Siamo onesti, lanciare cose nello spazio con i razzi è un modo abbastanza inefficiente per fare le cose. Non solo i razzi sono costosi da costruire, ma hanno anche bisogno di una tonnellata di carburante per raggiungere la velocità di fuga. E mentre i costi dei singoli lanci vengono ridotti grazie a concetti come missili riutilizzabili e aerei spaziali, una soluzione più permanente potrebbe essere quella di costruire un ascensore spaziale.
E mentre un tale progetto di mega-ingegneria non è semplicemente fattibile in questo momento, ci sono molti scienziati e aziende in tutto il mondo che si impegnano a rendere un ascensore spaziale una realtà nelle nostre vite. Ad esempio, un team di ingegneri giapponesi della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Shizuoka ha recentemente creato un modello in scala di un ascensore spaziale che verranno lanciati nello spazio domani (l'11 settembre).
Il concetto di un ascensore spaziale è abbastanza semplice. Fondamentalmente, richiede la costruzione di una stazione spaziale in orbita geosincrona (GSO) che è legata alla Terra da una struttura a trazione. Un contrappeso verrebbe attaccato all'altra estremità della stazione per mantenere il cavo diritto mentre la velocità di rotazione della Terra assicura che rimanga sullo stesso punto. Gli astronauti e gli equipaggi viaggerebbero su e giù per il cavo delle macchine, il che eliminerebbe del tutto la necessità di lanciare missili.
Per il bene del loro modello in scala, gli ingegneri della Shizuoka University hanno creato due CubeSat ultra-piccoli, ognuno dei quali misura 10 cm (3,9 pollici) su un lato. Questi sono collegati da un cavo d'acciaio lungo circa 10 metri (32,8 piedi), un contenitore che agisce come un ascensore spaziale si muove lungo il cavo utilizzando un motore e telecamere montate su ciascun satellite monitorano l'avanzamento del contenitore.
I microsatelliti sono programmati per essere lanciati alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) l'11 settembre, dove verranno quindi distribuiti nello spazio per motivi di test. Insieme ad altri satelliti, l'esperimento sarà condotto dal veicolo n. 7 H-IIB, che verrà lanciato dal centro spaziale Tanegashima nella prefettura di Kagoshima. Mentre esperimenti simili in cui i cavi sono stati estesi nello spazio sono stati condotti in precedenza, questo sarà il primo test in cui un oggetto viene spostato lungo un cavo tra due satelliti.
Come ha affermato un portavoce della Shizuoka University in un articolo dell'AFP: "Sarà il primo esperimento del mondo a testare il movimento dell'ascensore nello spazio".
“In teoria, un ascensore spaziale è altamente plausibile. I viaggi nello spazio potrebbero diventare qualcosa di popolare in futuro ", ha aggiunto Yoji Ishikawa, ingegnere dell'Università di Shizuoka.
Se l'esperimento avrà successo, aiuterà a gettare le basi per un vero ascensore spaziale. Ma ovviamente, molte sfide significative devono ancora essere risolte prima di poter costruire qualsiasi cosa si avvicini a un ascensore spaziale. Il primo tra questi è il materiale utilizzato per costruire il cavo, che dovrebbe essere sia leggero (per non collassare) che avere un'incredibile resistenza alla trazione per resistere alla tensione indotta dalla forza centrifuga che agisce sul contrappeso dell'ascensore.
Inoltre, il cavo dovrebbe anche resistere alle forze gravitazionali della Terra, del Sole e della Luna, per non parlare degli stress indotti dalle condizioni atmosferiche della Terra. Queste sfide furono considerate insormontabili durante il 20 ° secolo, quando il concetto fu reso popolare da scrittori come Arthur C. Clarke. Tuttavia, alla fine del secolo, grazie all'invenzione dei nanotubi di carbonio, gli scienziati hanno iniziato a riconsiderare l'idea.
Tuttavia, la produzione di nanotubi sulla scala necessaria per raggiungere una stazione in GSO è ancora ben al di là delle nostre attuali capacità. Inoltre, Keith Henson - un tecnologo, ingegnere e co-fondatore della National Space Society (NSS) - sostiene che i nanotubi di carbonio semplicemente non hanno la forza necessaria per sopportare i tipi di stress coinvolti. Per questo, gli ingegneri hanno proposto di utilizzare altri materiali, come il nanofilamento di diamante, ma la produzione di questo materiale sulla scala richiesta va oltre le nostre attuali capacità.
Ci sono anche altre sfide, che includono come evitare che detriti spaziali e meteoriti si scontrino con l'ascensore spaziale, come trasmettere elettricità dalla Terra allo spazio e garantire che il cavo sia resistente ai raggi cosmici ad alta energia. Ma se e quando un ascensore spaziale potesse essere costruito, avrebbe enormi profitti, non ultimo dei quali sarebbe la capacità di trasportare equipaggi e merci nello spazio per molto meno denaro.
Nel 2000, prima dello sviluppo di missili riutilizzabili, il costo per posizionare i payload in orbita geostazionaria usando i razzi convenzionali era di circa $ 25.000 al chilogrammo (US $ 11.000 per la sterlina). Tuttavia, secondo le stime elaborate dalla Spaceward Foundation, è possibile che i carichi utili possano essere trasferiti a GSO per un minimo di $ 220 al kg ($ 100 al chilo).
Inoltre, l'ascensore potrebbe essere utilizzato per distribuire satelliti di prossima generazione, come array solari spaziali. A differenza degli array solari terrestri, che sono soggetti al ciclo giorno / notte e alle mutevoli condizioni meteorologiche, questi array sarebbero in grado di raccogliere energia 24 ore al giorno, 7 giorni alla settimana, 365 giorni l'anno. Questo potere potrebbe quindi essere trasmesso dai satelliti usando emettitori a microonde alle stazioni riceventi a terra.
Le astronavi potrebbero anche essere assemblate in orbita, un'altra misura di riduzione dei costi. Attualmente, i veicoli spaziali devono essere completamente assemblati qui sulla Terra e lanciati nello spazio, oppure avere singoli componenti lanciati in orbita e poi assemblati nello spazio. Ad ogni modo, è un processo costoso che richiede lanciatori pesanti e tonnellate di carburante. Ma con un elevatore spaziale, i componenti potrebbero essere portati in orbita per una frazione del costo. Ancora meglio, le fabbriche autonome potrebbero essere poste in orbita che sarebbero in grado sia di costruire i componenti necessari sia di assemblare veicoli spaziali.
Non c'è da stupirsi quindi perché più aziende e organizzazioni sperano di trovare il modo di superare le sfide tecniche e ingegneristiche che una tale struttura comporterebbe. Da un lato, hai l'International Space Elevator Consortium (ISEC), un'affiliata della National Space Society che è stata fondata nel 2008 per promuovere lo sviluppo, la costruzione e il funzionamento di un ascensore spaziale.
Poi c'è la Obayashi Corporation, che collabora con l'Università di Shizuoka per creare un ascensore spaziale entro il 2050. Secondo il loro piano, il cavo dell'ascensore sarebbe composto da un cavo di nanotubo di carbonio da 96.000 km (59.650 mi) in grado di trasportare 100 -ton scalatori. Sarà inoltre costituito da un porto terrestre galleggiante di 400 m di diametro (1312 piedi) e da un contrappeso di 12.500 tonnellate (13.780 tonnellate USA).
Come ha affermato il professor Yoshio Aoki del Nihon University College of Science and Technology (che supervisiona il progetto dell'ascensore spaziale di Obayashi Corp.): “[Un ascensore spaziale] è essenziale per le industrie, le istituzioni educative e il governo per unire le forze per lo sviluppo tecnologico “.
Concesso, il costo di costruzione di un ascensore spaziale sarebbe enorme e richiederebbe probabilmente uno sforzo internazionale e multi-generazionale concertato. E rimangono sfide significative che richiederanno significativi sviluppi tecnologici. Ma per questa spesa una tantum (più il costo della manutenzione), l'umanità avrebbe libero accesso allo spazio per il prossimo futuro, e a costi significativamente ridotti.
E se questo esperimento avrà successo, fornirà dati essenziali che un giorno potrebbero informare la creazione di un ascensore spaziale.
