Vesmírný výtah je navrhovaný dopravní systém spojující povrch Země' s vesmírem. Výtah by umožnil vozidlům cestovat na oběžnou dráhu nebo do vesmíru bez použití raket. I když by cesta výtahem nebyla' t rychlejší než cestování raketou, byla by mnohem levnější a mohla by být používána nepřetržitě k přepravě nákladu a případně cestujících.
Konstantin Tsiolkovsky poprvé popsal vesmírný výtah v roce 1895. Tsiolkovksy navrhl postavit věž od povrchu až po geostacionární oběžnou dráhu, což v podstatě vytvoří neuvěřitelně vysokou budovu. Problém jeho myšlenky spočíval v tom, že struktura bude rozdrcena všemi váhami nad ní. Moderní pojetí vesmírných výtahů je založeno na jiném principu - napětí. Výtah by byl postaven pomocí kabelu připevněného na jednom konci k povrchu Země' s masivním protizávažím na druhém konci, nad geostacionární oběžnou dráhou (35 786 km). Gravitace by táhla dolů po kabelu, zatímco odstředivá síla od obíhající protizávaží by táhlo nahoru. Protichůdné síly by ve srovnání se stavbou věže do vesmíru snížily napětí ve výtahu.
Zatímco normální výtah používá pohyblivé kabely k tažení plošiny nahoru a dolů, vesmírný výtah by se spoléhal na zařízení zvaná prolézačky, horolezci nebo zvedače, kteří cestují podél stacionárního kabelu nebo pásky. Jinými slovy, výtah by se pohyboval po kabelu. Několik horolezců by muselo cestovat v obou směrech, aby kompenzovalo vibrace od Coriolisovy síly působící na jejich pohyb.
Části vesmírného výtahu
Nastavení výtahu by bylo něco takového: Masivní stanice, zachycený asteroid nebo skupina horolezců by byla umístěna výše než geostacionární oběžná dráha. Protože napětí na kabelu by bylo na orbitální pozici maximální, kabel by tam byl nejsilnější a zužoval by se směrem k povrchu Země'. S největší pravděpodobností by byl kabel buď nasazen z vesmíru, nebo by byl konstruován ve více částech a pohyboval by se dolů na Zemi. Horolezci by se pohybovali nahoru a dolů po kabelu na válečcích, držených na místě třením. Energii by mohly dodávat stávající technologie, jako je bezdrátový přenos energie, solární energie a/nebo uložená jaderná energie. Spojovacím bodem na povrchu by mohla být mobilní platforma v oceánu, nabízející zabezpečení výtahu a flexibilitu při vyhýbání se překážkám.
Cestování vesmírným výtahem by nebylo rychlé! Doba cesty z jednoho konce na druhý bude několik dní až měsíc. Abychom uvedli vzdálenost na pravou míru, pokud by se horolezec pohyboval rychlostí 300 km/h (190 mph), trvalo by pět dní, než by dosáhl geosynchronní oběžné dráhy. Protože horolezci musí pracovat společně s ostatními na kabelu, aby byl stabilní, bude postup' pravděpodobně mnohem pomalejší.
Překonatelné výzvy
Největší překážkou konstrukce vesmírných výtahů je nedostatek materiálu s vysokou pevností v tahu a pružností a dostatečně nízkou hustotou pro stavbu kabelu nebo pásky. Doposud nejsilnějšími materiály pro kabel by byly diamantové nanočástice (první syntetizace v roce 2014) nebo uhlíkové nanotubuly. Tyto materiály musí být dosud syntetizovány na dostatečnou délku nebo poměr pevnosti v tahu k hustotě. Kovové chemické vazby spojující atomy uhlíku v uhlíkových nebo diamantových nanotrubičkách vydrží tolik stresu jen před rozepnutím nebo roztržením. Vědci vypočítávají napětí, které mohou svazky podporovat, a potvrzují, že i když by bylo možné jednoho dne postavit pásku dostatečně dlouhou na to, aby se protáhla ze Země na geostacionární oběžnou dráhu, nebyla by schopná' nebyla by schopna vydržet další stres z prostředí, vibrace a horolezci.
Vibrace a kolísání jsou vážné úvahy. Kabel by byl citlivý na tlak slunečního větru, harmonických (tj. Jako opravdu dlouhá houslová struna), údery blesku a kolébání Coriolisovy síly. Jedním z řešení by bylo ovládat pohyb prolézačů, aby se kompenzovaly některé efekty.
Dalším problémem je, že prostor mezi geostacionární oběžnou dráhou a povrchem Země' je poset vesmírným odpadem a troskami. Řešení zahrnují úklid prostoru poblíž Země nebo zajištění orbitální protizávaží, které dokáže uhýbat překážkám.
Mezi další problémy patří koroze, dopady mikrometeoritu a účinky Van Allenových radiačních pásů (problém jak pro materiály, tak pro organismy).
Rozsah výzev spojených s vývojem opakovaně použitelných raket, jako jsou ty vyvinuté společností SpaceX, snížil zájem o vesmírné výtahy, ale to neznamená' neznamená to, že myšlenka výtahu je mrtvá.
Vesmírné výtahy nejsou' t Jen pro Zemi
Vhodný materiál pro vesmírný výtah na Zemi musí být ještě vyvinut, ale stávající materiály jsou dostatečně pevné na to, aby unesly vesmírný výtah na Měsíci, dalších měsících, Marsu nebo asteroidech. Mars má asi třetinu gravitace Země, ale se otáčí přibližně stejnou rychlostí, takže marťanský vesmírný výtah by byl mnohem kratší než ten, který byl postaven na Zemi. Výtah na Marsu by musel řešit nízkou oběžnou dráhu měsíce Phobos, která pravidelně protíná marťanský rovník. Komplikace pro měsíční výtah naopak spočívá v tom, že se Měsíc neotáčí dostatečně rychle, aby nabídl stacionární bod oběžné dráhy. Místo toho by však mohly být použity Lagrangeovy body. I když by byl měsíční výtah na blízké straně Měsíce dlouhý 50 000 km a na vzdálenější straně ještě delší, díky nižší gravitaci je konstrukce možná. Marťanský výtah by mohl zajišťovat průběžný transport mimo gravitační vrt planety' zatímco měsíční výtah by mohl být použit k odesílání materiálů z Měsíce na místo, na které se snadno dostane Země.
Kdy bude postaven vesmírný výtah?
Řada společností navrhla plány pro vesmírné výtahy. Studie proveditelnosti naznačují, že výtah nebude' nebude postaven, dokud (a) nebude objeven materiál, který by mohl podporovat napětí pro pozemský výtah, nebo (b) tam' je potřeba výtah na Měsíc nebo Mars. I když je' pravděpodobné, že podmínky budou splněny v 21. století, přidání jízdy vesmírným výtahem do vašeho seznamu lopat může být předčasné.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D." Jak by fungoval vesmírný výtah." ThoughtCo, 16. února 2021, thoughtco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
