие само висина, но и аголски моментум(хоризонтална брзина). Овој аголски моментум е земен од сопствената земјина ротација. Како што качувачот се крева, иницијално тој се движи малце поспоро него кабелот на кој се движи(Кариолна Сила) и затоа, качувачот се влече по кабелот.
The horizontal speed of each part of the cable increases with altitude, proportional to distance from the center of the Earth, reaching [[orbital velocity]] at geostationary orbit. Therefore as a payload is lifted up a space elevator, it needs to gain not only altitude but [[angular momentum]] (horizontal speed) as well. This angular momentum is taken from the Earth's own rotation. As the climber ascends it is initially moving slightly more slowly than the cable that it moves onto ([[Coriolis force]]) and thus the climber "drags" on the cable.
TheЦелосниот overallефект effectна ofцентрифугалната theсила <!--n.b.која theдејствува elevatorна is in a non inertial reference frameкабелот, soправи centrifugalтој isконстантно correct--->centrifugalда forceпробува actingда onсе theврати cableво causesнекоја itенергетски toповолна constantlyвертикална tryориентација, toшто returnзначи to the energetically favourable vertical orientationдека, soоткако afterнекој anобјект objectќе hasбиде beenкренат liftedпо onкабелот, theпротивтежата cableќе theсе counterweightзаниша willназад swingкон backвертикалата towardsкако the vertical like an inverted pendulum{{Citation needed|date=Julyпревртена 2009}}тежина. SpaceЗемајќи elevatorsдека andвселенскиот theirлифт loadsе willдизајниран beда designedцентарот soна thatтежината theсекогаш centerостанува ofнад massгеостационарната isорбита(ГСО) alwaysза well-enoughмаксимална aboveкачувачка theбрзина levelна of geostationaryкачувачите, orbit<ref>[http://gassend.com/spaceelevator/center-of-mass/index.html "Why the Space Elevator's Center of Mass is not at GEO" by Blaise Gassend]</ref> toлифтот holdнеможе upда theпадне. whole system.Оперирањето Liftсо andлифтот descentи operationsспуштањата mustмора beда carefullyсе plannedпланираат soвнимателно asза toда keepби theсе pendulum-likeзадржало motionпревртеното ofдвижење theна counterweightпротивтежата around theоколу tetherкабелската pointточка underпод controlконтрола.<ref>{{cite journal|doi=10.1016/j.actaastro.2008.10.003|title=The effect of climber transit on the space elevator dynamics|year=2009|last1=Cohen|first1=Stephen S.|last2=Misra|first2=Arun K.|journal=Acta Astronautica|volume=64|issue=5–6|pages=538–553}}</ref>
За времето додека товарот стигне до ГСО, аголниот моментум(хоризонталната брзина) е доволна при што товарот искача во орбитата.
By the time the payload has reached GEO the angular momentum (horizontal speed) is enough that the payload is in orbit.
Спротивниот процес би се случил за товарите што би се симнувале по лифтот, наведнувајќи го кабелот источно и незначително зголемувајќи ја земјината ротациска брзина.
Исто така се предлага користењето на втор кабел закачен за платформа, да го крева товарот по главниот кабел, поради тоа што дигачката направа не би морала да се справува со својата тежина наспроти земјената гравитација. Од сите предложени теории, напојувањето на било која дигачка направа сеуште претставува предизвик.
Друга лимитација на дизајнот би била качувачката брзина на качувачот, поради тоа што геосинхроната орбита е на 35.786км(22.236милји). Претпоставувајќи дека качувачот може да постигне брзина на многу брза кола или воз од 300км/час(180милји/час) ќе му требаат 5 дена да се качи до геосинхроната орбита.
===Напојување на качувачите===
The opposite process would occur for payloads descending the elevator, tilting the cable eastwards and insignificantly increasing Earth's rotation speed.
Заемно, силата и енергијата се значителни теми за качувачите- качувачите треба да добијат голема количина на потенцијална енергија што може побргу за да го исчистат кабелот за следниот товар.
Сите предлози за да се добие таа енергија до качувачот се подредени во 3 категории :
It has also been proposed to use a second cable attached to a platform to lift payload up the main cable, since the lifting device would not have to deal with its own weight against Earth's gravity. Out of the many proposed theories, powering any lifting device also continues to present a challenge.
• Трансфер на енергијата до качувачот преку безжичен енергичен трансфер додека се искачува.
• Трансфер на енергијата до качувачот преку некоја материјална структура додека се искачува.
Another design constraint will be the ascending speed of the climber. As geosynchronous orbit is at {{convert|35786|km|mi|0|abbr=on}}. Assuming the climber can reach the speed of a very fast car or train of 300 km/h (180 mph) it will take 5 days to climb to geosynchronous orbit.
• Зачувување на енергијата до качувачот пред да почне- ова бара екстремно висока специфична енергија. <ref>{{cite web
===Powering climbers===
Both power and energy are significant issues for climbers—the climbers need to gain a large amount of potential energy as quickly as possible to clear the cable for the next payload.
Various methods have been proposed to get that energy to the climber:
* Transfer the energy to the climber through [[wireless energy transfer]] while it is climbing.
* Transfer the energy to the climber through some material structure while it is climbing.
* Store the energy in the climber before it starts - requires an extremely high [[specific energy]] such as nuclear energy.
* Solar power - power compared to the weight of panels limits the speed of climb.<ref>{{cite web
|url = http://www.isr.us/Downloads/niac_pdf/chapter4.html
|title = NIAC Space Elevator Report - Chapter 4: Power Beaming
|archivedate = 2007-10-13
|publisher = [[NASA]]
|quote = Нуклеарната и соларната енергија се предложени, но генерирање на доволно енергија за да стигне до врвот на лифтот во било кое разумно време без брзо да се балансира е скоро невозможно.
|quote = Alternatives that have been suggested include running power up the cable, solar or nuclear power onboard and using the cable's movement in the environment's electromagnetic field. None of these methods are feasible on further examination due to efficiency or mass considerations. Another alternative is to run two cables, for carrying power (a high-voltage positive and a negative line) and each capable of holding the counterweight (system redundancy).
}}</ref>
Предложениот метод е преку напојување со ласерска енергија, користејќи слободен електрон напоен со еден мегават или ласери во нормална фаза во комбинација со адаптирачки огледала приближно 10м(33 стапки) широки и фотоволтаичен систем накај качувачот подесен со ласерската фрекфенција за поголема ефикасност. <ref name="niac"/> Голема пречка за било кој дизајн на качувач е справувањето со значителната количина на топлотен отпад генериран поради не доволно совршената ефикаснот на било кој од напојувачките методи.
Wireless energy transfer such as laser power beaming is currently considered the most likely method. Using megawatt powered free electron or solid state lasers in combination with adaptive mirrors approximately 10 m (33 ft) wide and a photovoltaic array on the climber tuned to the laser frequency for efficiency.<ref name="niac"/> For climber designs powered by power beaming, this efficiency is an important design goal. Unused energy must be re-radiated away with heat-dissipation systems, which add to weight.
Yoshio Aoki, a professor of precision machinery engineering at [[Nihon University]] and director of the Japan Space Elevator Association, suggested including a second cable and using the conductivity of carbon nanotubes to provide power.<ref name=JapanUKTimes/>
Various mechanical means of applying power have also been proposed; such as moving, looped or vibrating cables.{{Citation needed|date=January 2010}}
===Counterweight===
Several solutions have been proposed to act as a counterweight:
*a heavy, captured [[asteroid]];<ref name=NASASci/>
*a [[space dock]], [[space station]] or [[spaceport]] positioned past geostationary orbit; or
*a further upward extension of the cable itself so that the net upward pull is the same as an equivalent counterweight;
*parked spent climbers that had been used to thicken the cable during construction, other junk, and material lifted p the cable for the purpose of increasing the counterweight.<ref>Edwards BC, Westling EA. ''The Space Elevator: A Revolutionary Earth-to-Space Transportation System.'' San Francisco, USA: Spageo Inc.; 2002. ISBN 0-9726045-0-2.</ref>
Extending the cable has the advantage of some simplicity of the task and the fact that a payload that went to the end of the counterweight-cable would acquire considerable velocity relative to the Earth, allowing it to be launched into interplanetary space. It's disadvantage is the need to produce greater amounts of cable material as opposed to using anything that has mass.
==Alternative concepts==
The original concept envisioned by Tsiolkovsky was a compression structure, a concept similar to an [[Radio masts and towers|aerial mast]]. While such structures might reach the agreed [[Karman line|altitude for space]] (100 km—62 mi), they are unlikely to reach geostationary orbit. The concept of a Tsiolkovsky tower combined with a classic space elevator cable has been suggested.<ref name="JBIS1999">{{cite journal
| author = Geoffrey A. Landis and Craig Cafarelli
| year = 1999
| title = The Tsiolkovski Tower Reexamined
| journal = Journal of the British Interplanetary Society
| volume = 52
| pages = 175–180
| others = Presented as paper IAF-95-V.4.07, 46th International Astronautics Federation Congress, Oslo Norway, 2–6 October 1995
}}
</ref>
A mini version<ref>http://www.spaceelevator.com/2009/09/canadian-mini-space-elevator-paper-available.html</ref> of the Space Elevator to access near-space altitudes of 20 km (12 mi) has been proposed by Canadian researchers. The structure would be pneumatically supported and free standing with control systems guiding the structure's center of mass. Proposed uses include tourism and commerce, communications, wind generation and low-cost space launch.<ref>http://pi.library.yorku.ca/dspace/handle/10315/2587</ref>
Other alternatives to a space elevator include an [[orbital ring]], a pneumatic space tower,
<ref name=YorkU2009 >{{cite news | first= | last= | coauthors= |authorlink= | title=York U-designed space elevator would reach 20 km above Earth | date=June 15, 2009 | publisher=York University | url =http://www.yorku.ca/mediar/archive/Release.php?Release=1695 | work = | pages = | accessdate = 2009-11-13 | language = }}</ref> a [[space fountain]], a [[launch loop]], a [[Skyhook (structure)|Skyhook]], a [[space tether]], a space hoist and the [[SpaceShaft]].<ref>Space Shaft: Or, the story that would have been a bit finer, if only one had known….[http://ksjtracker.mit.edu/2009/07/01/space-shaft-or-the-story-that-would-have-been-a-bit-finer-if-only-one-had-known/], "Knight Science Journalism Tracker (MIT)", July 1st, 2009</ref>
==Launching into deep space==
An object attached to a space elevator at a radius of approximately 53,100 km will be at [[escape velocity]] when released. Transfer orbits to the L1 and L2 [[Lagrangian point]]s can be attained by release at 50,630 and 51,240 km, respectively, and transfer to lunar orbit from 50,960 km.<ref>{{cite web|url=http://www.spaceelevator.com/docs/iac-2004/iac-04-iaa.3.8.3.04.engel.pdf|title=IAC-04-IAA.3.8.3.04 Lunar transportation scenarios utilising the space elevator|author=Kilian A. Engel|publisher=www.spaceelevator.com}}</ref>
The velocities that might be attained at the end of Pearson's 144,000 km (90,000 mi) cable can be determined. The tangential velocity is 10.93 kilometers per second (6.79 mi/s), which is more than enough to [[escape velocity|escape]] Earth's gravitational field and send probes at least as far out as [[Jupiter]]. Once at Jupiter, a [[gravitational assist]] maneuver permits solar escape velocity to be reached.<ref>{{cite journal|title=The physics of the space elevator|author=P. K. Aravind|month=February|year=2007|journal=American Journal of Physics|volume=45|issue=2|publisher=American Association of Physics Teachers|doi=10.1119/1.2404957|accessdate=July 3, 2009|pages=125|bibcode = 2007AmJPh..75..125A }}</ref>
==Extraterrestrial elevators==
A space elevator could also be constructed on other planets, asteroids and moons.
A [[Mars|Martian]] tether could be much shorter than one on Earth. Mars' surface gravity is 38% of Earth's, while it rotates around its axis in about the same time as Earth.<ref name=moravec>{{cite web |url=http://www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/project.archive/1976.skyhook/1982.articles/elevate.800322 | title=Hans Moravec: SPACE ELEVATORS (1980)}}</ref>
Because of this, Martian [[areostationary orbit]] is much closer to the surface, and hence the elevator would be much shorter. Current materials are already sufficiently strong to construct such an elevator.<ref name=moravec2>[http://www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/project.archive/1976.skyhook/1982.articles/elevate.800322 SPACE ELEVATORS Robert L. Forward Hans P. Moravec March 22, 1980 Copyright 1980 Dr. Robert L. Forward and Hans P. Moravec] "Interestingly enough, they are already more than strong enough for constructing skyhooks on the moon
and Mars."</ref> However, building a Martian elevator would be complicated by the Martian moon [[Phobos (moon)|Phobos]], which is in a low orbit and intersects the Equator regularly (twice every orbital period of 11 h 6 min).
A [[lunar space elevator]] can possibly be built with currently available technology about 50,000 kilometers (31,000 miles) long extending through the Earth-Moon [[Lagrangian_point#L1|L1]] point from an anchor point near the center of the visible part of Earth's moon.<ref name="Pearson 2005"/> However, the lack of an atmosphere allows for other, perhaps better, alternatives to rockets, such as [[mass driver]] systems.
On the far side of the moon, a lunar space elevator would need to be very long (more than twice the length of an Earth elevator) but due to the low gravity of the Moon, can be made of existing engineering materials.<ref name="Pearson 2005">{{cite web| url=http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/1032Pearson.pdf| last=Pearson| year= 2005| title=Lunar Space Elevators for Cislunar Space Development Phase I Final Technical Report| first=Jerome| coauthors= Eugene Levin, John Oldson and Harry Wykes| format=PDF}}</ref>
Rapidly spinning asteroids or moons could use cables to eject materials to convenient points, such as Earth orbits;{{Citation needed|date=August 2008}} or conversely, to eject materials to send the bulk of the mass of the asteroid or moon to Earth orbit or a [[Lagrangian point]]. [[Freeman Dyson]], a physicist and mathematician, has suggested{{Citation needed|date=September 2008}} using such smaller systems as power generators at points distant from the Sun where solar power is uneconomical. For the purpose of mass ejection, it is not necessary to rely on the asteroid or moon to be rapidly spinning. Instead of attaching the tether to the equator of a rotating body, it can be attached to a rotating hub on the surface. This was suggested in 1980 as a "Rotary Rocket" by Pearson<ref name="rotaryrocket">{{cite web
|url=http://www.star-tech-inc.com/papers/asteroids/asteroids.pdf
|title=Asteroid Retrieval by Rotary Rocket
|publisher=NASA
|accessdate=2007-06-12|format=PDF}}</ref> and described very succinctly on the Island One website as a "Tapered Sling".<ref name="taperedsling">{{cite web
|url=http://www.islandone.org/LEOBiblio/SPBI1SL.HTM
|title=Tapered Sling
|publisher=Island One Society
|accessdate=2007-06-12}}</ref>
==Construction==
{{Main|Space elevator construction}}
The construction of a space elevator is considered to be a large project. Like other historical large projects it entails technical risk: some advances in engineering, manufacture and physical technology are required. Once a first space elevator is built, the second one and all others would have the use of the previous ones to assist in construction, making their costs considerably cheaper. Such follow-on space elevators would also benefit from the great reduction in technical risk achieved by the construction of the first space elevator.
Construction is conceived as the deployment of a long cable from a large spool. The spool is initially parked in a geostationary orbit above the planned anchor point. When a long cable is dropped "down" (toward Earth), it must be balanced by balancing mass being dropped "up" (away from Earth) for the whole system to remain on the geosynchronous orbit. Some designs imagine the balancing mass being another cable (with counterweight) extending upward, other designs elevate the spool itself as the main cable is paid out. When the lower end of the cable is so long as to reach the Earth, it can be anchored at some place. Once anchored, the center of mass is elevated upward more (by adding mass at the upper end or by paying out more cable). This adds more tension to the whole cable, which can then be used as an elevator cable.
===Safety issues and construction challenges===
{{Main|Space elevator safety}}
Depending on transit times through the [[Van Allen radiation belts]] passengers will need to be protected from radiation by shielding, which adds mass to the climber and decreases payload. For early systems, transit times are expected to be long enough where, if unshielded, total exposure would be above levels considered safe.<ref name=firstfloor>{{cite web|url=http://www.newscientist.com/article/dn10520 |title=Space elevators: 'First floor, deadly radiation!' |accessdate=Jan 2, 2010 |date=13 November 2006|work=New Scientist |publisher=Reed Business Information Ltd.}}</ref>
A space elevator would present a navigational hazard, both to aircraft and spacecraft. Aircraft could be diverted by [[air-traffic control]] restrictions. All objects in stable orbits that have [[perigee]] below the maximum altitude of the cable that are not synchronous with the cable will impact the cable eventually, unless avoiding action is taken. For spacecraft one potential solution proposed by Edwards is to use a movable anchor (a sea anchor) to allow the tether to "dodge" any space debris large enough to track.<ref name="niac"/>
Impacts by space objects such as meteoroids, micrometeorites and orbiting man-made debris, pose another design constraint on the cable. A cable would need to be designed to maneuver out of the way of debris, or absorb impacts of small debris without breaking.
===Economics===
{{Main|Space elevator economics}}
With a space elevator, materials might be sent into orbit at a fraction of the current cost. As of 2000, conventional rocket designs cost about [[United States dollar|$]]11,000 per [[Pound (mass)|pound]] ([[United States dollar|$]]25,000 per [[kilogram]]) for transfer to geostationary orbit.<ref>{{cite web|url=http://www.domain-b.com/companies/companies_f/futron_corporation/20021018_countdown.html |title=Delayed countdown |accessdate=June 3, 2009 |date=18 October 2002|work=Fultron Corporation |publisher=The Information Company Pvt Ltd}}</ref> Current proposals envision payload prices starting as low as $100 per [[Pound (mass)|pound]] ($220 per kilogram),<ref>{{cite web |url=http://www.spaceward.org/elevator-faq |title=The Space Elevator FAQ |accessdate=June 3, 2009 |author=The Spaceward Foundation|location=Mountain View, CA}}</ref> similar to the $5–$300/kg estimates of the [[Launch loop]], although nowhere near the $310/ton to 500 km orbit quoted<ref>{{cite web |url=http://www.jerrypournelle.com/archives2/archives2view/view306.html#Friday |title=Friday's VIEW post from the 2004 Space Access Conference |date=23 April 2003| accessdate=Jan 1, 2010 |first=Jerry|last=Pournelle}}</ref> to Dr. [[Jerry Pournelle]] for an [[orbital airship]] system.
Philip Ragan, co-author of the book "Leaving the Planet by Space Elevator", states that "The first country to deploy a space elevator will have a 95 percent cost advantage and could potentially control all space activities."<ref>{{cite news |url=http://www.news.com.au/technology/story/0,25642,24662622-5014239,00.html |title=Race on to build world's first space elevator |date=17 November 2008| accessdate=June 3, 2009 |first=Andrew|last=Ramadge|coauthors=Schneider, Kate}} {{Dead link|date=August 2010|bot=RjwilmsiBot}}</ref>
Јошио Аоки, професор за инженерство на прецизна машинерија на Универзитетот Нихон и директор на Јапонската Вселенски Лифт Асоцијација, предложи вклучување и на втор кабел и користење на кондуктивноста на јаглеродните наноцефки за да спроведе струја.<ref name=JapanUKTimes/>
==See also==
{{Portal|Spaceflight|Science}}
* [[Elevator:2010]] - a space elevator prize competitions
* [[Lunar space elevator]] for the moon variant
* [[Space elevator construction]] discusses alternative construction methods of a space elevator.
* [[Space elevator economics]] discusses capital and maintenance costs of a space elevator.
* [[Space elevator safety]] discusses safety aspects of space elevator construction and operation.
* [[Space elevators in fiction]]
* [[Tether propulsion]] - for other transportation methods using long cables
Предложени се различни механички начини за доставување на струјата; како движечки, кружечки или вибрирачки кабли.
* [[Non-rocket spacelaunch]]:
===Противтежа===
** [[Launch loop]] - a hypervelocity belt system that forms a launch track at 80 km
Неколку решенија се предложени да служат како противтежа:
**[[Lightcraft]] - an alternative method for moving materials or people
1. Тежок, фатен астероид
** [[Space gun]] or [[StarTram]] - among methods for launching materials
<ref name=NASASci/>
** [[Space fountain]] - very tall structures using fast moving masses to hold it up
2. Вселенски док, вселенска станица или вселенски аеродром сместен пред ГСО; или
** [[SpaceShaft]] - A atmospherically buoyant spar that could reach up to LEO and provide super-heavy lifting capacity.
3. Екстензија на самиот кабел далеку од ГСО.
Третата идеја има добиено повеќе поддршка во задниве години поради релативно простата задача и фактот дека товар кој отишол до крајот на кабелот за противтежа би земал значително забрзување релативно со Земјата, дозволувајќи му да биде лансирано во интерпланетарниот простор.
Воедно, Бред Едвардс има предложено, примарно, лифтовите да бидат за само нагоре и дека количките за лифтовите кои се користат за да се стесни кабелот можат едноставно да се паркираат на врвот на кабелот и да служат како противтежа.
<ref>Edwards BC, Westling EA. ''The Space Elevator: A Revolutionary Earth-to-Space Transportation System.'' San Francisco, USA: Spageo Inc.; 2002. ISBN 0-9726045-0-2.</ref>
==References==
| 