Zdá sa, že vývoj raketovej technológie sa blíži k hranici svojich možností, takže vedci a inžinieri sa zaoberajú vývojom a výskumom nových metód spúšťania nákladu na obežnú dráhu zeme a za jej hranicami. Medzi najsľubnejšie patrí myšlienka „vesmírneho výťahu“, ktorú v roku 1895 predložil ruský vedec Konstantin Tsiolkovsky. Až donedávna sa verilo, že súčasná úroveň vývoja technológie neumožňuje jej implementáciu, ale skupina amerických vedcov s týmto názorom nesúhlasí.
Navrhovaný Tsiolkovský projekt „orbitálnej veže“bol vyvinutý v 60. rokoch sovietskym inžinierom Jurijom Artsutanovom. Vo svojich spisoch navrhol štruktúru pozmenenú v porovnaní so skúsenosťami získanými od čias Tsiolkovského. Je pozoruhodné, že Artsutanov publikoval svoj článok „Do vesmíru v elektrickej lokomotíve“takmer rok pred letom Jurije Gagarina. V ňom navrhol použitie lán pripojených k satelitom na geosynchrónnej obežnej dráhe na prepravu nákladu a ľudí na obežnú dráhu. Voľne lietajúce laná (rotátory) sa tak otáčajú rýchlosťou Zeme alebo iného nebeského tela, čo zaisťuje ich napätie. V tomto prípade sa preprava pomocou káblov uskutočňuje s podstatne nižšou akceleráciou ako pri štarte rakety. Román „Fontány raja“od známeho britského spisovateľa sci-fi Arthura Clarka sa venuje aj výstavbe „vesmírneho výťahu“.
Teoreticky si oveľa bezpečnejší, lacnejší a spoľahlivejší spôsob rozvoja priestoru blízkej Zeme na implementáciu vyžaduje predovšetkým výrobu káblov s pevnosťou viac ako 65 gigapascalov (na porovnanie: pevnosť ocele je 1 až 5 GPa, vlákno z oxidu kremičitého je asi 20 GPa). Ani ultra silné uhlíkové nanotrubice na báze grafénu ešte nedosiahli požadovanú pevnosť (napriek skutočnosti, že dĺžka existujúcich vzoriek obvykle nepresahuje niekoľko centimetrov). Článok, ktorý americkí vedci Eubanks a Redley predložili na uverejnenie v Space Policy (originál je k dispozícii na arXiv.org), však dokazuje, že výstavba kozmického výťahu na Mesiaci je s najväčšou pravdepodobnosťou možná s použitím polymérov dostupných v komerčnej cirkulácii dnes.
Na lane
Prvá fáza projektu, ktorú autori nazvali Deep Space Tether Pathfinder (DSTP), by sa mala súčasne stať prototypom komerčne využiteľného vesmírneho výťahu medzi Zemou a Mesiacom a dôležitým nástrojom na výskum nášho satelitu. Rotácia DSTP umožní zachytenie dostatočného množstva vzoriek pre vedecký výskum v kráteru Shackleton, po ktorom asi polovica rotácie lana, kapsula so vzorkami pôjde na Zem vďaka zrýchleniu, ktoré vám umožní zvoliť optimálnu návratovú trajektóriu. Zjednodušene povedané, zariadenie bude fungovať ako katapult, čo vám umožní presunúť náklad z Mesiaca na Zem. DSTP bude môcť vykonať iba jednu zásielku vzoriek, po ktorej pôjde do vesmíru - a sám sa stane predmetom skúmania vplyvu mikrometeoritov na stav priväzovania a ďalšie faktory,dôležité pre pochopenie prevádzky kozmického výťahu. Kábel DSTP bude mať dĺžku 5 000 km a váži 2 228 kg.
Ak bude úspešná, ďalšou etapou by mohla byť výstavba infraštruktúry lunárneho kozmického výťahu (LKL) vhodnej na pohyb na obežnej dráhe Mesiaca zo satelitného povrchu a ďalej na Zem. Systém by mal byť superdlhý kábel pripevnený k povrchu Mesiaca prechádzajúci bodom Lagrange (v ktorom hmotnosť fixovaná na kábli zostane nehybná vzhľadom na dve nebeské telesá) medzi Mesiacom a Zemou približne 56 tisíc km od Mesiaca. LKL bude schopná zdvihnúť približne päť ton skaly ročne z Mesiaca a nižšie zariadenie rovnakej kombinovanej hmotnosti na lunárny povrch.
n Propagačné video:
Dostupné prostriedky
Ako autori tohto článku zdôrazňujú, pri realizácii projektu je možné vzhľadom na nižšiu gravitáciu na Mesiaci použiť syntetické polyméry, ktoré už existujú a sú komerčne dostupné v komerčnej cirkulácii, ako napríklad vysokomolekulárny polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou (UHMWPE; používaný najmä na výrobu nepriestrelných vest, výstelky lodiarskych miest). V Rusku existujú dve pilotné zariadenia na výrobu takéhoto materiálu) a polyfenylén-2, 6-bezobioxazol vyrobený v Japonsku (PBO; obchodný názov Zylon sa používa najmä na vystuženie betónových stavebných blokov).
Foto: nasa
Podľa výpočtov vedcov bude jeden projekt vesmírnej misie triedy NASA Discovery postačovať na implementáciu projektu. Po dodaní 58,5 ton zylonového polyméru do Lagrangeovho miesta bude tam vybavený „sklad“materiálov potrebných na prevádzku výťahu. Odtiaľ bude zjazdové vozidlo spustené na povrch Mesiaca, do Stredného zálivu, pomocou lana, ktorý sa stane základnou stanicou na zdvíhanie a spúšťanie nákladu. Protiváha bude vypálená do otvoreného priestoru, aby bol systém v rovnováhe; celková dĺžka kábla tak dosiahne 278,5 tisíc km. Vzorky regolitu, lunárnej pôdy s hmotnosťou do 100 kg sa pošlú na strednú základňu v bode Lagrange pomocou opakovane použiteľnej kapsuly poháňanej slnečnou energiou. Palivo na ďalší prenos vzoriek na Zem sa nevyžaduje, pretožePo odpojení od kábla vo vzdialenosti približne 220,67 tisíc km od Mesiaca sa kapsula bude naďalej pohybovať zotrvačnosťou a vstúpi do zemskej atmosféry približne za 34 hodín rýchlosťou približne 10,9 km / s. Na odhad možného objemu obratu nákladu stačí pamätať na to, že počas všetkých lunárnych misií Apolla bolo na Zem dodaných iba 382 kg regolitu.
Ak bude úspešný, druhý LKL môže byť postavený na opačnej strane Mesiaca so základnou stanicou v oblasti kráteru Lipsky. Ako zdôrazňujú vedci, takáto pozícia bude, okrem iného, ideálnym miestom pre výskum v oblasti rádioastronómie, pretože ďaleká strana mesiaca je úplne izolovaná od rádiových vĺn od Zeme. Autori projektu odhadujú životnosť vlekov na päť rokov. Popri vedeckom výskume a hypotetickom využití pri ťažbe by pri implementácii misie s posádkou na Mars mohli hrať dôležitú úlohu aj lunárne výťahy. Podľa správy uverejnenej na jeseň roku 2015 medzinárodnou výskumnou skupinou z technologického inštitútu Jet Propulsion Laboratory v Keio University a Kalifornského technologického inštitútu,nosná raketa kozmickej lode na Mars sa môže znížiť o 68 percent v dôsledku používania kyslíka obsiahnutého v regolite pre motory (41 - 46 percent mernej hmotnosti). Eubanks a Redley vo svojej práci poukazujú na to, že ďalším faktorom môže byť použitie protizávažia LKL na vzdialenej strane Mesiaca na urýchlenie a vypustenie nákladných lodí na obežnú dráhu Marsu s cieľom dodať budúce kolónie na „červenej planéte“.
Vladislav Krylov