ما هو مصعد الفضاء؟
المصعد الفضائي هو هيكل مادي يربط الأرض بالمدار ويمكن نقله إليه. وقد تصور العديد من إصدارات هذا المفهوم من قبل الباحثين وكتاب الخيال العلمي ، كما في رواية آرثر سي. كلارك “نوافير الجنة” التي شاعت المصعد الفضائي لعامة الناس. نُشر تقرير أبحاث لوكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) عن المصعد الفضائي في عام 1999.
لفهم ما هو المصعد الفضائي ، تخيل حبلًا ممتدًا رأسيًا بين خط الاستواء والمدار المستقر بالنسبة إلى الأرض. وبعيداً قليلاً عن هذا المدار ، سيربط الحبل بكتلة كبيرة ، على سبيل المثال كويكب ، بحيث تكون نقطة التوازن للبنية الكاملة في المدار الثابت بالنسبة للأرض على وجه التحديد. النظام مستقر نظريًا ولا يحتاج إلى طاقة للحفاظ على نفسه. التوضيح الفيديو:
مصعد الفضاء ، ما هو لمن ولماذا؟
إذا استطعنا بناء مثل هذا الهيكل بين الأرض والمدار المستقر بالنسبة إلى الأرض ، يمكننا نقل بعض المصاعد التي يمكن أن تحمل الناس أو المعدات أو الطاقة بين الأرض والمدار. إن ما يجعل هذا النوع من البناء جذابًا للغاية هو أن الرحلة ستحمل تكلفة طاقة منخفضة جدًا مقارنة باستخدام صاروخ. هذا هو نوع التكنولوجيا التي يمكن أن تخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء إلى حوالي 10 دولارات للكيلوغرام الواحد.
بالإضافة إلى وظيفتها في النقل بين الأرض والمدار المستقر بالنسبة إلى الأرض ، يمكن للمرء أن يجد العديد من الوظائف المتعلقة بمصعد فضاء. يمكن أن يتوقف على سبيل المثال في المدار المنخفض. ومع ذلك ، فإن الحمولات النافرة على هذا الارتفاع يجب أن توفر تسارعا يبلغ بضعة كيلومترات في الثانية بوسائلها الخاصة لتدور نفسها. وبالمثل ، من خلال مد المصعد الفضائي أكثر من المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض ، من الممكن الوصول إلى سرعة إطلاق مدار الأرض وبالتالي وضع الحمولات على مسار بين الكوكبي. بالمناسبة ، يمكن أن يكون مصعد الفضاء بمثابة تتابع اتصالات عملاق قادر على تغطية احتياجات نصف الكرة بأكمله.
إن إمكانات المصعد الفضائي هائلة إذا استطعنا أن نبنيها في يوم من الأيام. يبلغ أطول برج مصطنع حالياً برج برج خليفة في دبي ، والذي يرتفع إلى 830 متراً. من الناحية النظرية ، مع المواد الحالية وتقنيات البناء سيكون من الممكن تحقيق أعمال عدة كيلومترات عالية. لكن المدار الثابت بالنسبة للأرض يبلغ حوالي 36000 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر. وبالتالي فإن المصعد الفضائي هو تحد هندسي كبير.
مصعد الفضاء ، ما هو لمن ولماذا؟
إذا استطعنا بناء مثل هذا الهيكل بين الأرض والمدار المستقر بالنسبة إلى الأرض ، يمكننا نقل بعض المصاعد التي يمكن أن تحمل الناس أو المعدات أو الطاقة بين الأرض والمدار. إن ما يجعل هذا النوع من البناء جذابًا للغاية هو أن الرحلة ستحمل تكلفة طاقة منخفضة جدًا مقارنة باستخدام صاروخ. هذا هو نوع التكنولوجيا التي يمكن أن تخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء إلى حوالي 10 دولارات للكيلوغرام الواحد.
بالإضافة إلى وظيفتها في النقل بين الأرض والمدار المستقر بالنسبة إلى الأرض ، يمكن للمرء أن يجد العديد من الوظائف المتعلقة بمصعد فضاء. يمكن أن يتوقف على سبيل المثال في المدار المنخفض. ومع ذلك ، فإن الحمولات النافرة على هذا الارتفاع يجب أن توفر تسارعا يبلغ بضعة كيلومترات في الثانية بوسائلها الخاصة لتدور نفسها. وبالمثل ، من خلال مد المصعد الفضائي أكثر من المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض ، من الممكن الوصول إلى سرعة إطلاق مدار الأرض وبالتالي وضع الحمولات على مسار بين الكوكبي. بالمناسبة ، يمكن أن يكون مصعد الفضاء بمثابة تتابع اتصالات عملاق قادر على تغطية احتياجات نصف الكرة بأكمله.
إن إمكانات المصعد الفضائي هائلة إذا استطعنا أن نبنيها في يوم من الأيام. يبلغ أطول برج مصطنع حالياً برج برج خليفة في دبي ، والذي يرتفع إلى 830 متراً. من الناحية النظرية ، مع المواد الحالية وتقنيات البناء سيكون من الممكن تحقيق أعمال عدة كيلومترات عالية. لكن المدار الثابت بالنسبة للأرض يبلغ حوالي 36000 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر. وبالتالي فإن المصعد الفضائي هو تحد هندسي كبير.
قبل بضع سنوات ، أظهر اكتشاف الأنابيب النانوية الكربونية أن بعض المواد قد تكون لديها القوة اللازمة لدعم المصعد الفضائي. لكن إنتاج الأنابيب النانوية الكربونية ما زال تجريبيًا ومحدودًا ، ومصعد الفضاء هو هيكل ضخم يتطلب كميات هائلة من المواد. وبالمثل ، فإن بناء المصعد الفضائي هو مجرد بداية العمل: إذ يجب أن يكون قادرا على الحفاظ عليه. وسيتعرض مصعد فضاء لظروف الأرصاد الجوية في أدنى الأجزاء وإلى النيازك الدقيقة والحطام الفضائي في أجزائه العليا. حتى أصغر الأضرار يمكن أن تعرض سلامة الهيكل بأكمله للخطر. في حالة حدوث تفكك ، فإن التداعيات على المناطق الواقعة أسفل المصعد الفضائي ستكون كارثية.
كم تبلغ تكلفة المصعد الفضائي؟
يبقى أحد أهم الأسئلة التي تحدد مصلحة المصعد الفضائي ربحيته الاقتصادية. يمكن للمصعد الفضائي خفض سعر الوصول إلى الفضاء بمعدلات مماثلة لتلك الخاصة بالطيران المدني. ولكن إذا أضفنا تكاليف التصنيع والصيانة ، فإن المصعد الفضائي سيكون مشروعًا دوليًا يشمل الجهود الاقتصادية للعديد من الدول. بالنظر إلى الاستثمار المطلوب ، سيستغرق الأمر سنوات عديدة من الاستغلال لجعل المصعد الفضائي مربحًا. إن دور مصعد الفضاء محدد تمامًا: في أكثر التصميمات شيوعًا ، يتم تقديم المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض فقط بكفاءة. في المدار المنخفض ، يجب توفير تسارع إضافي والمستوى الاستوائي بعيد عن المستوى الأمثل للمسارات بين الكواكب. وأخيرًا ، إذا تمكّنا من تطوير مواد مقاومة كافية لبناء مصعد فضاء ، فيمكن استخدام هذه المواد نفسها لجعل الصواريخ عالية الأداء وقابلة لإعادة الاستخدام ، مما يقلل من فائدة مصعد الفضاء.
مصعد الفضاء القمري هو مشروع أكثر واقعية. ستسمح الجاذبية المنخفضة للقمر ببناء المصعد بمواد متقنة بالفعل ، مثل الكيفلار على سبيل المثال. وسوف يكون المصعد الذي يتم إنشاؤه بين سطح القمر ونقطة L1 Lagrange في نظام الأرض والقمر طريقة فعالة لاستخراج المواد القمرية القيمة ، على سبيل المثال لبناء الموائل الفضائية. يمكننا أيضا أن نتخيل مصاعد الفضاء الأكثر بساطة ، وليس بين الأرض والمدار ، ولكن بين المدارات المختلفة. على سبيل المثال ، بوضع مركز الكتلة في الجزء المداري المنخفض من المصعد ، سوف يتم تعليقه فوق الغلاف الجوي مباشرة عند ارتفاع 150 كم. وهكذا ، يمكن ضمها بصواريخ أحادية المرحلة ذات تصميم بسيط. يمكن بعد ذلك إطلاق الحمولات في مدار منخفض أو حتى على مسارات بين الكواكب ، لأن مثل هذا المصعد الفضائي لا يحتاج إلى أن يكون على المستوى الاستوائي.
الذهاب إلى مصعد الفضاء
المصاعد الفضائية من المرجح أن تظل الخيال العلمي لفترة طويلة. وحتى إذا تم تطوير المواد الضرورية في العقود القادمة ، فمن غير المحتمل أن تدفع المصلحة الاقتصادية شركة أو دولة إلى بنائها ، خاصة عندما يبدو أن الصواريخ تعد في النهاية بخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء. إذا كانت إعادة الاستخدام تحمل وعدها ، فمن المحتمل أن يكون ذلك قرونا قبل أن نتحدث مرة أخرى عن مفهوم المصعد الفضائي. في المستقبل القريب ، يمكن تنفيذ مفاهيم أخرى قريبة من مصعد الفضاء. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، مع الدفع الأسير ، والذي يستخدم اثنين من الكابلات الطويلة لتغيير مدار الحمولة بتكلفة أقل.
مصادريجب أن تكون مهتمًا أيضًا بهذا
Credits :
Space elevator first image by NASA
Space Elevator In Clouds by Liftport [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], from Wikimedia Commons
Space elevator in motion viewed from above north pole, 13 May 2014 by Skyway
Nano carbon by German Wikipedia, original upload 29. Dez 2004 by APPER
