لنكن صادقين ، إطلاق الأشياء في الفضاء بالصواريخ طريقة غير فعالة إلى حد كبير للقيام بالأشياء. لا يقتصر الأمر على تكلفة بناء الصواريخ فحسب ، بل تحتاج أيضًا إلى الكثير من الوقود من أجل تحقيق سرعة الهروب. وبينما يتم تخفيض تكاليف عمليات الإطلاق الفردية بفضل مفاهيم مثل الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام والطائرات الفضائية ، يمكن أن يكون الحل الدائم هو بناء مصعد الفضاء.
وعلى الرغم من أن مشروع الهندسة الضخمة هذا غير ممكن الآن ، إلا أن هناك العديد من العلماء والشركات في جميع أنحاء العالم ملتزمون بجعل مصعد الفضاء حقيقة واقعة في حياتنا. على سبيل المثال ، قام فريق من المهندسين اليابانيين من كلية الهندسة بجامعة شيزوكا مؤخرًا بإنشاء نموذج مصغر لمصعد فضاء سيتم إطلاقه في الفضاء غدًا (يوم 11 سبتمبر).
إن مفهوم مصعد الفضاء بسيط للغاية. في الأساس ، يدعو إلى بناء محطة فضائية في مدار متزامن مع الأرض (GSO) مرتبطة بالأرض بواسطة هيكل شد. سيتم إرفاق ثقل موازن بالطرف الآخر للمحطة للحفاظ على استقامة الحبل بينما تضمن سرعة دوران الأرض بقاءها فوق نفس البقعة. سيسافر رواد الفضاء وأطقمها إلى أعلى وأسفل الحبل في السيارات ، مما يلغي الحاجة إلى إطلاق الصواريخ تمامًا.
من أجل نموذجهم المصغر ، قام المهندسون من جامعة Shizuoka بإنشاء اثنين من CubeSats الصغيرة جدًا ، كل منهما يقيس 10 سم (3.9 بوصة) على الجانب. يتم توصيل هذه الكابلات بواسطة كابل فولاذي بطول حوالي 10 أمتار (32.8 قدمًا) ، وحاوية تعمل كمصعد فضاء يتحرك على طول الكابل باستخدام محرك ، وكاميرات مركبة على كل قمر صناعي تراقب تقدم الحاوية.
من المقرر إطلاق السواتل الصغيرة إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) في 11 سبتمبر ، حيث سيتم نشرها بعد ذلك في الفضاء من أجل الاختبار. جنبا إلى جنب مع الأقمار الصناعية الأخرى ، سيتم تنفيذ التجربة بواسطة مركبة H-IIB رقم 7 ، والتي سيتم إطلاقها من مركز تانيغاشيما الفضائي في محافظة كاجوشيما. في حين تم إجراء تجارب مماثلة حيث تم تمديد الكابلات في الفضاء من قبل ، سيكون هذا هو الاختبار الأول حيث يتم تحريك جسم على طول كابل بين قمرين صناعيين.
ونقل عن متحدث باسم جامعة شيزوكا قوله في مقال نشرته وكالة فرانس برس: "ستكون أول تجربة في العالم لاختبار حركة المصاعد في الفضاء".
"من الناحية النظرية ، المصعد الفضائي معقول للغاية. أضاف مهندس جامعة شيزوكا يوجي إيشيكاوا أن السفر إلى الفضاء قد يصبح شيئًا شائعًا في المستقبل.
إذا أثبتت التجربة نجاحها ، فستساعد في وضع الأساس لمصعد فضاء فعلي. ولكن بالطبع ، لا يزال هناك الكثير من التحديات الهامة التي يتعين حلها قبل أن يتم بناء أي شيء يقترب من مصعد الفضاء. أهم هذه المواد المستخدمة في بناء الحبل ، والتي يجب أن تكون خفيفة الوزن (حتى لا تنهار) ولديها قوة شد لا تصدق لمقاومة التوتر الناجم عن قوة الطرد المركزي التي تعمل على ثقل المصعد.
علاوة على ذلك ، يجب أن يتحمل الحبل أيضًا قوى الجاذبية للأرض والشمس والقمر ، ناهيك عن الضغوط التي تسببها الظروف الجوية للأرض. اعتبر هذا التحدي لا يمكن التغلب عليه خلال القرن العشرين ، عندما تم تعميم هذا المفهوم من قبل كتاب مثل آرثر سي كلارك. ومع ذلك ، وبحلول مطلع القرن ، وبفضل اختراع الأنابيب النانوية الكربونية ، بدأ العلماء في إعادة النظر في الفكرة.
ومع ذلك ، لا يزال تصنيع الأنابيب النانوية بالمقياس اللازم للوصول إلى محطة في GSO يفوق قدراتنا الحالية. بالإضافة إلى ذلك ، يجادل كيث هنسون - وهو تقني ومهندس ومؤسس مشارك لجمعية الفضاء الوطنية (NSS) - بأن الأنابيب النانوية الكربونية لا تملك ببساطة القوة اللازمة لتحمل أنواع الضغوط التي تنطوي عليها. لهذا ، اقترح المهندسون استخدام مواد أخرى ، مثل خيوط النانو الماسية ، ولكن إنتاج هذه المواد على النطاق المطلوب يتجاوز أيضًا قدراتنا الحالية.
هناك أيضًا تحديات أخرى ، والتي تشمل كيفية تجنب تصادم الحطام الفضائي والنيازك مع مصعد الفضاء ، وكيفية نقل الكهرباء من الأرض إلى الفضاء ، وضمان مقاومة الحبل للأشعة الكونية عالية الطاقة. ولكن إذا ومتى كان من الممكن بناء مصعد فضاء ، فسيكون له عوائد هائلة ، وليس أقلها القدرة على نقل الأطقم والبضائع إلى الفضاء مقابل أموال أقل بكثير.
في عام 2000 ، قبل تطوير الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام ، كانت تكلفة وضع الحمولات في المدار الثابت بالنسبة للأرض باستخدام الصواريخ التقليدية حوالي 25000 دولار أمريكي للكيلوغرام (11000 دولار أمريكي للرطل الواحد). ومع ذلك ، وفقًا للتقديرات التي جمعتها مؤسسة Spaceward ، فمن الممكن أن يتم نقل الحمولات إلى GSO مقابل 220 دولارًا لكل كيلوغرام (100 دولار للرطل).
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام المصعد لنشر الأقمار الصناعية من الجيل التالي ، مثل المصفوفات الشمسية الفضائية. على عكس المصفوفات الشمسية الأرضية ، والتي تخضع لدورة النهار / الليل وتغير الظروف الجوية ، ستكون هذه المصفوفات قادرة على جمع الطاقة على مدار 24 ساعة في اليوم ، 7 أيام في الأسبوع ، 365 يومًا في السنة. يمكن بعد ذلك بث هذه الطاقة من الأقمار الصناعية باستخدام بواعث الموجات الدقيقة لمحطات الاستقبال على الأرض.
يمكن أيضًا تجميع سفن الفضاء في المدار ، وهو إجراء آخر لخفض التكاليف. في الوقت الحالي ، يجب إما تجميع المركبات الفضائية بالكامل هنا على الأرض وإطلاقها في الفضاء ، أو إطلاق مكونات فردية في المدار ثم تجميعها في الفضاء. في كلتا الحالتين ، إنها عملية باهظة الثمن تتطلب قاذفات ثقيلة وأطنان من الوقود. ولكن باستخدام مصعد الفضاء ، يمكن رفع المكونات إلى المدار مقابل جزء بسيط من التكلفة. والأفضل من ذلك ، أنه يمكن وضع المصانع المستقلة في مدار يكون قادرًا على بناء المكونات الضرورية وتجميع المركبات الفضائية.
لا عجب إذن لماذا تأمل العديد من الشركات والمنظمات في إيجاد طرق للتغلب على التحديات التقنية والهندسية التي قد تترتب على مثل هذا الهيكل. من ناحية ، لديك اتحاد مصاعد الفضاء الدولية (ISEC) ، وهو تابع لجمعية الفضاء الوطنية التي تم تشكيلها في عام 2008 لتعزيز تطوير وبناء وتشغيل مصاعد فضائية.
ثم هناك شركة Obayashi ، التي تعمل مع جامعة Shizuoka لإنشاء مصعد فضاء بحلول عام 2050. وفقًا لخطتهم ، سوف يتكون كابل المصعد من كابل نانوي كربوني بطول 96000 كم (59،650 ميل) قادر على حمل 100 -التون المتسلقون. وسيتألف أيضًا من منفذ أرضي عائم بقطر 400 م (1312 قدمًا) ووزن مضاد 12،500 طن (13،780 طنًا أمريكيًا).
كما قال البروفيسور يوشيو أوكي من كلية العلوم والتكنولوجيا بجامعة نيهون (الذي يشرف على مشروع مصعد الفضاء التابع لشركة Obayashi Corp): "[مصعد الفضاء] ضروري للصناعات والمؤسسات التعليمية والحكومة لتكاتف معًا من أجل التطوير التكنولوجي . "
من المؤكد أن تكلفة بناء مصعد فضاء ستكون هائلة وستتطلب على الأرجح جهدًا دوليًا ومتضافرًا متعدد الأجيال. ولا تزال هناك تحديات كبيرة تتطلب تطورات تكنولوجية كبيرة. ولكن بالنسبة لهذا الإنفاق لمرة واحدة (بالإضافة إلى تكلفة الصيانة) ، فسيكون للبشرية وصول غير مقيد إلى الفضاء في المستقبل المنظور ، وبتكاليف مخفضة بشكل ملحوظ.
وإذا أثبتت هذه التجربة نجاحها ، فستوفر بيانات أساسية يمكن أن تفيد يومًا ما في إنشاء مصعد فضاء.
