Вселенски лифт: Разлика помеѓу преработките

Конструкцијата би била голем проект, минималната должина на Земјино-базиран вселенски лифт е некаде околу 38.000км000 км (24.000милји000 милји). Кабелот би требало да биде од материјал кој би можел да издржи огромен стрес,а истовремено да биде доста лесен, економичен и лесно произведуван во големи количини. Моменталните материјали не ги исполнуваат овие критериуми, иако, технологијата со јаглеродните наноцефки ветува многу. Како и со другите водечки инженерски проекти, други попратни проблеми ке требаат исто така да бидат решени за да може да стане вселенскиот лифт практичен, а остануваат и проблемите околу успешноста кои сеуште не се точка на расправа..

Главниот концепт за вселенскиот лифт се појави во 1895та година кога Рускиот научник Константин Тсиолковски беше инспириран од Ајфеловата Кула во Париз, да го натера да размисли за кула која би се протегала се до вселената, градена од земјата па се до висина од 35.790км790 км (22.238милји238 милји) над надморската височина (ГСО). <ref name=NASASci>{{cite web |url=http://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast07sep_1.htm |title=The Audacious Space Elevator

|publisher=NASA Science News |accessdate=2008-09-27}}</ref> Тој изјавил дека “небесен замок“ на врвот од таков кабел во елиптична форма ќе предизвика “замокот“ да ја орбитира земјата во ГСО (т. е. дека замокот ќе остане на истото место на земјата иако она ротира)

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.

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

|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.

Правење на кабел над 35.000км000 км (22.000милји000 милји) 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

|author=Isaacs, J. D. |coauthors= A. C. Vine, H. Bradner and G. E. Bachus|bibcode = 1966Sci...151..682I }}</ref> Тие одлучиле да откријат каков тип на материјал ќе е потребен за изградба на вселенски лифт, претпоставувајќи дека ќе биде прав кабел без никакви варијации во неговите спојливи делови и откриле дека силата потребна за тоа би била два пати поголема од било кој до тогаш постоечки материјал, вклучувај”ивклучувај” и ги графитот, кварцот и дијамантот.

Во1975таВо 1975та, Амерички научник, Џером Пирсон, го реинвентирал концептот пак, повторно, публицирајќи ги своите анализи во весникот Акта Астронаутика.<ref name="pearson">

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.

Друг Американски научник, Брадли Ц. Едвардс, предложил креирање на 100.000км(62.000милји) долга хартиено-тенка трака, користејќи материјал од јаглеродни наноцефки. Одбрал тракест тип место каблест со мислење дека првиов би можел да има поголеми шанси за опстанок од метеори. Поддржан од НАСА Институтот за Напредни Концепти, Едвардсовата работа била проширена да ги покрива сценаријата за префрлањето, дизајнот за искачување, напојувањето, избегнувањето на орбитални остатоци, укотвувањето, оддржувањето на атомски кислород, избегнување на молњи и урагани со промена на локацијата на закотвувањето во западниот екваторски Пацифик, буџетот , распоредот за градење и природните несреќи.<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> Најголемиот застој во Едвардсовиот дизајн е технолошкиот лимит на кабелскиот материјал. Неговите математики повикуваат на влакна составени од епокси-сврзани јаглеродни наноцефки со минимална тензична сила од 130ГПа130 ГПа (19 милиони пси)(;вклучувајќи и заштитен фактор од 2) но, тестови во 2000та на индивидуални едноѕидни јаглеродни наноцефки (ЕЅЈНЦ), кои би требало да се доста појаки него епокси-сврзано јаже, покажаа најјака мерка од 52ГПа52 ГПа (7.5 милиони пси).<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> Многу-ѕидните јаглеродни наноцефки се мерени со тензични силини се до 63ГПа(9 милиони пси).<ref>

|accessdate=2006-03-05 |archiveurl = http://web.archive.org/web/20051201005853/http://robolympics.net/rules/climbing.shtml |archivedate = December 1, 2005}}</ref> исто како и НАСА програмот за Столетни Предизвици, кој во Март 2005та, прогласи партнерство со Спејсвард Фондацијата (операторот на Елеватор 2010), кревајќи ја целовкупната вредност на наградите до 400.000долари.<ref>{{cite web

Првиот Европски Вселенски Лифт Предизвик (ЕВЛП) за да воспостави качувачка конструкција ќе се одржува во Август 2011та.<ref>{{cite web

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

|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 5цм5 цм (2 инча) ширина и 1мм1 мм (околу 6 листа хартија) тенка, кревана со балони.<ref>{{cite news

Во 2007ма, Лифт2010, ги одржа Игрите за Вселенски Лифт 2007, кои носеа 500.000долари награди за секој од двата турнира(1.000.000 долари вкупно) како и додатни 4.000.000 долари кои ќе бидат доделени во следните 5 години за технологии поврзани со Вселенскиот Лифт. <ref>http://www.spaceward.org/elevator2010</ref> Ниеден тим не победи на турнирите, но тим од МИТ ги внесе првите 2 грама( (0.07ози07 ози), 100% јаглеродна наноцефка во конкуренција.<ref>[http://www.spaceward.org/games07Wrapup.html The Spaceward Foundation<!-- Bot generated title -->]</ref> JЈапонија одржа интернационална конференција во Ноември 2008ма за да се донесе некој вид временска табела за градењето на лифтот.<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>

|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 површинаповршина“. “

Кабелот мора да биде направен од материјал со голема тензична сила/масен сооднос. На пример, Едвардсовиот дизајн за вселенски лифт зема во предвид кабелски материјал со специфична сила на не помалку од 100.000 кН (кг/м).<ref>[http://www.niac.usra.edu/studies/472Edwards.html "The Space Elevator: Phase I Study"] by Bradley Carl Edwards</ref> Оваа вредност ја зема во предвид целата тежина на вселенскиот лифт. Вселенскиот лифт би требало да бара материјал кој би можел да издржи тежина од 4960км4960 км (3082милји3082 милји) од неговата должина на морско ниво за да би можел да постигне геостационарна висина од 36.000км000 км (22.300милји300 милји) без промени 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> Следствено, потребен е материјал со многу јака сила и леснина.

Како за споредба, металите како титаниум, челик или алуминиумски обвивки имаат кршечка должина на само 20-30км30 км. 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 5000-6000км6000 км на морско ниво , а истовремено ќе можат да спроведуваат и електрична енергија.

Јаглеродот е толку добар кандидат материјал (поради неговата специфична јачина) затоа што, како само 6ти елемент во периодичната табела, тој има многу малце нуклеони кои ја помагаат најголемиот дел од непотребната тежина на било кој материјал(каде што најголемиот дел од интератомските сврзувачки сили се помагани од само надворешните мал број електрони); предизвикот сега останува, да се зголеми во макроскопски димензии производството на таков материјал кој е сеуште перфектен микроскопски гледано(затоа што микроскопските дефекти се најодговорни за слабоста на материјалите). Сегашната (2009) технологија за јаглеродната наноцефка дозволува градење на цефки само до десетици сантиметри.<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

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.

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.

Друга лимитација на дизајнот би била качувачката брзина на качувачот, поради тоа што геосинхроната орбита е на 35.786км786 км (22.236милји236 милји). Претпоставувајќи дека качувачот може да постигне брзина на многу брза кола или воз од 300км300 км/час (180милји180 милји/час) ќе му требаат 5 дена да се качи до геосинхроната орбита.

Сите предлози за да се добие таа енергија до качувачот се подредени во 3 категории :

• Трансфер* трансфер на енергијата до качувачот преку некојабезжичен материјалнаенергичен структуратрансфер додека се искачува.;

• Зачувување* трансфер на енергијата до качувачот пред да почне- ова барапреку екстремнонекоја високаматеријална специфичнаструктура енергија.додека <ref>{{citeсе webискачува;

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 10м10 м (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.

# тежок, фатен астероид<ref name="NASASci" />;

2. Вселенски# вселенски док, вселенска станица или вселенски аеродром сместен пред ГСО; или

3. Екстензија# екстензија на самиот кабел далеку од ГСО.

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>