A művész szemlélteti egy hatalmas űrfelvonó szállítórendszert. A technológia jövőbeli verziói egy nap javíthatnák magukat.
(Kép: © Japan Space Elevator Association)
Az űrlifteket az utasok és a rakomány körüli pályára történő átszállításához meglévő anyagok felhasználásával lehet építeni, ha a technológia a biológiától származik, és szükség esetén rögzíti magát, talál egy új tanulmány.
Elméletileg egy űrlift egy kábelből vagy kábelcsomagból áll, amely több ezer mérföldnyire nyúlik az űrben egy ellensúlyig. A Föld forgása tartsa a kábelt feszesen, és a mászójárművek felfelé és lefelé cipzárolják a vonat sebességét.
Az űrfelvonóval való felfelé valószínűleg napokba telik. Ugyanakkor, ha egy űrfelvonót felépítenek, az űrbe jutás a technológiánál sokkal olcsóbb és biztonságosabb lehet, mint egy rakéta. Az űrlift technológiát a valós életben tesztelik a japán STARS-Me kísérletben (röviden az űrtartalmú autonóm robot-műholdas mini-felvonóra), amely szeptember 27-én érkezett a Nemzetközi Űrállomásra japán robotja HTV-7 teherhajójának fedélzetén. .
Az űrbejárathoz hasonló lift fogalma Konstantin Tsiolkovsky orosz úttörő 1895-es „gondolatkísérletén” nyúlik vissza. Azóta az ilyen "megastruktúrák" gyakran megjelentek a tudományos fantasztikában. Az űrliftek létrehozásának kulcsfontosságú problémája az olyan kábel építése, amely elég erős ahhoz, hogy ellenálljon a rendkívüli erőknek, amelyekkel szembesülne. ['Az ég oszlopa': Űrlift kérdései és kérdései William Forstchen szerzővel]
Az űrlift kábel építésének természetes választása a széncsövek csak nanométerei vagy egy méter szélessége. A korábbi kutatások azt mutatták, hogy az ilyen szén nanocsövek 100-szor erősebbek lehetnek, mint az acél, ha a tömeg hatodik része lesz.
Jelenleg azonban a tudósok legfeljebb 55 hüvelyk (21 hüvelyk) hosszúságú szén nanocsöveket tudnak készíteni. Az egyik alternatíva a szén nanocsövekkel feltöltött kompozitok használata, amelyek önmagukban nem elég erősek.
A kutatók most azt sugallták, hogy a biológia inspirációja segítségével a mérnökök meglévő anyagok felhasználásával űrlifteket építhetnek fel. "Remélhetőleg ez ösztönöz valakit arra, hogy megpróbálja építeni az űrliftet" - mondta a tanulmány társszerzője, Sean Sun, a Baltimore-i Johns Hopkins Egyetem gépészmérnöke a Space.com-nak.
Bio-lift inspiráció
A tudósok megjegyezték, hogy amikor a mérnökök szerkezeteket terveznek, gyakran megkövetelik az anyagoknak, hogy ezeknek a szerkezeteknek maximális szakítószilárdságuknak csak a felét vagy ennél kevesebbet tudják működtetni. Ez a kritérium korlátozza a szerkezetek meghibásodásának esélyét, mivel mozgásteret biztosít számukra az anyagszilárdság vagy az előre nem látható körülmények változásainak kezelésére. [Megállítunk valaha a rakéták használatát az űr eléréséhez?]
Ezzel szemben az emberekben az Achilles-ín rutinszerűen ellenáll a mechanikai igénybevételeinek nagyon közel
maximális szakítószilárdság. A kutatók szerint a biológia az anyagokat a folyamatos javítási mechanizmusok miatt korlátozásukra tudja állítani.
"Az önjavítás révén a mérnöki építményeket másképp és robusztusabban lehet megtervezni" - mondta Sun.
Például az a motor, amely meghajtja az ostorszerű pillangót, amelyet sok baktérium használ a meghajtáshoz, "körülbelül 10 000 fordulat / perc fordulaton forog, de aktívan javítja és megfordítja az összes alkatrészét perces idő skálán". - mondta a Sun. "Ez olyan, mintha az úton haladtál 160 km / h sebességgel, miközben kivette a motorjait és a sebességváltót, hogy helyettesítsék őket!"
A kutatók kifejlesztettek egy matematikai keretet annak elemzésére, hogy meddig tarthat fenn egy űrlift, ha a heveder része véletlenszerűen tapasztalt repedés következtében, de a megastruktúra önjavító hatású volt
gépezet. A kutatók azt találták, hogy egy nagyon megbízható űrlift lehetséges a jelenleg meglévő anyagok felhasználásával, ha közepes javításon estek át, például robotok.
Például, figyelembe véve az M5 néven ismert szintetikus szálat, "lehetséges egy 4 milliárd tonnás tetern egy titer" - mondta Sun. "Ez körülbelül 10 000-szerese a [világ] legmagasabb épületének, Burj Khalifa tömegének. Valósághűbben valami olyan, mint egy szén-nanocsövek kompozit fogja elvégezni a munkát."
A Sun és a tanulmány vezető szerzője, Dan Popescu, a Johns Hopkins Egyetem doktori hallgatója, szerdán (17. október) részletezte eredményeit a Royal Society Interface folyóiratában.
