Príhovor Arthura C. Clarka v 60. rokoch 20. storočia, ktorý vysvetlil geostacionárne satelity, poskytol Pearsonovi inšpiráciu pre celý koncept vesmírnych výťahov, keď pracoval vo výskumnom stredisku NASA Ames v Kalifornii počas dní pristátia Apolla Moon.
"Clarke povedal, že dobrý spôsob, ako pochopiť komunikačné satelity na geostacionárnej obežnej dráhe, je predstaviť si ich na vrchole vysokej veže, posadenej 35 786 km (22 236 míľ) nad Zemou," spomína Pearson, "myslel som si, prečo nezostaviť skutočnú veža? "
Uvedomil si, že je možné zaparkovať protizávažie, ako malý asteroid, na geostacionárnej obežnej dráhe a potom roztiahnuť kábel dole a pripevniť ho na zemský rovník. Teoreticky by výťahové autá mohli cestovať po dlhom lane a prenášať náklad z ťažiska Zeme dobre a do vesmíru za zlomok ceny dodávanej chemickými raketami.
… teoreticky. Problém potom a teraz spočíva v tom, že neexistuje materiál potrebný na to, aby podporoval iba hmotnosť kábla v zemskej gravitácii. Až v posledných niekoľkých rokoch, s príchodom uhlíkových nanorúrok - s pevnosťou v ťahu v ballparku - sa ľudia konečne posunuli okolo fázy smiechu a začali ju vážne skúmať. Aj keď sa v laboratóriu vyrábajú uhlíkové nanorúrky v malom množstve, inžinieri sú ešte stále od toho, aby ich vzájomne prepletali, do dlhého kábla, ktorý by mohol poskytnúť potrebnú pevnosť.
Pearson vedel, že technické výzvy sú impozantné, a tak premýšľal, „prečo nezostaviť výťah na Mesiaci?“
Na Mesiaci je gravitačná sila jednou šestinou toho, čo tu na Zemi cítime, a kábel pre vesmírny výťah je v našej súčasnej výrobnej technológii dobre. Natiahnite kábel z povrchu Mesiaca a mali by ste lacnú metódu dodávania nerastov a surovín na obežnú dráhu Zeme.
Lunárny vesmírny výťah by fungoval inak ako výťah založený na Zemi. Na rozdiel od našej planéty, ktorá rotuje každých 24 hodín, Mesiac sa otočí na svojej osi iba raz za 29 dní; rovnaké množstvo času potrebného na dokončenie jednej obežnej dráhy okolo Zeme. Preto môžeme vidieť iba jednu stranu Mesiaca. Koncepcia geostacionárnej obežnej dráhy nemá zmysel okolo Mesiaca.
Existuje však päť miest v systéme Zem-Mesiac, kde by ste mohli umiestniť predmet s nízkou hmotnosťou - napríklad satelit ... alebo protiváhu vesmírneho výťahu - a nechať ich, aby zostali stabilné s veľmi malou energiou: body Lagrange Zem-Mesiac. Bod L1, miesto približne 58 000 km nad povrchom Mesiaca, bude fungovať dokonale.
Predstavte si, že sa vznášate vo vesmíre v bode medzi Zemou a Mesiacom, kde je gravitačná sila z obidvoch strán úplne vyrovnaná. Pozrite sa doľava a Mesiac je vzdialený približne 58 000 km; pozrite sa doprava a Zem je viac ako päťkrát väčšia ako táto vzdialenosť. Bez akýchkoľvek pohonných jednotiek sa nakoniec dostanete z tohto dokonalého vyrovnávacieho bodu a potom začnete zrýchľovať smerom k Zemi alebo k Mesiacu. L1 je vyvážený, ale nestabilný.
Pearson navrhuje, aby NASA spustila kozmickú loď, ktorá nesie obrovskú cievku kábla k bodu L1. Pomaly sa vzdialil od bodu L1, keď rozviazal kábel dole na povrch Mesiaca. Keď bol kábel ukotvený k lunárnemu povrchu, poskytol napätie a celý kábel visel v dokonalej rovnováhe, ako kyvadlo smerujúce k zemi. A podobne ako kyvadlo, výťah by sa vždy udržiaval dokonale zarovnaný s bodom L1, keď sa naň ťahala zemská gravitácia. Súčasťou misie by mohol byť aj malý horolezec poháňaný solárnou energiou, ktorý by mohol vyšplhať z lunárneho povrchu na vrchol kábla a dodať vzorky mesačných hornín na vysokú orbitu Zeme. Ďalšie misie mohli dodať celé tímy horolezcov a zmeniť koncepciu na sériovú výrobu.
Výhodou pripojenia výťahu na Mesiac namiesto Zeme je jednoduchý fakt, že zapojené sily sú oveľa menšie - gravitácia Mesiaca je 1/6 gravitácie Zeme. Namiesto exotických nanotrubíc s extrémnou pevnosťou v ťahu by sa kábel mohol skonštruovať s použitím komerčne dostupných materiálov s vysokou pevnosťou, ako sú Kevlar alebo Spectra. V skutočnosti spoločnosť Pearson nula na komerčnom vlákne s názvom M5, ktoré by podľa výpočtov vážilo iba 6 800 kg na plný kábel, ktorý by na základni podporoval nosnosť 200 kg. Je to v rámci schopností najsilnejších rakiet dodaných spoločnosťami Boeing, Lockheed Martin a Arianespace. Jedným spustením je uvedenie výťahu na Mesiac. Akonáhle bude výťah nainštalovaný, môžete ho začať zosilňovať ďalšími materiálmi, ako je sklo a bór, ktoré by sa dali vyrábať na Mesiaci
Čo by ste urobili s vesmírnym výťahom pripojeným na Mesiac? „Veľa,“ hovorí Pearson, „na Mesiaci sú všetky druhy zdrojov, ktoré by sa dali ľahšie zhromaždiť a priviesť na obežnú dráhu, než ich vypustiť zo Zeme. Lunárny regolit (špina z mesiaca) by sa mohol použiť ako tienenie pre vesmírne stanice; kovy a iné nerasty sa mohli ťažiť z povrchu a používať na stavbu v kozmickom priestore; a ak sa na južnom póle Mesiaca objaví ľad, môžete do kozmickej lode dodať vodu, kyslík a dokonca aj palivo. “
Ak sa na južnom póle Mesiaca objaví vodný ľad, môžete tam spustiť druhý kábel a potom ho na konci pripojiť k prvému káblu. To by umožnilo základni južného mesiaca dopraviť materiál na obežnú dráhu Zeme bez toho, aby sa muselo cestovať po zemi k základni prvého výťahu.
Bolo by to skvelé pre skaly, ale nie pre ľudí. Aj keď horolezec pohyboval po lane stovky kilometrov za hodinu, astronauti by cestovali celé týždne a boli vystavení žiareniu hlbokého vesmíru. Ale keď hovoríte o náklade, pomaly a stabilne vyhráte preteky.
Pearson prvýkrát publikoval svoju myšlienku lunárneho výťahu už v roku 1979 a odvtedy ho nadáva. Tento rok sa však NASA smeje, počúvajú. Spoločnosť Pearson, Star Technology and Research, nedávno získala šesťmesačnú štúdiu od inštitútu NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) grant vo výške 75 000 dolárov na ďalšie preskúmanie tejto myšlienky. Ak sa táto myšlienka ukáže ako sľubná, Pearson by mohol dostať väčší grant na začatie prekonávania niektorých technických výziev a hľadať partnerov vo vnútri a NASA a na pomoc pri jeho rozvoji.
NIAC hľadá nápady, ktoré sú ďaleko od normálnej technológie pohodlia NASA - napríklad ... výťah na Mesiaci - a pomáha ich rozvíjať do tej miery, že mnohé riziká a neznáme boli odstránené.
Pearson dúfa, že tento grant pomôže NASA presvedčiť sa, že mesačný výťah by bol neoceniteľným prínosom pre novú víziu vesmírneho prieskumu Moon-Mars a podporil by budúce mesačné základne a priemyselné odvetvia vo vesmíre. Inžinierom by to poskytlo spôsob, ako porozumieť ťažkostiam pri výstavbe výťahov do vesmíru bez toho, aby sa najprv postavili na Zemi na obrovskú výzvu.
Napísal Fraser Cain
