Lo sviluppo della tecnologia missilistica, a quanto pare, si sta avvicinando al limite delle sue capacità, così che scienziati e ingegneri sono impegnati nello sviluppo e nella ricerca di nuovi metodi per il lancio di carichi nell'orbita terrestre bassa e oltre. Tra le più promettenti c'è l'idea di un "ascensore spaziale" avanzata nel 1895 dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky. Fino a poco tempo si riteneva che l'attuale livello di sviluppo della tecnologia non ne consentisse l'implementazione, ma un gruppo di scienziati americani non è d'accordo con questa opinione.
Il progetto Tsiolkovsky proposto della "torre orbitale" è stato sviluppato negli anni '60 dall'ingegnere sovietico Yuri Artsutanov. Nei suoi scritti proponeva una struttura modificata in relazione all'esperienza accumulata dai tempi di Tsiolkovsky. È interessante notare che Artsutanov ha pubblicato il suo articolo "Nello spazio su una locomotiva elettrica" quasi un anno prima del volo di Yuri Gagarin. In esso, ha proposto di utilizzare corde attaccate ai satelliti in orbita geosincrona per trasportare merci e persone in orbita. Pertanto, le corde volanti liberamente (rotovator) ruotano con la velocità della Terra o di un altro corpo celeste, il che garantisce la loro tensione. In questo caso, il trasporto tramite cavi viene effettuato con un'accelerazione notevolmente inferiore rispetto a un avvio a razzo. Alla costruzione dell '"ascensore spaziale" è dedicato anche il romanzo del famoso scrittore di fantascienza britannico Arthur Clarke "Fountains of Paradise".
Teoricamente, un modo molto più sicuro, più economico e più affidabile di sviluppare lo spazio vicino alla Terra per l'implementazione richiede, prima di tutto, la produzione di cavi con una resistenza di oltre 65 gigapascal (per confronto: la resistenza dell'acciaio è 1-5 GPa, la fibra di silice è di circa 20 GPa). Anche i nanotubi di carbonio ultra resistenti a base di grafene non hanno ancora raggiunto la forza richiesta (nonostante il fatto che la lunghezza dei campioni esistenti di solito non superi diversi centimetri). Tuttavia, un articolo presentato per la pubblicazione su Space Policy dai ricercatori americani Eubanks e Redley (l'originale è disponibile su arXiv.org) dimostra che la costruzione di un ascensore spaziale sulla Luna è molto probabilmente possibile con l'uso di polimeri disponibili oggi in circolazione commerciale.
Sul filo del rasoio
La prima fase del progetto, chiamata dagli autori Deep Space Tether Pathfinder (DSTP), dovrebbe diventare contemporaneamente sia un prototipo di un ascensore spaziale commercialmente sfruttabile tra la Terra e la Luna, sia un importante strumento per la ricerca del nostro satellite. La rotazione del DSTP consentirà di catturare un numero sufficiente di campioni per la ricerca scientifica nel Cratere Shackleton, dopodiché, circa metà della rotazione della fune, la capsula con i campioni andrà sulla Terra, grazie all'accelerazione che consente di selezionare la traiettoria di ritorno ottimale. Il dispositivo, in termini semplici, agirà come una catapulta, consentendo di spostare il carico dalla Luna alla Terra. DSTP sarà in grado di effettuare una sola spedizione di campioni, dopodiché andrà nello spazio e diventerà esso stesso oggetto di studio dell'influenza dei micrometeoriti sullo stato del cavo e di altri fattoriimportante per comprendere il funzionamento dell'ascensore spaziale. Il cavo DSTP sarà lungo 5.000 km e peserà 2.228 kg.
In caso di successo, il passo successivo potrebbe essere la costruzione dell'infrastruttura del Lunar-Space Elevator (LKL) adatta per spostarsi nell'orbita della Luna dalla superficie del satellite e oltre la Terra. Il sistema dovrebbe essere un cavo super-lungo attaccato alla superficie della Luna passante per il punto di Lagrange (in cui il peso fissato sul cavo rimarrà immobile rispetto a due corpi celesti) tra la Luna e la Terra, a circa 56mila km dalla Luna. LKL sarà in grado di sollevare circa cinque tonnellate di roccia all'anno dalla Luna e di abbassare apparecchiature dello stesso peso combinato sulla superficie lunare.
n Video promozionale:
Mezzi disponibili
Come sottolineano gli autori dell'articolo, per la realizzazione del progetto, data la minore gravità sulla Luna, è possibile utilizzare polimeri sintetici già esistenti e disponibili in commercio in circolazione commerciale, come il polietilene ad altissimo peso molecolare ad alta densità (UHMWPE; utilizzato, in particolare, per la produzione di giubbotti antiproiettile, rivestimento di ormeggi navali In Russia, ci sono due impianti pilota per la produzione di tale materiale) e il polifenilene-2, 6-bezobioxazolo prodotto in Giappone (PBO; nome commerciale Zylon, viene utilizzato, in particolare, per il rinforzo di blocchi di cemento).
Foto: nasa
Secondo i calcoli degli scienziati, un volo di una missione spaziale della classe Discovery della NASA sarà sufficiente per realizzare il progetto. Dopo la consegna di 58,5 tonnellate di polimero Zylon al punto di Lagrange, verrà allestito un "magazzino" dei materiali necessari per il funzionamento dell'ascensore. Da lì, un veicolo di discesa verrà calato sulla superficie lunare, nel Golfo Centrale, su un cavo, che diventerà la stazione base per il sollevamento e l'abbassamento del carico. Un contrappeso verrà sparato nello spazio aperto per mantenere il sistema in equilibrio; la lunghezza totale del cavo raggiungerà così i 278,5 mila km. Campioni di regolite, suolo lunare di peso fino a 100 kg, verranno inviati alla base intermedia nel punto di Lagrange utilizzando una capsula riutilizzabile alimentata dall'energia solare. Il carburante per l'ulteriore trasferimento di campioni sulla Terra non è richiesto, poiché,Distaccatasi dal cavo ad una distanza di circa 220,67 mila km dalla Luna, la capsula continuerà a muoversi per inerzia ed entrerà nell'atmosfera terrestre in circa 34 ore ad una velocità di circa 10,9 km / s. Per stimare il possibile volume di turnover del carico, è sufficiente ricordare che durante tutte le missioni lunari Apollo sono stati consegnati sulla Terra solo 382 kg di regolite.
In caso di successo, il secondo LKL può essere costruito sul lato più lontano della Luna, con una stazione base nell'area del cratere Lipsky. Come sottolineano i ricercatori, questa posizione sarà, tra le altre cose, un luogo ideale per la ricerca radioastronomica, poiché il lato più lontano della luna è completamente isolato dalle onde radio dalla Terra. Gli autori del progetto stimano la durata di vita degli ascensori in cinque anni. Oltre alla ricerca scientifica e all'uso ipotetico per l'estrazione mineraria, gli ascensori lunari potrebbero svolgere un ruolo importante nell'attuazione di una missione con equipaggio su Marte. Secondo un rapporto pubblicato nell'autunno del 2015 da un gruppo di ricerca internazionale del Massachusetts Institute of Technology, della Keio University e del Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology,la massa di lancio della navicella su Marte può essere ridotta del 68% a causa dell'uso dell'ossigeno contenuto nella regolite per i motori (41-46% della gravità specifica). Eubanks e Redley sottolineano nel loro lavoro che un ulteriore fattore potrebbe essere l'uso del contrappeso LKL sul lato opposto della Luna per accelerare e lanciare navi da carico nell'orbita di Marte per rifornire le colonie del "pianeta rosso" in futuro.
Vladislav Krylov
