Arthur C. Clarken 1960-luvulla pitämä puhe, jossa selitettiin geostatsionaariset satelliitit, antoi Pearsonille inspiraation koko avaruushissien käsitteelle työskennellessään NASA Ames-tutkimuskeskuksessa Kaliforniassa Apollo-Moonin laskujen päivinä.
"Clarke sanoi, että hyvä tapa ymmärtää viestintäsatelliitteja geostaattorisella kiertoradalla oli kuvitella ne korkean tornin huipulle, joka oli asetettu 35 786 km (22 236 mailia) maan yläpuolelle", Pearson muistelee, "ajattelin, miksi ei rakennetta todellista todellista torni?"
Hän tajusi, että teoreettisesti oli mahdollista pysäköidä vastapaino, kuten pieni asteroidi, geostaattoriselle kiertoradalle ja jatkaa kaapeli alaspäin ja kiinnittää se maan päiväntasaajaan. Teoriassa hissiautot voisivat kuljettaa pitkää kaapelia ylöspäin ja siirtää lastin maapallon painovoimasta hyvin ja avaruuteen murto-osan hinnasta, jonka kemikaalit toimittavat.
… teoriassa. Silloin, ja nyt, ongelmana on, että materiaalia, jota tarvitaan vain kaapelin painon tukemiseen maan painopisteessä, ei ole. Vain muutaman viime vuoden aikana, kun hiilinanoputkia - joiden vetolujuus on ballparkissa - on tullut, ihmiset ovat vihdoin siirtyneet nauravan vaiheen ohi ja alkaneet tutkia sitä vakavasti. Ja vaikka hiilinanoputkia on valmistettu laboratoriossa pieninä määrinä, insinöörit ovat vielä vuosien päässä kutomasta ne yhteen pitkäksi kaapeliksi, joka voisi tarjota tarvittavan lujuuden.
Pearson tiesi, että tekniset haasteet olivat valtavia, joten hän mietti, "miksi et rakentaisi hissiä Kuulle?"
Kuulla painovoima on kuudesosa siitä, mitä tunnemme täällä maan päällä, ja avaruushissikaapeli on hyvin nykyisen valmistustekniikkamme sisällä. Venytä kaapeli ylöspäin Kuun pinnasta, ja sinulla olisi edullinen tapa toimittaa mineraaleja ja tarvikkeita maan kiertoradalle.
Kuu-avaruushissi toimisi eri tavalla kuin maapallolla varustettu hissi. Toisin kuin oma planeettamme, joka pyörii 24 tunnin välein, kuu kääntyy akselillaan vain 29 päivän välein; yhtä paljon aikaa kuluu yhden kiertoradan suorittamiseen maapallon ympäri. Siksi voimme koskaan nähdä vain Kuun yhden puolen. Geostatsionaarisen kiertoradan käsitteellä ei ole todella merkitystä Kuun ympärillä.
Maan ja kuu-järjestelmässä on kuitenkin viisi paikkaa, joihin voit laittaa pienen massan esineen - kuten satelliitin… tai avaruushissin vastapainon - ja pitää ne pysymään vakaina hyvin pienellä energialla: Maa-Kuu Lagrange -pisteet. L1-piste, kohta, joka on noin 58 000 km Kuun pinnan yläpuolella, toimii täydellisesti.
Kuvittelet, että kelluu avaruudessa maapallon ja Kuun välisessä pisteessä, jossa molempien painovoima on täysin tasapainossa. Katso vasemmallesi, ja Kuu on noin 58 000 km (37 000 mailia) päässä; katso oikeallesi ja maa on yli viisi kertaa etäisyys. Ilman minkäänlaista työntövoimaa, ajat lopulta pois tästä täydellisestä tasapainotuspisteestä ja aloitat sitten kiihtymisen kohti joko maata tai kuuta. L1 on tasapainoinen, mutta epävakaa.
Pearson ehdottaa, että NASA laukaisee avaruusaluksen, joka kuljettaa valtavan kaapelikelan L1-pisteeseen. Se palaa hitaasti pois L1-pisteestä, kun se löysää kaapeliaan Kuun pintaan. Kun kaapeli oli kiinnitetty kuun pintaan, se tarjoaisi jännitystä ja koko kaapeli roikkuu täydellisessä tasapainossa, kuten heiluri osoittaa kohti maata. Ja kuten heiluri, hissi pitäisi itsensä aina linjassa täydellisesti kohti L1-pistettä, kun maan painovoima veti sitä. Operaatio voisi sisältää jopa pienen aurinkoenergialla toimivan kiipeilijän, joka voisi kiivetä kuun pinnasta kaapelin yläosaan ja toimittaa näytteitä kuukiveistä korkealle maan kiertoradalle. Lisäoperaatiot voisivat toimittaa kokonaisia kiipeilijäryhmiä ja muuttaa konseptin massatuotantotoimenpiteeksi.
Etuna on se, että hissi yhdistetään kuuhun maapallon sijasta, on yksinkertainen tosiasia, että mukana olevat voimat ovat paljon pienempiä - Kuun painovoima on kuudesosa Maan painopisteestä. Äärimmäisen vetolujuuden omaavien eksoottisten nanoputkien sijasta kaapeli voidaan rakentaa käyttämällä erittäin lujia kaupallisesti saatavia materiaaleja, kuten Kevlar tai Spectra. Itse asiassa Pearson on nollautunut kaupalliseen kuituun nimeltään M5, jonka mukaan hänen painonsa olisi vain 6800 kg täydestä kaapelista, joka kannattaisi 200 kg: n nostokykyä kannassa. Tämä on hyvin Boeingin, Lockheed Martinin ja Arianespace: n toimittamien tehokkaimpien rakettien ominaisuuksissa. Yksi laukaisu kestää hissin asettamisen Kuulle. Ja kun hissi oli asennettu, voit aloittaa sen vahvistamisen lisämateriaaleilla, kuten lasi ja boori, joita voidaan valmistaa Kuulla
Joten mitä tekisit avaruushissillä, joka on kytketty Kuuhun? "Paljon", Pearson sanoo, "Kuulla on kaikenlaisia resursseja, jotka olisi paljon helpompaa kerätä sinne ja tuoda kiertoradalle kuin laukaista niitä maasta. Lunar regolithia (kuun likaa) voitaisiin käyttää suojaamaan avaruusasemia; metalleja ja muita mineraaleja voitaisiin louhita pinnalta ja käyttää rakennuksessa avaruudessa; ja jos jään löydetään Kuun etelänavasta, voisit toimittaa vettä, happea ja jopa polttoainetta avaruusaluksiin. "
Jos vesijää nousee Kuun etelänapaan, voit ajaa toisen kaapelin siellä ja kytkeä sen lopussa ensimmäiseen kaapeliin. Tämä mahdollistaisi eteläisen Kuun tukikohdan toimittaa materiaalia korkean maapallon kiertoradalle tarvitsematta matkustaa maata pitkin ensimmäisen hissin pohjaan.
Se olisi hienoa kiville, mutta ei ihmisille. Vaikka kiipeilijä liikuttaisi kaapelia kohti satoja kilometrejä tunnissa, astronautit matkustavat viikkoja ja altistuvat syvän avaruuden säteilylle. Mutta kun puhut lastista, hidas ja tasainen voittaa kilpailun.
Pearson julkaisi ensimmäisen ideansa kuuhissistä jo vuonna 1979, ja hän on siitä lähtien piirtänyt sitä. Tänä vuonna NASA ei kuitenkaan naura, vaan kuuntelee. Pearsonin yritys Star Technology and Research sai äskettäin 75 000 dollarin apurahan NASA: n edistyneiden käsitteiden instituutista (NIAC) kuuden kuukauden tutkimukselle idean tutkimiseksi. Jos idea osoittautuu lupaavaksi, Pearson voisi saada suuremman apurahan aloittaakseen joidenkin tekniikan haasteiden voittamisen ja etsiä kumppaneita sekä NASA: n sisällä että ulkopuolelta auttaakseen sen kehittämisessä.
NIAC etsii ideoita, jotka ovat kaukana NASA: n normaalin tekniikan mukavuusalueen ulkopuolella - esimerkiksi… kuussa oleva hissi - ja auttaa niitä kehittämään siihen pisteeseen, että monet riskit ja tuntemattomat on tasoitettu.
Pearson toivoo, että tämä apuraha auttaa häntä tapaamaan NASA: ta, että kuunhissi olisi korvaamaton panos uudelle Kuu-Mars-avaruushavainnolle, joka tukee tulevaisuuden kuun tukikohtia ja avaruusteollisuutta. Ja se antaisi insinööreille tavan ymmärtää hissien avaruuteen rakentamisen vaikeudet ottamatta vastaan valtavan haasteen rakentaa se ensin maan päälle.
Kirjoittanut Fraser Cain
