Umelecká ilustrácia masívneho systému na prepravu vesmírnych výťahov. Budúce verzie technológie by sa jedného dňa mohli opraviť.
(Obrázok: © Japonské združenie pre vesmírne výťahy)
Vesmírne výťahy, ktoré umožňujú prevoz cestujúcich a nákladu na obežnú dráhu a z nej, by sa mohli skonštruovať s použitím existujúcich materiálov, ak sa technológia inšpiruje biológiou, aby sa v prípade potreby napravila, objaví sa nová štúdia.
Teoreticky je vesmírny výťah tvorený káblom alebo zväzkom káblov, ktoré siahajú tisíce kilometrov k protizávažiu vo vesmíre. Otáčanie Zeme by udržovalo napätie lana a horolezecké vozidlá by zipsom pohybovali smerom hore a dole rýchlosťou vlaku.
Jazda do kozmického výťahu bude pravdepodobne trvať niekoľko dní. Keď sa však postaví vesmírny výťah, výlet do vesmíru v tejto technológii by mohol byť oveľa lacnejší a bezpečnejší ako na rakete. Technológia kozmického výťahu sa teraz v reálnom živote testuje v japonskom experimente STARS-Me (skratka pre autonómny robotický satelitný mini-zdvíhač Space Tethered), ktorý dorazil na medzinárodnú vesmírnu stanicu 27. septembra na palube japonskej robotickej kozmickej lode HTV-7. ,
Koncept výťahu typu beanstalk podobný vesmíru sa datuje k „myšlienkovému experimentu“ z roku 1895 od ruského priekopníka kozmického priestoru Konstantina Tsiolkovského. Odvtedy sa takéto „megastruktúry“ často objavujú v sci-fi. Kľúčovým problémom pri vytváraní vesmírnych výťahov je vybudovanie dostatočne pevného kábla, aby odolal mimoriadnym silám, s ktorými sa stretne. [Pilier do neba: Otázky a odpovede týkajúce sa vesmírneho výťahu s autorom Williamom Forstchenom]
Prirodzenou voľbou pre konštrukciu kábla pre vesmírny výťah sú uhlíkové potrubia široké iba nanometre alebo miliónty metre. Predchádzajúci výskum zistil, že takéto uhlíkové nanorúrky sa môžu dokázať stokrát silnejšie ako oceľ pri jednej šestine hmotnosti.
V súčasnosti však môžu vedci vyrábať uhlíkové nanorúrky nanajvýš len asi 21 centimetrov (55 centimetrov). Jednou alternatívou je použitie kompozitov obsahujúcich uhlíkové nanorúrky, ktoré však samotné nie sú dostatočne silné.
Vedci teraz navrhli, že čerpanie inšpirácie z biológie môže inžinierom pomôcť vybudovať výťahy pomocou existujúcich materiálov. „Dúfajme, že to bude niekoho inšpirovať, aby sa pokúsil postaviť vesmírny výťah,“ spoluautor štúdie Sean Sun, mechanický inžinier na Johns Hopkins University v Baltimore, povedal Space.com.
Inšpirácia pre biologický výťah
Vedci poznamenali, že keď inžinieri navrhujú konštrukcie, často vyžadujú, aby materiály pre tieto konštrukcie pracovali iba pri polovici svojej maximálnej pevnosti v ťahu alebo nižšej. Toto kritérium obmedzuje šance na zlyhanie štruktúr, pretože im poskytuje priestor na zvládnutie zmien v materiálovej sile alebo nepredvídaných okolností. [Prestaneme niekedy používať rakety na dosiahnutie vesmíru?]
Naopak, u ľudí Achillova šľacha bežne odoláva mechanickému namáhaniu veľmi blízkemu jej
medza pevnosti v ťahu. Vedci tvrdia, že biológia môže tlačiť materiály na svoje hranice kvôli mechanizmom nepretržitej opravy.
„Vďaka automatickej oprave môžu byť inžinierske štruktúry navrhnuté odlišne a pevnejšie,“ uviedol Sun.
Napríklad motor poháňajúci bičovitý bičík, ktorý mnoho baktérií používa na pohon, sa točí rýchlosťou približne 10 000 ot / min [otáčok za minútu], ale tiež aktívne opravuje a obracia všetky svoje komponenty v časových mierkach minút, “ Sun povedal. „Je to ako keby ste šli po ceste rýchlosťou 160 km / h, pričom ste vyňali motory a prevodovku, aby ste ich vymenili!“
Vedci vyvinuli matematický rámec na analýzu toho, ako dlho môže vesmírny výťah vydržať, ak sa časti jeho popruhu náhodne vyskytli v prasknutí, ale megastruktúra mala samoopravu.
mechanizmus. Vedci zistili, že pri súčasných materiáloch by bolo možné dosiahnuť vysoko spoľahlivý priestorový výťah, ak by došlo k miernej miere opráv, napríklad od robotov.
Napríklad, vzhľadom na komerčné syntetické vlákno známe ako M5, „je možné priviazať 4 miliardy ton,“ uviedol Sun. „Toto je asi 10 000-krát väčšia hmota ako najvyššia budova na svete, Burj Khalifa. Realistickejšie to bude niečo ako kompozit uhlíkových nanotrubíc.“
Slnko a vedúci autor štúdie, Dan Popescu, doktorand na Johns Hopkins University, podrobne svoje výsledky informoval v stredu (17. októbra) v časopise Journal of Royal Society Interface.
