بالابر فضایی؛ فقط ۳۰ سال ناقابل تا تحقق یک رویا

کشف رازهای فضا و زندگی در آن سال‌هاست ذهن دانشمندان و فضانوردان جهان را به خود متمرکز کرده است. براساس پیش‌بینی‌ها، رویای بالابر فضایی تا ۳۰ سال آینده در دسترس خواهد بود.

نوپانا: با پرتاب شاتل فضایی کلمبیا در تاریخ ۱۲ آوریل ۱۹۸۱ از مرکز فضایی کندی آمریکا ، نخستین ماموریت شاتل‌های فضایی آمریکا آغاز شد و رویای بشر برای به کار بردن فضاپیماهایی که مجددا پس از بازگشت قابل استفاده باشند به حقیقت پیوست. از آن زمان تا اکنون ناسا بیش از صد بار شاتل‌های فضایی را به فضا فرستاده است.

بالابر فضایی، جدیدترین سامانه حمل‌ونقل بین زمین و فضا است. در ادامه ۵ نکته در خصوص بالابر فضایی آورده شده است:

۱- از ایفل تا بالابر فضایی

ایده بالابر فضایی اولین بار حدود سال ۱۸۹۵ به وسیله دانشمند روس، کنستانتین سالکوفسکی پس از دیدن برج ایفل در کشور فرانسه مطرح شده است. ایده سالکوفسکی یک ماشین بزرگ بود که از سطح زمین تا مدار زمین امتداد داشت.

ایده‌ای که امروزه درباره این طرح مطرح می‌شود، بیشتر بر وجود سازه‌ای دارای قابلیت انبساط (برای نمونه یک ریسمان دارای قابلیت انعطاف) تاکید می‌کند که از مدار زمین تا سطح آن کشیده شده باشد.

۲- قانون گریز از مرکز و وزنه تعادلی

نحوه کارکرد بالابر فضایی براساس قانون نیروی گریز از مرکز است. هنگامی که یک جسم بر یک محور دایره‌ای شکل می‌چرخد، کابل متصل کننده در بیشترین سطح کشش بوده و جسم انتهایی نیز با بیشترین سرعت در حال گردش خواهد بود.

یک بالابر فضایی سه قسمت دارد؛ ایستگاه پایه که در زمین قرار دارد، وزنه تعادل که می‌تواند یک جرم آسمانی یا یک وزنه ساخت بشر باشد و یک کابل طولانی که این دو قسمت را به هم متصل کند. کابین بالارو و سیستم تامین انرژی از دیگر بخش‌های بالابر فضایی است.

پس براساس قانون گریز از مرکز، در بالابر فضایی نیز وزنه تعادل که با کابل به ایستگاه زمینی متصل است و با سرعت چرخشی زمین حرکت می‌کند؛ همچنین همواره تناب متصل کننده در بیشترین سطح کشش قرار دارد. به دلیل وجود نیروهای اختلالی در فضا و اثر برآمدگی استوایی زمین، یک مدار ساکن دقیق وجود ندارد اما وزنه تعادل باید در مدار همسانگرد زمین (GEO) یعنی حدود ۳۶۰۰۰ کیلومتری سطح زمین قرار گیرد.

۳- جایگاه نسبتا ثابت، در حالت تعادل و بیشترین کشش

به دلیل معلق بودن وزنه تعادل در فضا، برای محل قرارگیری ایستگاه پایه دو ایده وجود دارد؛ اول اینکه پایه ایستگاه نسبتا متحرک درست شود. نظر دوم این است که ایستگاه پایه روی اقیانوس و به‌طور کلی روی آب در حالت نیمه شناور ساخته شود.

ایده استفاده از اجرام آسمانی در ابتدا برای وزنه تعادل مطرح شد؛ چون ارزان‌تر و قابل دسترس‌تر به ‌نظر می‌رسید. اما بعدها محققان ساخت یک پایگاه فضایی که قابلیت تحمل وزن و فشار حاصل از کشش تناب داشته باشد را هم مطرح کردند.

کابل متصل کننده مهم‌ترین، پرهزینه‌ترین و پیچیده‌ترین بخش از نظر فناوری است. شرایط آب‌وهوایی، وضعیت جوی زمین و فضا، احتمال برخورد عوامل خارجی و فرسایش حاصل از کارکرد نیز از دیگر پارامترهای مهم هستند. این کابل باید بادوام، ارزان و سبک باشد. تاکنون نانولوله‌های کربنی تنها ماده شناخته شده برای این کار هستند. نانولوله‌های کربنی در سال ۱۹۹۱ ساخته شده‌اند. با ساخت آن‌ها امید دانشمندان برای ساخت بالابر فضایی دو چندان شده است.

نانولوله‌های کربنی صد برابر از فولاد قوی‌تر و از نظر انعطاف‌پذیری همانند پلاستیک رفتار می‌کنند. نیروی زیاد این نانولوله‌ها ناشی از ساختار منحصر به فرد آنهاست که در آن‌ها با استفاده از فناوری نانو، ذرات همانند توپ فوتبال کنار هم چیده شده‌اند.

۴- باربری با یک صدم قسمت

بالابر فضایی مقرون به‌صرفه‌ترین وسیله برای جابجایی فضایی خواهد بود. تا سال ۲۰۰۰ هزینه هر کیلوگرم جابجایی بار به فضا ۱۸۵۰۰ دلار بود. با توسعه شاتل‌های فضایی به ۵۴۵۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم رسید. پرتابگر فالکون ۹ اسپیس‌ایکس نیز هزینه جابجایی هر کیلوگرم بار به فضا را تا عدد ۲۷۲۰ دلار کاهش داد.

بالابر فضایی بزرگترین ساخته دست انسان خواهد بود که هزینه هر کیلوگرم جابجایی بار بین زمین تا فضا را از حدود ۲۰۰۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم، به یک صدم آن یعنی ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم کاهش می‌دهد.

براساس آمار اگر ساخت یک بالابر فضایی معمولی ۲۰۰ میلیارد دلار هزینه داشته باشد، با فرستادن یک میلیون تن بار معادل وزن دو ایستگاه فضایی بین‌المللی، هزینه ساخت آن جبران خواهد شد.

۵- قابل دسترس تا ۲۰۵۰

در آخرین تحقیقات انجام شده، دانشمندان ژاپنی توانستند نمونه آزمایشگاهی از یک بالابرفضایی را طراحی کنند. این بالابر ترکیبی از دو ماهواره کوچک ده سانتی‌متری مکعبی شکل است که به وسیله یک کابل ده متری به هم متصل هستند و یک ربات کوچک نیز نقش یک خودرو را در این بالابر بازی می‌کند.

همچنین یک شرکت ژاپنی با سرمایه‌گذاری ۹۰ میلیارد دلاری با دانشگاه شیزووکا در حال همکاری است تا بتواند پروژه بالابر فضایی را تا سال ۲۰۵۰ نهایی کند. این بالابر یک ایستگاه فضایی در مدار همسانگرد در ارتفاع ۳۶۰۰۰ کیلومتری از زمین و یک ایستگاه زمینی در اقیانوس آرام خواهد داشت.

سالانه موشک‌های زیادی به سمت فضا پرتاب می‌شوند که در مواردی نیز با شکست مواجه می‌شود. راه‌اندازی یک بالابر فضایی با وجود سختی‌ها و پیچیدگی‌های زیاد، دسترسی انسان‌ها برای کشف فضا را ساده‌تر و ارزان‌تر می‌کند.