Svemirski lift (VIDEO)

O ovoj ideji su pisali najkultniji naučnofantastični pisci, a o njoj debatovali neki od najvećih naučnika

Ilustracija: eburacum45 @deviantart

Ukoliko ste ljubitelj i čitalac naučne fantastike, teško je zamisliti da ste mogli da preskočite ideju toliko fascinantnu, uzbudljivu, koja je tehnološko-inženjersko čudo sama po sebi, ali u isto vreme iznenađujuće star koncept i zamisao, kao što je svemirski lift. 

O njoj su pisali najkultniji naučnofantastični pisci, a o njoj debatovali neki od najvećih naučnika.

Pridružite nam se u neobično vertikalnoj vožnji do svemira, do kog se stiže pritiskom na dugme.

Pogledajte ovaj informativni, naučnopopularni video naše video rubrike Gravitacioni manevar na srpskom jeziku, a kompletan, transkibovani sadržaj pročitajte u tekstualnom formatu ispod.

Svemirski lift je predloženi sistem za transport sa površine planete u svemir, i ovakav sistem bi omogućio znatno efikasniji i jeftiniji odlazak u orbitu planete, u poređenju sa raketnom tehnologijom koju danas koristimo.

Dobrodošli na kanal posvećen nauci i astronomiji, Gravitacioni manevar. U ovom videu detaljno ćemo analizirati koncept svemirskog lifta i videćemo da li je ovakav megaprojekat zaista izvodljiv i kako on ustvari funkcioniše.

Naučnici i astronomi su vekovima posmatrali noćno nebo pomoću teleskopa i maštali su o tome da će čovečanstvo možda jednog dana uspeti da poseti sve te udaljene planete i zvezde, a početkom 20. veka, ruski naučnik Konstantin Tsiolkovski je među prvima koncipirao modernu raketnu tehnologiju i astronautiku koja će nepunih 6 decenija kasnije omogućiti da Nil Armstrong postane prvi čovek koji je kročio na Mesec.

Tokom Apolo programa, ukupno 12 astronauta je hodalo po Mesecu, a njihov let ne bi bio moguć bez impresivne rakete Saturn V, koja do dan danas drži rekord kao najmoćnija raketa u istoriji. Pri lansiranju, ova raketa je težila 2970 tona i mogla je da postavi čak 140 tona u nisku Zemljinu orbitu, međutim najveći udeo u težini ove rakete čini gorivo sa čak 85% ukupne mase, dok je teret iznosio samo 4% ukupne mase, što govori da su rakete prilično neefikasne.

Raketna jednačina koju je Tsiolkovski objavio u svom naučnom radu 1903. godine, govori o tome da za svaki dodatni kilogram tereta koji želimo da pošaljemo u svemir, moramo da uračunamo i dodatno gorivo kako bismo savladali silu gravitacije, a to postaje sve veći i veći problem ukoliko želimo da lansiramo sve teži i teži teret u svemir.

Čak i sa napretkom tehnologije i sa modernim materijalima i gorivima, ovaj odnos ukupne mase rakete i tereta koji se lansira u svemir nije značajno promenjen, a problem leži u činjenici da je Zemljina gravitacija jednostavno previše snažna. Sam Tsiolkovski je prepoznao ovaj problem i predložio je alternativni način za putovanje u svemir, a inspiraciju je dobio prilikom putovanja u Pariz, kada je prvi put video Ajfelov toranj.

Naime, Tsiolkovsky je zamislio izgradnju ogromnog tornja visine 35.700 km, koji bi se prostirao do geostacionarne orbite, jer je izračunao da bi se vrh takvog tornja kretao dovoljnom brzinom da se centrifugalnom silom savlada sila gravitacije. Penjanjem uz ovaj toranj, svaki objekat bi postepeno uvećavao horizontalnu brzinu usled rotacije planete i tornja, a na vrhu bi objekti imali dovoljnu horizontalnu brzinu da samostalno ostanu u orbiti.

Međutim, u narednim decenijama naučnici su uvideli da ovakva struktura ima brojne probleme. Svemirski toranj ove visine bi zahtevao materijale sa kompresivnom snagom koja teoretski nije moguća, a najviša hipotetička građevina ovog tipa bi dostigla visinu od samo 4.5 km, ukoliko bi koristili najjače materijale poznate čovečanstvu.

To ipak nije sprečilo naučnike da razmišljaju o ovoj problematici i 1959. godine, ruski naučnik Juri Artsutanov je osmislio izvodljiviji koncept koji je nazvao Svemirski lift. Juri je predložio da se geostacionarni satelit koristi kao baza za spuštanje kabla dužine 35.700km ka Zemlji, dok bi u isto vreme kabl sa kontrategom bio produžen sa suprotne strane satelita dalje od Zemlje, kako bi kabl tokom spuštanja uvek bio iznad jedne tačke na Zemlji, a funkciju kontratega bi mogao vršiti manji zarobljeni asteroid, ili svemirska stanica koja bi bila sagrađena na kraju svemirskog lifta.

Kabl svemirskog lifta bi morao da izdrži ogromnu silu zatezanja zbog čega je Juri predvideo različitu debljinu kabla u zavisnosti od udaljenosti od Zemlje i materijala korišćenog za njegovu izgradnju, gde bi on bio najtanji na površini Zemlje a najdeblji u geostacionarnoj orbiti, a zatim bi se ponovo stanjio ka drugom kraju dalje od Zemlje.

Ukoliko ne bismo koristili kontrateg, dužina ovakvog lifta bi iznosila nešto preko 140.000 km, i sama dužina kabla bi imala dovoljnu težinu za balansiranje lifta, a sa korišćenjem odgovarajućeg kontratega, kabl bi mogao biti znatno kraći. Primera radi, kabl dužine 100.000 km sa odgovarajućim kontrategom bi omogućio lansiranje sondi do bilo koje planete između Merkura i Jupitera, u zavisnosti sa koje tačke bi ovakva sonda bila ispuštena.

Predmet izbačen na visini od 50.960 km bi omogućio translunarnu putanju, a predmet izbačen na najdaljoj tački svemirskog lifta, odnosno na udaljenosti od 100.000 km, omogućio bi putanju ka Jupiteru, odakle je moguće posetiti i druge planete u spoljnom sunčevom sistemu koristeći Jupiter za gravitacioni manevar.

Svemirski lift ne bi vršio nikakav značajniji pritisak na površinu Zemlje, i mogao bi biti privezan za platformu na okeanu, čime bi lift dobio mogućnost pomeranja kako bi se izbegli potencijalno opasni proleti satelita i drugih objekata poput svemirskog otpada, i kako bi izbegavao velike oluje i vremenske nepogode u atmosferi.

Osnovna prednost ovakve megastructure leži u činjenici da je koristi znatno manje energije za slanje tereta u svemir od klasičnih raketa, a pritom bi cena bila mnogostruko manja. Primera radi, slanje jednog kg tereta u nisku Zemljinu orbitu putem Spejs Šatla koštalo je preko 50.000 dolara, dok raketa Falcon 9 kompanije SpaceX isti teret može da lansira po ceni od samo 2700 dolara, a hipotetički svemirski lift bi dodatno smanjio cenu na ispod 200 dolara za kg.

Teret bi bio podizan u orbitu pomoću penjača koji bi bio pričvršćen uz kabl i procenjuje se da bi bilo potrebno par dana za ulazak u orbitu, jer bi brži tempo uspinjanja vršio veliki pritisak na kabl usled Koriolisove sile. Takva brzina uspona nije problem za slanje tereta ovim penjačem, ali problem nastaje ukoliko želimo da ljudi koriste svemirski lift, jer bi sporo putovanje kroz Van Alenove prstenove radijacije koji okružuju našu planetu, predstavljalo veliku opasnost po živote astronauta.

Tokom Apolo programa, astronauti su većim delom izbegli ove pojaseve na svom putu ka Mesecu, a kroz delove kroz koje su prošli, proveli su manje od 30 minuta, dok bi svemirski lift prolazio direktno kroz najopasniju zonu Van Alenovih pojaseva i zato bi bilo neophodno zaštititi penjač sa putnicima od snažnog zračenja.

Što se tiče samog kretanja, penjač bi mogao da se snabdeva električnom energijom koristeći sam kabl, dok bi na visini većoj od 40 km bilo moguće koristiti solarne panele, a takođe je predloženo da se koriste moćni laseri na Zemlji uz sam kabl koji bi bežično prenosili energiju do penjača.

Tokom 70. godina, izračunato je da bi ovakav svemirski lift zahtevao snažni a pritom lagani materijal koji može da izdrži više od 100 GPa sile, i ukoliko bismo na primer koristili čelik za svemirski lift čija ekvivalentna snaga iznosi manje od 5 GPa, debljina kabla bi se eksponencijalno povećavala od površine Zemlje do geostacionarne orbite do suludih dimenzija koje su višestruko veće od prečnika vidljivog svemira.

Međutim, tokom 90. Godina, sa stvaranjem prvih ugljeničnih nanocevi, ponovo je oživela ideja o izgradnji svemirskog lifta, jer je ovaj materijal dovoljno lagan i snažan da izdrži ogromne sile koje se zahtevaju ovim megaprojektom. Ugljenične nanocevi se sastoje od tankog sloja grafena jedan atom debljine koji je savijen tako da formira cilindar sa šestougaonim rasporedom atoma ugljenika, i ovaj materijal je izuzetno snažan i lagan, a pritom je i dobar provodnik za električnu energiju, što ga čini idealnim kandidatom za izgradnju svemirskog lifta, uz pretpostavku da ga je moguće uveličati na tražene dimenzije ovakvog projekta.

Indijski profesor fizike P. K. Aravind je 2006. godine izračunao da bi svemirski lift sa kablom sačinjenim od ugljeničnih nanocevi u obliku trake, zahtevao debljinu od samo nekoliko mikrona i širinu od 5cm na površini Zemlje, a omogućio bi izgradnju kabla dužine 100.000 km, čija bi najveća širina u geostacionarnoj orbiti iznosila samo 12 cm. Ovakav koncept je teoretski izvodljiv, ali problem leži u činjenici da je trenutno veoma teško napraviti dugačke ugljenične nanočevi bez značajnijih slabosti u materijalu, a trenutni rekord za najdužu nanocev iznosi 360 metara.

Godine 2018, istraživači sa japanskog Univerziteta Šizuoka lansirali su dva CubeSat-a sa nazivom STARS-ME koji su povezani kablom dužine 14 metara na kom se nalazi penjač, kako bi testirali minijaturni koncept svemirskog lifta i to je prvi praktični korak ka izgradnji ove megastrukture u budućnosti.

Koncept svemirskog lifta je primenjiv i na druga tela sunčevog Sistema, i već danas imamo tehnologiju i materijale da izgradimo ovakvu strukturu na Mesecu, jer je gravitacija 6 puta slabija nego na našoj planeti. Kabl svemirskog lifta na Mesecu bi bio napravljen od kevlara i imao bi dužinu preko 60.000 km jer je rotacija meseca dosta sporija od Zemljine, a dosegao bi do Lagranž 2 tačke u sistemu Zemlja Mesec, kako bi omogućio posetu drugih planeta i objekata u sunčevom sistemu.

Mars je takođe dobar kandidat za izgradnju svemirskog lifta jer je njegova gravitacija skoro 3 puta slabija nego na Zemlji, međutim Marsov mesec Fobos kruži veoma blizu planete i tokom jednog dana više puta prelazi preko ekvatora, što bi onemogućilo stacionarni svemirski lift. Međutim, predloženo je da se upravo Fobos, koji je većinski sačinjen od ugljenika, iskoristi kao materijal za izgradnju dugačkog kabla, a pritom bi poslužio kao dobar kontrateg za ovu megastrukturu.

Marsov svemirski lift bi pritom bio i dosta kraći nego na Zemlji i omogućio bi da Mars postane još privlačnija destinacija za buduće koloniste jer je Mars poznat kao veoma nezgodna planeta za spuštanje na površinu. Prvo, Marsova atmosfera je previše gusta kako bi omogućila sletanje bez korišćenja toplotnog štita, jer bi svaka sonda poslata sa Zemlje sagorela u njenoj atmosferi pri ogromnim orbitalnim brzinama, a pritom je previše retka kako bi omogućila spuštanje teških tereta samo putem padobrana. Iz tog razloga su brojni roveri i sletači koje smo poslali ka crvenoj planeti koristili toplotni štit, zatim supersonični padobran i na kraju raketne motore ili vazdušne jastuke, kako bi meko i bezbedno sleteli na površinu, a svemirski lift bi pojednostavio sve ove probleme jer bi jedini izazov bilo spajanje sa baznim satelitom kabla i velika količina tereta bi relativno lako i brzo bila spuštena na površinu.

Imajući sve u vidu, jasno je da bi ovakav megaprojekat zahtevao mnogo resursa i novca, ali nadam se da ćemo jednog dana imati neophodnu tehnologiju da napravimo ovu fantastičnu građevinu, jer će nam ona omogućiti da lakše istražimo i kolonizujemo ostatak sunčevog Sistema.

Hvala vam što ste gledali ovaj video i nadam se da ste uživali. Ukoliko želite da podržite moj rad postanite član kanala i kliknite na dugme hvala ispod videa za jednokratnu donaciju, a svakako ostavite lajk i prijavite se na kanal kako ne biste propustili sledeći video. Veliki pozdrav i vidimo se u sledećem videu!



Leave a Reply

Your email address will not be published.