O levantador, visto no conceito deste artista, será capaz de transportar até 13 toneladas de carga para o espaço, impulsionado por feixes de laser. Veja mais fotos de exploração espacial. Foto cedida pelo Grupo LiftPort Quando o ônibus espacial Columbia decolou em 12 de abril, 1981, do Centro Espacial Kennedy, Flórida, para começar a primeira missão do ônibus espacial, o sonho de uma espaçonave reutilizável foi realizado. Desde então, A NASA lançou mais de 100 missões, mas o preço das missões espaciais mudou pouco. Seja o ônibus espacial ou a nave russa não reutilizável, o custo de um lançamento é de aproximadamente US $ 10, 000 por libra ($ 22, 000 por kg).
Um novo sistema de transporte espacial em desenvolvimento pode tornar a viagem à Órbita Terrestre Geoestacionária (GEO) um evento diário e transformar a economia global.
Um elevador espacial feito de um fita composta de nanotubos de carbono ancorado a uma plataforma marítima offshore se estenderia a um pequeno contrapeso de aproximadamente 62, 000 milhas (100, 000 km) para o espaço. Elevadores mecânicos presos à fita, então, escalam a fita, transportando carga e humanos para o espaço, a um preço de apenas $ 100 a $ 400 por libra ($ 220 a $ 880 por kg).
Neste artigo, veremos como a ideia de um elevador espacial está saindo da ficção científica e se tornando realidade.
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Um contrapeso no final do elevador espacial manterá a fita dos nanotubos de carbono esticada. Foto cedida pelo Grupo LiftPort Para entender melhor o conceito de elevador espacial, pense no jogo tetherball no qual uma corda é presa em uma extremidade a um mastro e, na outra, a uma bola. Nesta analogia, a corda é o fita composta de nanotubos de carbono , o pólo é a Terra e a bola é o contrapeso. Agora, imagine que a bola é colocada em giro perpétuo em torno do mastro, tão rápido que mantém a corda esticada. Essa é a ideia geral do elevador espacial. O contrapeso gira em torno da Terra, mantendo o cabo reto e permitindo que os elevadores robóticos subam e desçam na fita.
Sob o design proposto por LiftPort, o elevador espacial seria de aproximadamente 62, 000 milhas (100, 000 km) de altura. A LiftPort é uma das várias empresas que estão desenvolvendo planos para um elevador espacial ou seus componentes. Equipes de todo o mundo vão competir pelos $ 400, 000 primeiro prêmio nos Jogos Space Elevator na X Prize Cup em outubro de 2006 em Las Cruces, Novo México.
A peça central do elevador será a fita composta de nanotubos de carbono que tem apenas alguns centímetros de largura e é quase tão fina quanto um pedaço de papel. Nanotubos de carbono, descoberto em 1991, são o que fazem os cientistas acreditarem que o elevador espacial poderia ser construído. De acordo com o Dr. Bradley Edwards da Fundação Spaceward, "Anteriormente, os desafios materiais eram muito grandes. Mas agora estamos chegando perto dos avanços na criação de nanotubos de carbono e na construção de máquinas que podem girar os grandes comprimentos de material necessários para criar uma fita que se estenderá até o espaço" [ref ]
De acordo com alguns planos iniciais, sobras de materiais de construção serão usados para formar o contrapeso. Foto cedida pelo Grupo LiftPort Nanotubos de carbono têm potencial para ser 100 vezes mais forte que o aço e são tão flexível quanto plástico . A força dos nanotubos de carbono vem de sua estrutura única, que se assemelha a bolas de futebol. Uma vez que os cientistas são capazes de fazer fibras de nanotubos de carbono, será possível criar fios que formarão a fita para o elevador espacial. Os materiais disponíveis anteriormente eram muito fracos ou inflexíveis para formar a fita e teriam se quebrado facilmente.
"Eles têm um módulo de elasticidade muito alto e sua resistência à tração é muito alta, e que tudo aponta para um material que, em teoria, deve tornar um elevador espacial relativamente fácil de construir, "disse Tom Nugent, diretor de pesquisa, Grupo LiftPort.
Uma fita pode ser construída de duas maneiras:
Depois que uma longa fita de nanotubos é criada, seria enrolado em um carretel que seria lançado em órbita. Quando a espaçonave carregando o carretel atinge uma certa altitude, talvez a órbita terrestre baixa, começaria a desenrolar, baixando a fita de volta para a Terra. Ao mesmo tempo, o carretel continuaria se movendo para uma altitude maior. Quando a fita é baixada para a atmosfera da Terra, seria capturado, baixado e ancorado em uma plataforma móvel no oceano.
A fita serviria como trilhos de uma espécie de ferrovia para o espaço. Levantadores mecânicos seriam então usados para subir a fita até o espaço.
Como o Elevador Espacial se MedeSe construído, a fita representará uma maravilha do mundo moderno, e será a estrutura mais alta já construída. Considere que a torre independente mais alta do mundo em 2005 é a Torre CN , que sobe 1, 815 pés e 5 polegadas (553,34 metros) sobre Toronto, Canadá. O elevador espacial seria 180, 720 vezes mais alta que a Torre CN!
The 62, 000 milhas (100, O elevador espacial de 000 km de comprimento se elevaria muito acima da altura orbital média do ônibus espacial (115-400 milhas / 185-643 km). Na verdade, seria igual a quase um quarto da distância até a lua, que orbita a Terra em 237, 674 milhas (382, 500 km).
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Os alpinistas em cada extremidade do levantador enrolarão a fita a uma taxa de cerca de 320 km / h. Foto cedida pelo Grupo LiftPort Embora a faixa de opções ainda seja um componente conceitual, todas as outras peças do elevador espacial podem ser construídas usando tecnologia conhecida, incluindo o levantador robótico , estação âncora e sistema de transmissão de energia . No momento em que a fita é construída, os outros componentes estarão quase prontos para um lançamento por volta de 2018.
O levantador robótico usará a fita para guiar sua ascensão ao espaço. Os rolos de tração do piso do elevador prenderiam na fita e puxariam a fita, permitindo que o levantador suba no elevador.
O elevador espacial terá origem em uma plataforma móvel no Pacífico equatorial, que irá ancorar a fita à Terra.
No topo da fita, haverá um pesado contrapeso . Os primeiros planos para o elevador espacial envolviam capturar um asteróide e usá-lo como contrapeso. Contudo, planos mais recentes, como os do LiftPort e do Institute for Scientific Research (ISR), incluem o uso de um contrapeso feito pelo homem. Na verdade, o contrapeso pode ser montado a partir do equipamento usado para construir a fita, incluindo a espaçonave que é usada para lançá-la.
O levantador será movido por um sistema de laser de elétrons livres localizado na ou perto da estação âncora. O laser enviará 2,4 megawatts de energia para células fotovoltaicas, talvez feito de Arsenieto de Gálio (GaAs) anexado ao levantador, que irá então converter essa energia em eletricidade para ser usada por sistemas convencionais, motores elétricos CC de íman de nióbio, de acordo com o ISR.
Uma vez operacional, os levantadores podem subir no elevador espacial quase todos os dias. Os elevadores variam em tamanho de cinco toneladas, inicialmente, a 20 toneladas. O elevador de 20 toneladas será capaz de transportar até 13 toneladas de carga útil e terá 900 metros cúbicos de espaço. Levantadores transportariam cargas que variam de satélites a painéis movidos a energia solar e, eventualmente, humanos subindo a fita a uma velocidade de cerca de 118 milhas por hora (190 km / hora).
A fita do elevador espacial será ancorada em uma plataforma móvel no Pacífico equatorial. Como parte de um sistema para ajudar o elevador a evitar detritos orbitais, a plataforma móvel pode ser reposicionada. Foto cedida pelo Grupo LiftPort Com um comprimento de 62, 000 milhas (100, 000 km), o elevador espacial será vulnerável a muitos perigos, incluindo o clima, detritos espaciais e terroristas. Conforme os planos avançam no design do elevador espacial, os desenvolvedores estão considerando esses riscos e maneiras de superá-los. Na verdade, para garantir que sempre haja um elevador espacial operacional, os desenvolvedores planejam construir vários elevadores espaciais. Cada um será mais barato que o anterior. O primeiro elevador espacial servirá como uma plataforma para construir elevadores espaciais adicionais. Ao fazer isso, os desenvolvedores estão garantindo que mesmo que um elevador espacial encontre problemas, os outros podem continuar levantando cargas úteis para o espaço.
Como a estação espacial ou o ônibus espacial, o elevador espacial terá a capacidade de evitar objetos orbitais, como detritos e satélites. A plataforma de âncora irá empregar evasão ativa para proteger o elevador espacial de tais objetos. Atualmente, o Comando de Defesa Aeroespacial da América do Norte (NORAD) rastreia objetos maiores que 10 cm (3,9 polegadas). A proteção do elevador espacial exigiria um sistema de rastreamento de detritos orbitais que pudesse detectar objetos de aproximadamente 1 cm (0,39 polegadas). Esta tecnologia está atualmente em desenvolvimento para outros projetos espaciais.
"Nossos planos são ancorar a fita em uma plataforma móvel no oceano, "disse Tom Nugent, de LiftPort. "Você pode realmente mover sua âncora para puxar a fita para fora do caminho dos satélites."
A localização isolada do elevador espacial será o maior fator na redução do risco de ataques terroristas. Por exemplo, a primeira âncora estará localizada no Pacífico equatorial, 404 milhas (650 km) de quaisquer rotas aéreas ou marítimas, de acordo com LiftPort. Apenas uma pequena parte do elevador espacial estará ao alcance de qualquer ataque, que é qualquer coisa 9,3 milhas (15 km) ou menos. Avançar, o elevador espacial será um recurso global valioso e provavelmente será protegido pelos EUA e outras forças militares estrangeiras.
Um conceito artístico da visão solar. Foto cedida pelo Grupo LiftPort O potencial impacto global do elevador espacial está atraindo comparações com outra grande conquista do transporte - a ferrovia transcontinental dos EUA. Concluído em 1869 no Promontory, Utah, a ferrovia transcontinental ligou as costas leste e oeste do país pela primeira vez e acelerou a colonização do oeste americano. As viagens pelo país foram reduzidas de meses para dias. Também abriu novos mercados e deu origem a indústrias totalmente novas. Em 1893, os Estados Unidos tinham cinco ferrovias transcontinentais.
A ideia de um elevador espacial compartilha muitos dos mesmos elementos da ferrovia transcontinental. Um elevador espacial criaria uma conexão terra-espaço permanente que nunca fecharia. Embora não tornasse a viagem ao espaço mais rápida, tornaria as viagens ao espaço mais frequentes e abriria espaço para uma nova era de desenvolvimento. Talvez o maior fator que impulsiona a ideia de um elevador espacial é que ele reduziria significativamente o custo de colocar carga no espaço. Embora mais lento do que o ônibus espacial com propulsão química, os levantadores reduzem os custos de lançamento de $ 10, 000 a $ 20, 000 por libra, a aproximadamente $ 400 por libra.
As estimativas atuais colocam o custo de construção de um elevador espacial em US $ 6 bilhões, com custos legais e regulatórios em US $ 4 bilhões, de acordo com Bradley Edwards, autor do livro "The Space Elevator, Relatório Final da Fase II do NIAC. "(Edwards também é o Dr. Bradley Carl Edwards, Presidente e fundador da Carbon Designs.) Em comparação, o custo do programa do ônibus espacial foi previsto em 1971 em US $ 5,2 bilhões, mas acabou custando US $ 19,5 bilhões. Adicionalmente, cada voo do ônibus espacial custa US $ 500 milhões, que é mais de 50 vezes mais do que as estimativas originais.
O elevador espacial pode substituir o ônibus espacial como o veículo espacial principal, e ser usado para implantação de satélite, defesa, turismo e mais exploração. Para o último ponto, uma espaçonave subiria a fita do elevador e então se lançaria em direção ao seu alvo principal uma vez no espaço. Esse tipo de lançamento exigiria menos combustível do que normalmente seria necessário para escapar da atmosfera terrestre. Alguns designers também acreditam que os elevadores espaciais podem ser construídos em outros planetas, incluindo Marte.
A NASA financiou a pesquisa do Dr. Edwards por três anos. Em 2005, Contudo, ela concedeu apenas US $ 28 milhões para empresas que pesquisavam o elevador espacial. Embora ainda esteja muito interessado no projeto, por enquanto, ele prefere sentar e esperar por desenvolvimentos mais concretos.
Para mais informações sobre elevadores espaciais e tópicos relacionados, confira os links na próxima página.
Testando a TecnologiaEm fevereiro de 2006, o Grupo LiftPort anunciou que lançou com sucesso uma plataforma usando balões de alta altitude. Esses balões mantiveram a plataforma uma milha no ar por seis horas.
A LiftPort planeja comercializar a plataforma, denominado HALE (High Altitude Long Endurance), como estação para câmeras de segurança e transmissões de celular e rádio. [ref].
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Fontes
