Un discorso di Arthur C. Clarke negli anni '60, che spiegava i satelliti geostazionari, diede a Pearson l'ispirazione per l'intero concetto di elevatori spaziali mentre stava lavorando al NASA Ames Research Center in California durante i giorni degli sbarchi di Apollo Moon.
"Clarke ha detto che un buon modo per comprendere i satelliti di comunicazione in orbita geostazionaria era immaginarli sulla cima di un'alta torre, arroccata a 35.786 km (22.236 miglia) sopra la Terra", ricorda Pearson, "Ho pensato, perché non costruire un vero e proprio Torre?"
Si rese conto che era teoricamente possibile parcheggiare un contrappeso, come un piccolo asteroide, in orbita geostazionaria e quindi estendere un cavo verso il basso e fissarlo all'equatore terrestre. In teoria, le carrozze degli ascensori potrebbero viaggiare lungo il lungo cavo e trasferire il carico dal pozzo di gravità della Terra e nello spazio a una frazione del prezzo fornito dai razzi chimici.
… in teoria. Il problema allora, e ora, è che il materiale necessario per supportare anche solo il peso del cavo nella gravità terrestre non esiste. Solo negli ultimi anni, con l'avvento dei nanotubi di carbonio - con una resistenza alla trazione nel campo da baseball - le persone hanno finalmente superato la fase del ridere e hanno iniziato a indagare seriamente. E mentre i nanotubi di carbonio sono stati fabbricati in piccole quantità in laboratorio, gli ingegneri sono ancora lontani anni dall'intrecciarli in un lungo cavo che potrebbe fornire la forza necessaria.
Pearson sapeva che le sfide tecniche erano formidabili, quindi si chiese: "perché non costruire un ascensore sulla Luna?"
Sulla Luna, la forza di gravità è un sesto di ciò che sentiamo qui sulla Terra e un cavo per l'ascensore spaziale rientra bene nella nostra attuale tecnologia di produzione. Allunga un cavo dalla superficie della Luna e avrai un metodo economico per trasportare minerali e forniture nell'orbita terrestre.
Un elevatore spaziale lunare avrebbe funzionato diversamente da uno basato sulla Terra. A differenza del nostro pianeta, che ruota ogni 24 ore, la Luna gira sul suo asse solo una volta ogni 29 giorni; lo stesso tempo necessario per completare un'orbita attorno alla Terra. Questo è il motivo per cui possiamo vedere sempre e solo un lato della Luna. Il concetto di orbita geostazionaria non ha davvero senso intorno alla Luna.
Vi sono, tuttavia, cinque punti nel sistema Terra-Luna in cui è possibile posizionare un oggetto di bassa massa - come un satellite ... o un contrappeso dell'ascensore spaziale - e farli rimanere stabili con pochissima energia: i punti Lagrange Terra-Luna. Il punto L1, un punto a circa 58.000 km sopra la superficie della Luna, funzionerà perfettamente.
Immagina che stai fluttuando nello spazio in un punto tra la Terra e la Luna in cui la forza di gravità di entrambi è perfettamente bilanciata. Guarda alla tua sinistra e la Luna è a circa 58.000 km (37.000 miglia) di distanza; guarda alla tua destra e la Terra è più di 5 volte quella distanza. Senza alcun tipo di propulsore, alla fine uscirai da questo perfetto punto di bilanciamento e poi inizierai ad accelerare verso la Terra o la Luna. L1 è bilanciato, ma instabile.
Pearson sta proponendo alla NASA di lanciare un veicolo spaziale che trasporta un'enorme bobina di cavo sul punto L1. Si allontanerebbe lentamente dal punto L1 mentre scioglieva il cavo fino alla superficie della Luna. Una volta che il cavo era ancorato alla superficie lunare, avrebbe fornito tensione e l'intero cavo sarebbe rimasto sospeso in perfetto equilibrio, come un pendolo puntato verso il suolo. E come un pendolo, l'ascensore si manterrebbe sempre perfettamente allineato verso il punto L1, mentre la gravità terrestre si trascinava verso di esso. La missione potrebbe anche includere un piccolo scalatore ad energia solare che potrebbe arrampicarsi dalla superficie lunare alla cima del cavo e fornire campioni di rocce lunari in un'orbita terrestre alta. Ulteriori missioni potrebbero consegnare intere squadre di scalatori e trasformare il concetto in un'operazione di produzione in serie.
Il vantaggio di collegare un ascensore alla Luna invece che alla Terra è il semplice fatto che le forze coinvolte sono molto più piccole: la gravità della Luna è 1/6 di quella della Terra. Invece di nanotubi esotici con estreme resistenze a trazione, il cavo potrebbe essere costruito utilizzando materiali ad alta resistenza disponibili in commercio, come Kevlar o Spectra. In effetti, Pearson ha puntato su una fibra commerciale chiamata M5, che calcola peserebbe solo 6.800 kg per un cavo pieno che supporti una capacità di sollevamento di 200 kg alla base. Ciò rientra nelle capacità dei più potenti missili forniti da Boeing, Lockheed Martin e Arianespace. Un lancio è quello di mettere un ascensore sulla Luna. E una volta installato l'ascensore, potresti iniziare a rinforzarlo con materiali aggiuntivi, come vetro e boro, che potrebbero essere fabbricati sulla Luna
Quindi, cosa faresti con un ascensore spaziale collegato alla Luna? "Abbondanza", dice Pearson, "ci sono tutti i tipi di risorse sulla Luna che sarebbe molto più facile raccogliere e portare in orbita piuttosto che lanciarle dalla Terra. La regolite lunare (sporcizia lunare) potrebbe essere usata come schermatura per le stazioni spaziali; i metalli e altri minerali potrebbero essere estratti dalla superficie e utilizzati per la costruzione nello spazio; e se il ghiaccio venisse scoperto sul polo sud della Luna, potresti fornire acqua, ossigeno e persino carburante al veicolo spaziale ".
Se il ghiaccio d'acqua si presenta al polo sud della Luna, potresti far passare un secondo cavo lì, quindi collegarlo alla fine al primo cavo. Ciò consentirebbe a una base lunare meridionale di trasportare materiale nell'orbita terrestre alta senza dover viaggiare lungo il suolo fino alla base del primo ascensore.
Sarebbe fantastico per le rocce, ma non per le persone. Anche se uno scalatore risalisse il cavo per centinaia di chilometri l'ora, gli astronauti viaggerebbero per settimane e sarebbero esposti alle radiazioni dello spazio profondo. Ma quando parli di carico, lento e costante vince la gara.
Pearson pubblicò per la prima volta la sua idea di ascensore lunare nel 1979 e da allora l'ha lanciata. Quest'anno, tuttavia, la NASA non sta ridendo, stanno ascoltando. La società di Pearson, Star Technology and Research, ha recentemente ricevuto una sovvenzione di $ 75.000 dall'Institute for Advanced Concepts (NIAC) della NASA per uno studio di sei mesi per approfondire l'idea. Se l'idea si rivela promettente, Pearson potrebbe ricevere una sovvenzione più ampia per iniziare a superare alcune delle sfide ingegneristiche e cercare partner all'interno e nella NASA e cercare aiuto nel suo sviluppo.
La NIAC cerca idee che si discostano dalla normale zona di comfort della tecnologia della NASA - ad esempio ... un ascensore sulla Luna - e aiuta a svilupparle al punto che molti dei rischi e delle incognite sono stati risolti.
Pearson spera che questa sovvenzione lo aiuti a sostenere alla NASA che un ascensore lunare sarebbe un contributo inestimabile alla nuova visione di esplorazione dello spazio Luna-Marte, a supporto delle future basi lunari e delle industrie nello spazio. E darebbe agli ingegneri un modo per capire le difficoltà di costruire ascensori nello spazio senza affrontare l'immensa sfida di costruirlo prima sulla Terra.
Scritto da Fraser Cain
