Zdá se, že vývoj raketové technologie se blíží hranici svých schopností, takže vědci a inženýři se zabývají vývojem a výzkumem nových metod spouštění nákladu na nízkou oběžnou dráhu i mimo ni. Mezi nejslibnější patří myšlenka „kosmického výtahu“, kterou v roce 1895 předložil ruský vědec Konstantin Tsiolkovsky. Až donedávna se věřilo, že současná úroveň vývoje technologie neumožňuje její provedení, ale skupina amerických vědců s tímto názorem nesouhlasí.
Navrhovaný Tsiolkovsky projekt „orbitální věže“byl vyvinut v 60. letech sovětským inženýrem Jurijem Artsutanovem. Ve svých spisech navrhl strukturu pozměněnou podle zkušeností získaných od Tsiolkovského času. Je pozoruhodné, že Artsutanov publikoval svůj článek „Do vesmíru na elektrické lokomotivě“téměř rok před letem Jurije Gagarina. V něm navrhl použít lana připojená k satelitům na geosynchronní oběžné dráze k přepravě nákladu a lidí na oběžné dráhy. Volně létající lana (rotátory) se tak otáčí rychlostí Země nebo jiného nebeského těla, což zajišťuje jejich napětí. V tomto případě se doprava kabelem provádí s výrazně nižším zrychlením než při startu rakety. Román slavného britského spisovatele sci-fi Arthura Clarkeho „Fontány ráje“je věnován také výstavbě „kosmického výtahu“.
Teoreticky mnohem bezpečnější, levnější a spolehlivější způsob rozvoje prostoru blízkého Země pro implementaci vyžaduje především výrobu kabelů s pevností více než 65 gigapascalů (pro srovnání: pevnost oceli je 1-5 GPa, křemičité vlákno je asi 20 GPa). Ani ultra silné uhlíkové nanotrubice na bázi grafenu ještě nedosáhly požadované pevnosti (přestože délka existujících vzorků obvykle nepřesahuje několik centimetrů). Článek, který američtí vědci Eubanks a Redley předložili ke zveřejnění v kosmické politice (originál je k dispozici na arXiv.org), však dokazuje, že konstrukce kosmického výtahu na Měsíci je s největší pravděpodobností možná s použitím polymerů, které jsou dnes dostupné v komerčním oběhu.
Na laně
První fáze projektu nazvaná autory Deep Space Tether Pathfinder (DSTP) by se měla současně stát prototypem komerčně využitelného vesmírného výtahu mezi Zemí a Měsícem a důležitým nástrojem pro výzkum našeho satelitu. Rotace DSTP umožní zachytit dostatek vzorků pro vědecký výzkum v kráteru Shackleton, po kterém asi polovina rotace lana, kapsle se vzorky půjde na Zemi díky zrychlení, které vám umožní vybrat optimální návratovou trajektorii. Zařízení bude jednoduše fungovat jako katapult, což vám umožní přesouvat náklad z Měsíce na Zemi. DSTP bude schopen provést pouze jednu zásilku vzorků, po které půjde do vesmíru - a sám se stane předmětem zkoumání vlivu mikrometeoritů na stav postroje a dalších faktorů,důležité pro pochopení provozu kosmického výtahu. Kabel DSTP bude dlouhý 5 000 km a váží 2 228 kg.
Pokud bude úspěšný, dalším krokem by mohla být výstavba infrastruktury Lunárního kosmického výtahu (LKL) vhodného pro pohyb na měsíční oběžné dráze ze satelitního povrchu a dále na Zemi. Systém by měl být super dlouhý kabel připojený k povrchu Měsíce procházející bodem Lagrange (ve kterém hmotnost připevněná na kabelu zůstane nehybná vzhledem ke dvěma nebeským tělesům) mezi Měsícem a Zemí, přibližně 56 tisíc km od Měsíce. LKL bude moci zvednout přibližně pět tun skály ročně z Měsíce a snížit vybavení stejné kombinované hmotnosti na měsíční povrch.
n Propagační video:
Dostupné prostředky
Jak autoři článku zdůrazňují, pro realizaci projektu je vzhledem k nižší gravitaci na Měsíci možné použít již existující a komerčně dostupné syntetické polymery, jako je polyethylen s ultravysokomolekulárním polyetylénem o vysoké hustotě (UHMWPE; používá se zejména k výrobě neprůstřelné vesty, vyzdívky lodních stavení) V Rusku existují dva pilotní závody na výrobu takového materiálu) a polyfenylen-2, 6-bezobioxazol vyráběný v Japonsku (PBO; obchodní název Zylon se používá zejména pro vyztužení betonových stavebních bloků).
Fotografie: nasa
Podle výpočtů vědců bude na realizaci projektu stačit jeden let vesmírné mise třídy NASA Discovery. Po dodání 58,5 tun Zylonového polymeru do Lagrangeova místa tam bude vybavena „sklad“materiálů potřebných pro provoz výtahu. Odtud bude sestupové vozidlo spuštěno na povrch Měsíce, do Centrálního zálivu, pomocí kabelu, který se stane základní stanicí pro zvedání a spouštění nákladu. Protiváha bude vypálena do otevřeného prostoru, aby byl systém v rovnováze; celková délka kabelu tak dosáhne 278,5 tisíc km. Vzorky regolitu, lunární půdy o hmotnosti až 100 kg budou zaslány na mezilehlou základnu v Lagrangeově bodě pomocí opakovaně použitelné solární kapsle. Palivo pro další přenos vzorků na Zemi není nutné, protože,Po odpojení od kabelu ve vzdálenosti přibližně 220,67 tisíc km od Měsíce se tobolka bude pohybovat setrvačností a vstoupí do zemské atmosféry přibližně za 34 hodin rychlostí přibližně 10,9 km / s. Pro odhad možného objemu obratu nákladu stačí si uvědomit, že během všech lunárních misí Apolla bylo na Zemi dodáno pouze 382 kg regolitu.
Pokud bude úspěšný, může být druhý LKL postaven na druhé straně Měsíce se základnovou stanicí v oblasti kráteru Lipsky. Jak vědci zdůrazňují, taková pozice bude mimo jiné ideálním místem pro výzkum radioastronomie, protože vzdálená strana Měsíce je zcela izolovaná od rádiových vln od Země. Autoři projektu odhadují životnost výtahů na pět let. Kromě vědeckého výzkumu a hypotetického využití pro těžbu by mohly při provádění mise s posádkou na Mars hrát důležitou roli také lunární výtahy. Podle zprávy zveřejněné na podzim roku 2015 mezinárodní výzkumnou skupinou z Massachusetts Institute of Technology, Keio University a Jet Propulsion Laboratory z California Institute of Technology,startovací hmotnost kosmické lodi na Mars může být snížena o 68 procent díky použití kyslíku obsaženého v regolitu pro motory (41–46 procent měrné hmotnosti). Eubanks a Redley ve své práci poukazují na to, že dalším faktorem by mohlo být použití protizávaží LKL na druhé straně Měsíce k urychlení a vypuštění nákladních lodí na oběžné dráze Marsu, aby se v budoucnu dodaly kolonie na „červené planetě“.
Vladislav Krylov