Winda kosmiczna – pieśń przyszłości czy science-fiction?

Marzenia o kosmosie

Dziś tak niesprawiedliwy świat zezwala na zobaczenie kosmosu na własne oczy tylko astronautom i miliarderom. Jednak choć powstają kolejne koncepcje mające stworzyć kosmos bliższe ludziom (najbliżej temu jest chyba NASA i SpaceX), jednym takim pomysłem jest „Winda kosmiczna”. Podróż nią byłaby w zasadzie możliwa dla każdego dzięki zbiciu cen przewiezienia w kosmos masy). Polega ona mniej więcej na tym, że gdzieś na Ziemi przyczepiamy początek liny a jej koniec wisi w przestrzeni. I tu leży pies pogrzebany. Bo jak jest to winda, to musi mieć początek i koniec. Jak może być koniec, ostatnie piętro, skoro tam nic nie ma?

I tu z pomocą przychodzi nam fizyka.

W dużym skrócie – wyobraź sobie dziecko, które szybko obraca sznurkiem dookoła siebie. Na sznurku stoi mrówka, która porusza się po nim w górę. Tak mniej więcej wygląda winda. Dzieckiem jest tu Ziemia, która ma swój ruch obrotowy, a my, ludzie, musimy tylko dostać się w górę. Na samej górze nabierzemy już takiej prędkości (Ziemia się obraca a wraz z nią góra windy), że moglibyśmy na przykład puszczać statki. Kosmiczne. Nie trzeba by było już rozpędzać ich do niebotycznych prędkości, co dałoby szansę na oszczędzenie paliwa, które jest w tej chwili  głównym ogranicznikiem masy jaką możemy wynieść w kosmos.

Pytanie, czy rzeczywiście się to opłaca?

No cóż, przy dzisiejszych cenach wyniesienie kilograma ładunku na orbitę kosztuje 20 000 dolarów, czyli mniej więcej 75 396 złotych polskich. Jeżeli chcesz wysłać siebie samego (albo polityka. Albo sąsiadkę), to zakładając, że człowiek ten waży 65 kilogramów, musisz wysupłać z portfela 1,3 miliona dolarów. 1 300 000 dolców to 4 900 723 złotych. Twój samochód na orbicie? Proszę bardzo, czterdzieści milionów dolarów!

A wiesz, że nad naszymi głowami krąży ISS? To nie Daesh, lecz Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Choć jest całkiem duża (?), to nie została (oczywiście) wyniesiona tam, na górę, w całości. Jej montaż trwał długie lata, co jakiś czas zostawała rozbudowywana o kolejne moduły. Jej transport kosztował amerykańskich podatników miliardy, ale oczywiście nie była to inwestycja stracona, wręcz przeciwnie!

Mimo to koszty bolą. Winda ma szansę je obniżyć stukrotnie – do 200 dolarów za kilogram.

Jednak sama winda orbitalna też kosztuje, powiesz? Tak, lecz jeśliby kosztowała nawet 20 miliardów dolarów, to jej koszt zwróciłby się po wysłaniu w kosmos zaledwie miliona ton ładunku.

A jeśli interesują was ogromne koszty  misji kosmicznych, to przeczytajcie ten artykuł:

Zacznijmy od pieniędzy. Całkowity koszt misji New Horizons, wszystkich urządzeń sondy, jej wystrzelenia, ale także analizy danych a nawet obsługi medialnej wydarzenia to około 700 milionów dolarów, czyli nieco ponad 2 miliardy i 600 milionów złotych. To dziesięć razy mniej (!!!) niż wynosi roczny przychód supermarketów Biedronka w Polsce. To mniej niż budowa 20 kilometrowego odcinka autostrady A1. W końcu to mniej niż zakup i 13 letnia obsługa 4 samolotów F16, które służą w polskiej armii (w sumie kupiliśmy ich 48). Tyle jeżeli chodzi o koszty. Tak, te są duże… dla przeciętnego obywatela. Niewielu byłoby stać na wybudowanie i wysłanie w kosmos sondy New Horizons (choć np. Jan Kulczyk, najbogatszy Polak, mógłby takich sond wysłać 7), ale w skali państwa, dla budżetu państwa rozwój nauki to grosze. Grosze zainwestowane najlepiej jak można sobie wyobrazić. Grosze, które w przyszłości przyniosą miliony poprzez rozwój technologii a w dalszej perspektywie rozwój przemysłu. Każda ekspansja to wyzwanie i konieczność znajdowania rozwiązań na problemy z których nie zdawaliśmy sobie sprawy. Przecież loty w kosmos mają bezpośrednie przełożenie na komunikację, elektronikę i materiałoznawstwo. Rozwój technik obrazowania (nieważne czy w astronomii czy w biologii) od razu jest wykorzystywany w medycynie. Nasze miasta byłyby skażonymi pustyniami gdyby nie powstawały zaawansowane technologicznie silniki i komputery, które tymi silnikami sterują.

Źródło: http://naukatolubie.pl/pluton-jak-biedronka/

Jak wygląda winda kosmiczna?347px-Space_elevator_structural_diagram.png

Składa się z liny, podstawy na Ziemi, przeciwwagi (w górze) i pojazdu wspinającego (takiej mrówki na linie).

Na wysokości 36 000 km mogłaby się znajdować stacja kosmiczna, jako swoisty pas startowy dla misji kosmicznych.

Czy możemy coś takiego zrobić?

Niekoniecznie. To nie jest takie proste, gdyż lina. Musiałaby być duużo bardziej mocna od wszystkich materiałów jakie znamy. No i najlepiej, żeby była jeszcze lekka i tania. Póki co najlepsze do tego wydają się być grafen lub nanowłókna diamentowe. Ale i one mogą nie być odpowiednie do tego przedsięwzięcia (ze względu na wytrzymałość i koszt, choć ten drugi raczej  z czasem będzie spadać).

Dlaczego? Lina musi być bardzo wytrzymała. Pamiętajmy, że blisko Ziemi jest wilgotno (korozja), a w kosmosie jest promieniowanie, wiele szczątków kosmicznych i wiele meteorytów.

No i musi mieć 36000 kilometrów długości. W jakim sklepie znajdziesz taki długi sznurek? 😉

Winda byłaby dość niewygodna ze względu na to, że nie przebyłaby tej odległości w dwanaście sekund, lecz raczej w… kilka dni. Może i tydzień, więc potrzebne by były spore zapasy.

Problemem mogą też być Pasy Van Allena. Ciekawie napisał o tym Węglowy Szowinista, nie będę pisał tego samego:

Pole magnetyczne Ziemi łapie wysokoenergetyczne cząstki w obszarach podobnych do dwóch pierścieni wokół naszej planety. Tak zwane Pasy Van Allena są groźne zarówno dla elektroniki jak i dla żywych organizmów. Krótki przelot nie jest wielkim kłopotem; spędzenie sporej części tygodnia w tych regionach wręcz przeciwnie. W związku z tym konieczne byłyby prawdopodobnie osłony, by podróż nie zabiła ludzi i nie usmażyła sprzętu. Istnieją też pomysły na to by “rozładować” pasy Van Allena i co ciekawe nie są one związane z windą kosmiczną – usunięcie tych pasów udostępniłoby orbity obecnie wykluczone dla satelitów. Według fizyków stukilometrowe kable mogłyby skutecznie rozwiązać problem. To bagatelka biorąc pod uwagę, czego wymagałaby konstrukcja windy kosmicznej…

Źródło: http://weglowy.blogspot.com/2014/11/kopoty-z-winda-do-nieba.html

Problematyczne jest zasilanie energochłonnej podróży w górę. Lasery? Fotowoltanika? Reaktor jądrowy? Inne nieznane nam jeszcze metody przesyłania prądu na odległość?

Van_Allen.jpg
Wspomniane Pasy Van Allena

Jak ją zamontować? Wystrzelić w kosmos, czy też opuścić na Ziemię?

A jeśli się zepsuje? Wtedy ładunek i przyczepiona do liny przeciwwaga (krążąca wokół Ziemi) odleci w przestrzeń kosmiczną. Albo cała lina opadłaby na ziemię oplatając ją długą liną. Na pustyniach, wodach, lasach, domach… Strącając satelity, samoloty, przygniatając ludzi i nie tylko… Ciekawy cel dla terrorystów. Ciekawy cel dla meteorytów (choć one raczej bezwiednie poruszają się, gdzie je wiatr poniesie).

Możliwością mogłoby być zbudowanie windy nie na Ziemi, która ma dość wysokie przyciąganie, lecz na Księżycu lub Marsie. Wtedy nie trzeba by było użyć mocnego materiału, wystarczyłoby coś słabszego (typu Kevlar).

 

Jakkolwiek będzie – czy zbudujemy taką windę, czy nie, sama idea jest dość ciekawa.


Jeśli spodobał Ci się ten tekst, sprawdź też:

  1. Jak wygląda tunel czasoprzestrzenny?
  2. Nie mieszkamy na ziemniaku!
  3. Skala. Wielkość. Zawrót głowy.
  4. Spacer w… kosmosie – o pierwszym człowieku, który odbył spacer w kosmosie.

Zapisz się do newslettera poniżej lub dodaj blog do zakładek. Wróć tu za tydzień po nowy tekst!

Źródło zdjęcia tytułowego: Domena publiczna, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=326317 Źródło zdjęć: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=374363 By First uploaded to en.wikipedia.org (log) and commons.wikimedia.org (log). Retrieved from http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/tour/teachers2.html, Picture 4., Domena publiczna, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4058866

 

 

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s