Avaruushissi

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. elokuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 14 muokkausta .

Avaruushissi on konsepti hypoteettisesta suunnittelurakenteesta, jolla ei -raketti voidaan laukaista lastia avaruuteen . Tämä suunnittelu perustuu nauhan käyttöön, joka on venytetty planeetan pinnasta GEO :lla sijaitsevaan kiertorata-asemaan . Konstantin Tsiolkovski ilmaisi ensimmäisen kerran tällaisen ajatuksen vuonna 1895 [1] [2] , ideaa kehitettiin Juri Artsutanovin teoksissa .

Kaapeli pidetään toisessa päässä planeetan pinnalla (Maa), ja toista - kiinteässä pisteessä planeetan suhteen geostationaarisen kiertoradan (GSO) yläpuolella. Hyötykuormaa kuljettava hissi nousee köyttä pitkin .

Köysi vaatii erittäin suurta vetolujuutta yhdistettynä alhaiseen tiheyteen. Hiilinanoputket näyttävät teoreettisten laskelmien mukaan sopivalta materiaalilta. Jos myönnetään niiden soveltuvuus kaapelin valmistukseen, niin avaruushissin luominen on ratkaistava insinööriongelma, vaikka se vaatiikin pitkälle kehitettyä kehitystä ja erilaisten korkeita kustannuksia . NASA rahoittaa jo tähän liittyvää kehitystä American Institute for Scientific Researchin toimesta, mukaan lukien sellaisen hissin kehittäminen, joka pystyy liikkumaan itsenäisesti kaapelia pitkin [3] . Oletettavasti tällainen menetelmä voi tulevaisuudessa olla suuruusluokkaa halvempi kuin kantorakettien käyttö .

Rakentaminen

Suunnitteluvaihtoehtoja on useita. Lähes kaikki sisältävät alustan (jalustan), kaapelin (kaapelin), nostimet ja vastapainon.

Säätiö

Avaruushissin pohja on paikka planeetan pinnalla, johon kaapeli kiinnitetään ja kuorman nosto alkaa. Se voi olla siirrettävä, sijoitettu valtamerialukseen. Liikkuvan alustan etuna on kyky liikkua hurrikaanien ja myrskyjen välttämiseksi. Kiinteän tukikohdan etuja ovat halvemmat ja edullisemmat energialähteet sekä kyky lyhentää kaapelin pituutta. Useiden kilometrien nauhan ero on suhteellisen pieni, mutta voi auttaa vähentämään keskiosan vaadittua paksuutta ja geostationaarisen kiertoradan yli menevän osan pituutta. Pohjan lisäksi stratosfääripalloihin voidaan sijoittaa alusta, joka vähentää kaapelin alaosan painoa ja mahdollistaa korkeuden muuttaminen turbulenttimpien ilmavirtojen välttämiseksi, sekä vaimentaa liiallisia tärinöitä koko pituudelta kaapelista.

Köysi

Köyden tulee olla materiaalia, jolla on erittäin korkea vetolujuuden suhde ominaispainoon. Avaruushissi olisi taloudellisesti kannattava, jos se voitaisiin valmistaa kaupallisesti kohtuulliseen hintaan grafiittiin verrattavissa olevalla tiheydellä ja noin 65-120 gigapascalin lujuudella . Vertailun vuoksi useimpien teräslajien lujuus on noin 1 GPa, ja jopa sen vahvimmilla tyypeillä se on enintään 5 GPa ja teräs on raskasta. Paljon kevyemmän kevlarin lujuus on 2,6-4,1 GPa, kun taas kvartsikuidun lujuus on jopa 20 GPa ja enemmän. Timanttikuitujen teoreettinen lujuus voi olla hieman suurempi.

Hiilinanoputkien vetolujuuden tulisi teorian mukaan olla paljon suurempi kuin mitä avaruushississä vaaditaan. Teknologiaa niiden valmistamiseksi teollisissa määrissä ja kaapeliksi punomiseksi on kuitenkin vasta kehitteillä. Teoreettisesti niiden lujuuden tulisi olla yli 120 GPa, mutta käytännössä yksiseinämäisen nanoputken suurin vetolujuus oli 52 GPa, ja keskimäärin ne rikkoutuivat 30–50 GPa:n välillä. Vahvin nanoputkista kudottu filamentti on vähemmän luja kuin sen komponentit. Tutkimus putkien materiaalin puhtauden parantamiseksi ja erityyppisten putkien luomiseksi on käynnissä.

Etelä-Kalifornian yliopiston (USA) tutkijoiden kokeessa yksiseinäisten hiilinanoputkien ominaislujuus oli 117 kertaa suurempi kuin teräksellä ja 30 kertaa vahvempi kuin kevlarilla. Indikaattoriksi saatiin 98,9 GPa, nanoputken pituuden maksimiarvo oli 195 μm [4] . Sydneyn teknillisen yliopiston tutkijoiden kokeet mahdollistivat grafeenipaperin luomisen [5] . Näytetestit ovat rohkaisevia: materiaalin tiheys on viisi-kuusi kertaa pienempi kuin teräksellä, kun taas vetolujuus on kymmenen kertaa suurempi kuin hiiliteräksen. Samalla grafeeni on hyvä sähkövirran johde, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää tehon siirtämiseen hissille kontaktiväylänä. Kesäkuussa 2013 yhdysvaltalaisen Columbian yliopiston insinöörit ilmoittivat uudesta läpimurrosta: uuden grafeenin valmistustekniikan ansiosta on mahdollista saada arkkeja, joiden lävistäjä on useita kymmeniä senttimetrejä ja joiden lujuus on vain 10 % pienempi kuin teoreettinen [ 6] .

Tällaisten kuitujen kudontatekniikka on vielä lapsenkengissään. Joidenkin tutkijoiden mukaan [7] edes hiilinanoputket eivät koskaan ole tarpeeksi vahvoja valmistamaan avaruushissin kaapelia.

Köyden paksuus

Avaruushissin on kestettävä ainakin oma painonsa, johtuen nauhan pituudesta melko vähän. Paksuttaminen toisaalta lisää kaapelin lujuutta, toisaalta lisää sen painoa ja sitä kautta tarvittavaa lujuutta. Siihen kohdistuva kuormitus vaihtelee eri paikoissa: joissain tapauksissa kaapelin osan on kestettävä alla olevien segmenttien paino, toisissa sen on kestettävä keskipakovoima , joka pitää kaapelin yläosat kiertoradalla. Tämän ehdon täyttämiseksi ja kaapelin optimaalisuuden saavuttamiseksi kussakin sen pisteessä sen paksuus on vaihteleva.

Voidaan osoittaa, että ottaen huomioon Maan painovoima ja keskipakovoima (mutta ei oteta huomioon Kuun ja Auringon pienempää vaikutusta) korkeudesta riippuva nauhan osa kuvataan seuraavalla kaavalla:

A(r)=A_{0}\,\exp \left[{\frac {\rho }{s}}\left[{\frac {1}{2}}\omega ^{2}( r_{0}^{2}-r^{2})+g_{0}r_{0}\left(1-{\frac {r_{0}}{r}}\right)\right]\right ]

Tässä on nauhan poikkileikkauspinta-ala etäisyyden funktiona maan keskipisteestä . $A(r)$ $r$

Kaavassa käytetään seuraavia vakioita:

$A_{{0}}$ on kaapelin poikkipinta-ala maan pinnan tasolla.
$\rho$ on köyden materiaalin tiheys.
$s$ - kaapelimateriaalin vetolujuus.
$\omega$ - Maan pyörimistaajuus akselinsa ympäri, 7,292⋅10 −5 radiaania sekunnissa.
$r_{{0}}$ on etäisyys maan keskipisteen ja kaapelin pohjan välillä. Se on suunnilleen yhtä suuri kuin maan säde - 6378 km.
$g_{{0}}$ — painovoiman kiihtyvyys kaapelin pohjassa, 9,780 m/s².

Tämä yhtälö kuvaa kaapelia, jonka paksuus kasvaa ensin eksponentiaalisesti, sitten sen kasvu hidastuu useiden Maan säteiden korkeudella, ja sitten se muuttuu vakioksi saavuttaen lopulta geostationaarisen kiertoradan. Sen jälkeen paksuus alkaa taas pienentyä.

Siten köysiosuuksien pinta-alojen suhde pohjassa ja GSO:ssa ( r = 42 164 km) on: ${\frac {A(r_{({\mathrm {GEO))))}{A_{0))}=\exp \left[{\frac {\rho }{s))\times 4 832\times 10 ^ {{7}}\,{\mathrm {{\frac {m^{2}}{s^{2}}}}}\oikea]$

Korvaamalla tässä tiheys ja lujuus eri materiaaleille ja erilaisille hihnan halkaisijoille maantasolla, saadaan taulukko köyden halkaisijasta GSO-tasolla. On huomattava, että laskenta tehtiin sillä perusteella, että hissi seisoisi "itsekseen", ilman kuormaa - koska kaapelin materiaali joutuu jännittämään omasta painostaan (ja nämä kuormat ovat lähellä maksimia sallittu tälle materiaalille).

Köyden halkaisija GSO:ssa, riippuen sen halkaisijasta maanpinnan tasolla,
eri materiaaleille (laskettu viimeisen kaavan mukaan), m

Materiaali	Tiheys , kg/m³ $\rho$	Vetolujuus , ×10 9 Pa $s$	Köyden halkaisija maanpinnan tasolla
Materiaali	Tiheys , kg/m³ $\rho$	Vetolujuus , ×10 9 Pa $s$	1 mm	1 cm	10 cm	1 m
Teräs St3 kuumavalssattu	7760	0,37	1,31 10 440	1,31 10 439	1,31 10 438	1,31 10 437
Korkeaseostettu teräs 30HGSA	7780	1.4	4,14 10 116	4,14 10 115	4,14 10 114	4,14 10 113
Web	1000	2.5	248 10 6	24,8 10 6	2,48 10 6	0,248 10 6
moderni hiilikuitu	1900	neljä	9269 10 6	926,9 10 6	92,69 10 6	9 269 10 6
hiilinanoputkia	1900	90	2,773	2,773 10 -1	2,773 10 -2	2,773 10 -3

Taulukosta käy selvästi ilmi, että nykyaikaisista rakenneteräksistä on epärealistista rakentaa hissiä. Ainoa tapa on etsiä materiaaleja, joilla on pienempi tiheys ja / tai erittäin luja.

Esimerkiksi verkko (hämähäkkisilkki) sisältyy taulukkoon. "Hämähäkkifarmilla" on olemassa useita eksoottisia verkkojen louhintaprojekteja [8] . Äskettäin on raportoitu, että geenitekniikan avulla on voitu viedä vuohen kehoon verkkoproteiinia koodaava hämähäkkigeeni. GM vuohenmaito sisältää nyt hämähäkkiproteiinia [9] . Vielä ei tiedetä, onko tästä proteiinista mahdollista saada materiaalia, joka muistuttaa ominaisuuksiltaan verkkoa, vaikka tällainen kehitystyö on käynnissä [10]

Toinen lupaava alue on hiilikuitu ja hiilinanoputket . Hiilikuitua on jo nykyään käytetty menestyksekkäästi teollisuudessa. Nanoputket ovat noin 20 kertaa vahvempia, mutta teknologia tämän materiaalin saamiseksi ei ole vielä lähtenyt laboratorioista [11] . Taulukko rakennettiin olettamukselle, että nanoputkikaapelin tiheys on sama kuin hiilikuidun.

Alla on joitain eksoottisempia tapoja rakentaa avaruushissi:

Nosta kaapelin alustaa. Koska yhtälössä on eksponentti, jopa pieni pohjan nousu vähentää suuresti kaapelin paksuutta. Tarjolla on jopa 100 km korkeita torneja [12] , joka kaapelin säästämisen lisäksi välttää ilmakehän prosessien vaikutuksen.
Tee hissin pohjasta liikkuva. Jo 100 m/s nopeudella liikkuminen lisää ympyränopeutta jo 20 % ja lyhentää kaapelin pituutta 20-25 %, mikä helpottaa sitä 50 % tai enemmän. Jos kuitenkin "ankkuroi" kaapeli yliääneen lentokoneella tai junalla, niin kaapelimassan kasvua ei mitata jo prosentteina, vaan kymmeniä kertoja (mutta ilmanvastuksen aiheuttamia häviöitä ei oteta huomioon).
Käytä kaapelin sijasta Maan magneettikentän ehdollisia voimalinjoja Magneettinen "Space Elevator" .
Käytä ilmapalloilla varustettuja osia useiden kilometrien välein kaapelin purkamiseen. Tarvitaan lisäjärjestelmä kaasun paineen ylläpitämiseksi palloissa, mutta tämä lähestymistapa vähentää merkittävästi kaapelimateriaalin tiheyden vaatimuksia. Toinen tämän lähestymistavan haittapuoli on pieni maksimikorkeus, jolla pallot voivat nostaa. Stratosfääripallon suurin tallennettu lentokorkeus on 41,4 km.

Vastapaino

Vastapaino voidaan luoda kahdella tavalla - sitomalla raskas esine (esimerkiksi asteroidi , avaruusasutus tai avaruustelakka ) geostationaarisen kiertoradan ulkopuolelle tai pidentämällä itse nauhaa huomattavan matkan geostationaarisen kiertoradan ulkopuolelle. Toinen vaihtoehto on mielenkiintoinen siinä mielessä, että pitkänomaisen kaapelin päästä on helpompi lähettää kuormia muille planeetoille, koska sillä on merkittävä nopeus Maahan nähden.

Kulmamomentti, nopeus ja kaltevuus

Jokaisen nauhan osan vaakanopeus kasvaa korkeuden mukana suhteessa etäisyyteen maan keskipisteeseen saavuttaen ensimmäisen kosmisen nopeuden geostationaarisella kiertoradalla . Siksi kuormaa nostaessaan hänen on saatava lisää kulmamomenttia (vaakanopeus).

Kulmamomentti muodostuu Maan pyörimisestä. Aluksi nostin liikkuu hieman hitaammin kuin köysi ( Coriolis-ilmiö ), mikä "hidastaa" vaijeria ja taivuttaa sitä hieman länteen. Nopeudella 200 km/h köysi kallistuu 1°. Ei-pystykaapelin jännityksen vaakakomponentti vetää kuormaa sivusuunnassa kiihdyttäen sitä itään - tämän ansiosta hissi saa lisänopeutta. Newtonin kolmannen lain mukaan kaapeli hidastaa Maata pienellä määrällä ja vastapaino - huomattavasti suuremmalla määrällä, vastapainon pyörimisen hidastumisesta johtuen kaapeli alkaa kiertyä maan ympäri.

Samalla keskipakovoiman vaikutus saa kaapelin palaamaan energeettisesti suotuisaan pystyasentoon. niin, että se on vakaassa tasapainotilassa. Jos hissin painopiste on aina geostationaarisen kiertoradan yläpuolella, hissien nopeudesta riippumatta, se ei putoa.

Kun lasti saavuttaa geostationaarisen kiertoradan (GSO), sen kulmamomentti riittää laskemaan lastin kiertoradalle. Jos kuormaa ei vapauteta kaapelista, pysähtyessään pystysuoraan GSO:n tasolle, se on epävakaassa tasapainotilassa, ja äärettömän pienellä alaspainolla se poistuu GSO:sta ja alkaa laskeutua Maa pystykiihtyvyydellä, samalla kun hidastuu vaakasuunnassa. Kineettisen energian menetys vaakakomponentista laskeutumisen aikana siirtyy kaapelin kautta Maan pyörimiskulman liikemäärään kiihdyttäen sen pyörimistä. Ylöspäin työnnettäessä kuorma poistuu myös GSO:sta, mutta vastakkaiseen suuntaan, eli se alkaa nousta kaapelia pitkin maasta kiihtyvällä vauhdilla saavuttaen loppunopeuden kaapelin päässä. Koska lopullinen nopeus riippuu kaapelin pituudesta, sen arvo voidaan siten asettaa mielivaltaisesti. On huomattava, että kuorman kiihtyvyys ja kineettisen energian lisääntyminen noston aikana, eli sen purkautuminen spiraalissa, tapahtuu Maan pyörimisen vuoksi, joka tässä tapauksessa hidastuu. Tämä prosessi on täysin palautuva, eli jos asetat kuorman kaapelin päähän ja alat laskea sitä, puristaa sitä spiraalissa, niin Maan pyörimiskulma kasvaa vastaavasti.

Kuormaa laskettaessa tapahtuu käänteinen prosessi, jolloin kaapeli kallistuu itään.

Avaruuslaukaisu

144 000 km korkean nauhan lopussa tangentiaalinen nopeuskomponentti on 10,93 km/s, mikä on enemmän kuin tarpeeksi poistumaan Maan gravitaatiokentästä ( toisen avaruuden nopeuden saavuttamiseksi ). Jos kohteen annetaan liukua vapaasti hihnan yläosaa pitkin, sillä on tarpeeksi nopeutta poistuakseen aurinkokunnasta ( Kolmas pakonopeus ). Tämä tapahtuu johtuen kaapelin (ja maan) kokonaiskulmaliikemäärän siirtymisestä laukaisun kohteen nopeuteen.

Vielä suurempien nopeuksien saavuttamiseksi voit pidentää kaapelia tai nopeuttaa kuormitusta sähkömagnetismin vuoksi.

Muilla planeetoilla

Avaruushissi voidaan rakentaa muille planeetoille. Lisäksi mitä pienempi painovoima planeetalla on ja mitä nopeammin se pyörii, sitä helpompi se on rakentaa.

Marsiin on mahdollista rakentaa avaruushissi jopa olemassa olevien materiaalien avulla. Kuitenkin Phobos ja Deimos (Phobos on alapuolella ja Deimos on hieman kiinteän kiertoradan yläpuolella) voivat muodostua esteeksi Marsin avaruushissille . Teoriassa yhtä näistä satelliiteista voitaisiin käyttää vastapainona, mutta tällaisten raskaiden esineiden kiertoradan muuttaminen vaatisi valtavan määrän energiaa.

Kuussa ei sinänsä ole kiinteää kiertorataa, mutta hissin rakentamiseen voidaan käyttää Lagrangen pisteitä L1 ja L2 (jotka ovat melkein paikallaan Kuun taivaalla), kun taas hissin pohjan tulisi olla Kuun näkyvän tai kaukaisen puolen keskusta.

Venuksella ja Merkuriuksella hissin rakentaminen on mahdotonta niiden äärimmäisen hitaan pyörimisen vuoksi (kiinteän kiertoradan teoreettinen säde on paljon suurempi kuin niiden painovoima ).

Helpoin tapa rakentaa avaruushissi on asteroidille .

On myös mahdollista venyttää avaruushissi kahden toistensa ympäri pyörivän ja jatkuvasti toisiaan kohti samalla puolella olevan taivaankappaleen väliin (esimerkiksi Pluton ja Charonin väliin tai kaksoisasteroidin (90) Antiope komponenttien väliin . Koska niiden kiertoradat eivät kuitenkaan ole tarkka ympyrä, tarvitaan laite tällaisen hissin pituuden jatkuvaan muuttamiseen. Tässä tapauksessa hissiä voidaan käyttää paitsi lastin laukaisemiseen avaruuteen, myös "planeettojen välisiin matkoihin". ."

Rakentaminen

Rakentaminen tapahtuu geostationaariselta asemalta. Toinen pää laskeutuu maan pinnalle painovoiman vetämänä. Toinen, tasapainotusta varten, on vastakkaiseen suuntaan, venyy keskipakovoimalla. Tämä tarkoittaa, että kaikki rakennusmateriaalit on toimitettava geostationaariselle kiertoradalle perinteisellä tavalla. Eli koko avaruushissin toimittaminen geostationaariselle kiertoradalle on projektin vähimmäishinta.

Tila Hissin säästö

Oletettavasti avaruushissi vähentää huomattavasti lastin avaruuteen lähettämisen kustannuksia. Avaruushissit ovat kalliita rakentaa, mutta niiden käyttökustannukset ovat alhaiset, joten niitä on parasta käyttää pitkiä aikoja erittäin suurille lastimäärille. Tällä hetkellä rahdin lanseerausmarkkinat eivät ole tarpeeksi suuret oikeuttamaan hissin rakentamisen, mutta jyrkän hinnan alennuksen pitäisi johtaa markkinoiden laajentumiseen. Vielä ei ole vastausta kysymykseen, palauttaako avaruushissi siihen panostetut henkiset ja materiaaliset kustannukset vai olisiko parempi suunnata ne rakettitekniikan jatkokehitykseen. Hissi voi kuitenkin olla hybridiprojekti ja rahdin kiertoradalle kuljettamisen lisäksi se voi jäädä myös muiden tutkimus- ja kaupallisten ohjelmien pohjaksi, jotka eivät liity kuljetuksiin (esim. tutkimusasemaa vastapainona käytettäessä) .

Saavutukset

Vuodesta 2005 lähtien Yhdysvallat on isännöinyt vuotuisia Space Elevator Games -pelejä , jotka on järjestänyt Spaceward Foundation NASA :n tuella . Näissä kilpailuissa on 2 nimitystä: "paras kaapeli" ja "paras robotti (nostin)".

Nostinkilpailussa robotin tulee ylittää asetettu etäisyys kiipeämällä pystyvaijeria nopeudella, joka ei ole pienempi kuin sääntöjen mukaan (2007 kilpailussa standardit olivat seuraavat: vaijerin pituus - 100 m, miniminopeus - 2 m / s, saavutettava nopeus - 10 m /Kanssa). Vuoden 2007 paras tulos on 100 m:n matka keskinopeudella 1,8 m/s.

Space Elevator Gamesin kokonaispalkintorahasto vuonna 2009 oli 4 miljoonaa dollaria.

Kaapelin lujuuskilpailussa osallistujien on toimitettava kahden metrin rengas kestävästä materiaalista, joka painaa enintään 2 g ja joka tarkastetaan erityisellä asennuksella katkeamisen varalta. Kilpailun voittaminen edellyttää, että kaapelin lujuus on vähintään 50 % suurempi kuin NASA:n käytettävissä oleva näyte tässä indikaattorissa. Toistaiseksi paras tulos on kaapelilla, joka on kestänyt jopa 0,72 tonnin kuorman.

Kilpailuun ei osallistu Liftport Group , joka tuli tunnetuksi vaatimuksistaan laukaista avaruushissi vuonna 2018 (myöhemmin tämä päivämäärä siirrettiin vuoteen 2031). Liftport tekee omia kokeita, joten vuonna 2006 robottihissi kiipesi vahvaa ilmapalloilla venytettyä köyttä . 1,5 km:stä hissi onnistui kattamaan 460 m. Elo-syyskuussa 2012 yritys käynnisti hankkeen, jolla kerättiin varoja uusiin hissin kokeiluihin Kickstarterin verkkosivuilla . Kerätystä määrästä riippuen robottia on tarkoitus nostaa 2 km tai enemmän [13] .

LiftPort Group ilmoitti myös olevansa valmis rakentamaan Kuuhun kokeellisen avaruushissin olemassa olevien teknologioiden pohjalta. Yrityksen toimitusjohtaja Michael Lane väittää, että tällaisen hissin luominen voi kestää 8 vuotta. Hankkeeseen kiinnittäminen pakotti yrityksen asettamaan uuden tavoitteen - hankkeen valmistelun ja lisävarojen keräämisen niin kutsutun "kuun hissin" toteutettavuustutkimuksen aloittamiseksi. Lanen mukaan tällaisen hissin rakentaminen kestää yhden vuoden ja maksaa 3 miljoonaa dollaria. NASAn asiantuntijat ovat jo kiinnittäneet huomiota LiftGroup-projektiin. Michael Lane työskenteli Yhdysvaltain avaruusjärjestön kanssa Space Elevator -projektissa.

Space Elevator Games -kilpailussa 4.-6.11.2009 Spaceward Foundationin ja NASA:n järjestämä kilpailu järjestettiin Etelä-Kaliforniassa Dryden Flight Research Centerin alueella kuuluisan Edwardsin ilmavoimien tukikohdan rajojen sisällä . Kaapelin kelpoisuuspituus oli 900 m, kaapeli nostettiin helikopterilla. Johtajan nousi LaserMotive , joka esitti hissin nopeudeksi 3,95 m/s, joka on hyvin lähellä vaadittua nopeutta. Hissi peitti kaapelin koko pituudelta 3 minuutissa. 49 s, hissi kantoi 0,4 kg:n hyötykuormaa [14] .

Elokuussa 2010 LaserMotive esitteli uusinta keksintöään AUVSI Unmanned Systems -konferenssissa Denverissä , Coloradossa. Uudenlainen laser auttaa taloudellisemmin siirtämään energiaa pitkiä matkoja, laser kuluttaa vain muutaman watin [15] [16] .

Helmikuussa 2012 Obayashi Construction Corporation ( Japani ) ilmoitti suunnitelmistaan rakentaa avaruushissi vuoteen 2050 mennessä käyttämällä hiilinanoputkia [17] .

Syyskuussa 2018 Japani ilmoitti aikovansa laukaista prototyyppiköyden avaruuteen testatakseen avaruushissiteknologiaa. Mökki, jonka mitat ovat 6x3x3 cm, liikkuu 10 metrin pituista kaapelia pitkin, joka on venytetty avaruuteen kahden minisatelliitin väliin. JAXA suunnittelee laukaisevansa minisatelliitteja syyskuussa 2018 Tanegashiman saarelta H-2B-raketilla [18] . 22. syyskuuta 2018 klo 20.52 Moskovan aikaa , raketin laukaisu minisatelliiteilla suoritettiin onnistuneesti [19] .

Samanlaisia projekteja

Avaruushissi ei ole ainoa projekti, joka käyttää yhteyksiä satelliittien nostamiseen kiertoradalle. Yksi tällainen projekti on " Orbital Skyhook " ("orbital hook"). Skyhook käyttää avaruushissiin verrattuna ei kovin pitkää kaapelia, joka on matalalla Maan kiertoradalla ja pyörii nopeasti keskiosan ympäri. Tästä johtuen kaapelin toinen pää liikkuu suhteessa maahan suhteellisen alhaisella nopeudella ja siihen on mahdollista ripustaa kuormia hypersonic lentokoneista. Samaan aikaan Skyhook-muotoilu toimii kuin jättimäinen vauhtipyörä - vääntömomentin ja liike-energian kerääjä. Skyhook-projektin etuna on sen toteutettavuus olemassa olevien teknologioiden kanssa. Haittapuolena on, että Skyhook kuluttaa liikkeensä energiaa satelliittien laukaisuun, ja tätä energiaa on täydennettävä jotenkin.

Stratosphere Network of Skyscrapers -projekti on kuusikulmaisten orbitaalisten hissien verkosto, joka kattaa koko planeetan. Rakentamisen seuraaviin vaiheisiin siirryttäessä tuet poistetaan ja hissiverkoston rungosta rakennetaan stratosfääriasumus. Hanke kattaa useita elinympäristöjä [20] .

Mytologiset vastineet

Ajatus avaruushissistä löytyy muinaisista myyteistä kuvana jättiläispuusta, joka saavuttaa ylämaailman. Joten esimerkiksi saksalais-skandinaavisessa mytologiassa on maailmanpuu Yggdrasil , jättimäinen saarni, joka lepää kolmella juurella ja kasvaa kuuden maailman läpi.

Jos primitiivisen aikakauden mytologiassa tämä puu on löydettävä, niin maatalouden aikakauden mytologiassa sitä kasvattavat ihmiset .

Ajatus avaruushissistä näkyy myös tarinassa Baabelin tornista , joka on kuvattu sumerilais-akkadilaisessa mytologiassa ( Enmerkar ja Arattan herra ) ja Toorassa ( Vanhan testamentin Pentateukki ) [21] .

Euroopassa on suosittu satu kolmesta taikapavusta, jotka voivat kasvaa taivaanlinnaksi, joka on aivan kuin avaruushissi ja asema sen huipulla.

Avaruushissi eri teoksissa

Yksi ensimmäisistä, joka kuvasi käsitteen avaruushissistä Maan ja Kuun välisen tornitunneliprojektin muodossa, oli Andre Laurie romaanissa "Maan pakolaiset", ja juonen mukaan idea hylättiin. yhtä naurettavaa suunnitelman vuoksi luoda voimakas sähkömagneetti houkuttelemaan Kuuta Maahan
Televisiosarjan " Dark Matter " jaksossa 2.9 hahmot kuljetetaan avaruushississä Dwarf Star Corporationin maatoimistosta sen kiertoradalla sijaitsevaan tieteelliseen keskukseen.
Robert Heinleinin kirja Friday käyttää avaruushissiä nimeltä " pavunvarsi " .
Vuoden 1972 Neuvostoliiton elokuvassa " Petka avaruudessa " päähenkilö keksii avaruushissin.
Yksi Arthur C. Clarken kuuluisista teoksista, The Fountains of Paradise , perustuu ajatukseen avaruushissistä. Lisäksi avaruushissi esiintyy hänen kuuluisan tetralogiansa A Space Odyssey ( 3001: The Last Odyssey ) viimeisessä osassa.
Star Trek: Voyager -jaksossa 3.19 "Rise" avaruushissi auttaa miehistöä pakenemaan planeetalta, jolla on vaarallinen ilmapiiri.
Civilization IV :ssä on avaruushissi. Siellä hän on uusin ja kallein maailmanihme, joka voidaan rakentaa korkeintaan 30 leveysastetta.
Timothy Zahnin tieteisromaani Spinneret (1985) mainitsee planeetan, joka pystyy tuottamaan superkuitua. Yksi planeettasta kiinnostunut rotu halusi saada tämän kuidun nimenomaan avaruushissin rakentamiseen.
Frank Schötzingin tieteisromaanissa Limit avaruushissi toimii tärkeänä linkkinä poliittisessa juonittelussa lähitulevaisuudessa.
Sergei Lukjanenkon dilogiassa " Tähdet ovat kylmiä leluja ", yksi maan ulkopuolisista sivilisaatioista toimitti tähtienvälisessä kaupassa maapallolle raskaita lankoja, joita voitaisiin käyttää avaruushissin rakentamiseen. Mutta maan ulkopuoliset sivilisaatiot vaativat yksinomaan niiden käyttöä aiottuun tarkoitukseen - auttamaan synnytyksessä.
J. Scalzin tieteisromaanissa " Tuomittu voittoon avaruushissijärjestelmiä käytetään aktiivisesti Maan päällä, lukuisissa maanpäällisissä siirtokunnissa ja joillakin muiden erittäin kehittyneiden älykkäiden rotujen planeetoilla kommunikoimaan tähtienvälisten alusten laituripaikkojen kanssa.
Alexander Gromovin tieteisromaanissa Tomorrow Comes Eternity juoni rakentuu avaruushissin olemassaolon tosiasian ympärille. Laitteita on kaksi - lähde ja vastaanotin, jotka "energiasäteen" avulla pystyvät nostamaan hissin "hytin" kiertoradalle.
Alastair Reynoldsin tieteisromaanissa City of the Abyss on yksityiskohtainen kuvaus avaruushissin rakenteesta ja toiminnasta sekä sen tuhoutumisprosessi (terrori-iskun seurauksena).
Terry Pratchettin tieteisromaanissa The Strata on Line, erikoispitkä keinotekoinen molekyyli, jota käytetään avaruushissinä.
Graham McNeillin tieteisromaanissa The Mechanicum Marsissa on avaruushissejä, joita kutsutaan Tsiolkovsky -torneiksi.
Mainittu Sounds of Mu -ryhmän kappaleessa "Elevator to the sky".
Aivan Sonic Colorsin alussa Sonicin ja Tailsin voi nähdä nousevan avaruushissillä päästäkseen Doctor Eggman Parkiin.
Alexander Zorichin kirjassa "Sleepwalker 2" Ethnogenesis -sarjasta päähenkilö Matvey Gumiljov (korjaavan persoonallisuuden uudelleenistutuksen jälkeen - Maxim Verkhovtsev, toveri Alfan henkilökohtainen lentäjä, Star Fightersin johtaja) matkustaa kiertoradalla.
Tieteiskirjailija Alexander Gromovin tarinassa "Snake" hahmot käyttävät avaruushissiä "matkalla" Kuusta Maahan.
George R. R. R. Martinin Voyages of Tuf -sarjassa tieteiskirjallisuusromaaneja S'atlemin planeetalla kiertävä hissi johtaa avaruussatamaksi suunniteltuun planetoidiin.
Warhammer 40 000: Space Marine -tietokonepelissä kaaoksen joukot käyttävät Orbital Spire -nimistä avaruushissiä lavastusalueena Forge World -hyökkäykselle. Pelin aikana pelaajan on tuhottava se. Avaruushissejä löytyy myös joistakin Warhammer 40 000 -universumin kirjallisista teoksista .
Jack McDevittin fantastinen teos "The Shore of Infinity" kuvaa yksityiskohtaisesti "Sky Harbor" -kompleksia, joka on vain avaruushissi (hissi, kaapeli, vastapaino). Myös toisessa kirjailijan teoksessa "Tuomittu" kuvataan avaruushissielementtien fragmentteja kuolevan planeetan Maleiva-3 kiertoradalla jättiläissauvan muodossa, jonka pituus on 3200 kilometriä ja halkaisija 7 metriä. Asteroidilla, joka on kiinnitetty sauvan päähän.
Jason M. Hughin trilogiassa The Earth Cycle» Tuntematon maan ulkopuolinen sivilisaatio XXIII vuosisadan alussa asentaa maapallolle saapuneiden robottilaivojen avulla raskaat kaapelit kiertoradalle, jolla ne pysyivät: ensin Darwinissa ( Australia ), sitten Brasiliassa . 12 vuotta Darwin-hissin asennuksen jälkeen maapallolle putoaa käsittämätön virus "rutto", joka muuttaa ihmiset (lukuun ottamatta mitätöntä määrää immuuneja) "tarkkailijoiksi", joilla on eläintottumuksia.
Kaupunkirakennuspelissä Cities: Skylines avaruushissi on yksi monumenteista.
Anno 2205 : ssä avaruushissiä käytetään kuun kanssa käytävässä kaupassa lastin toimittamiseen ja palauttamiseen kiertoradalle.
Call of Duty: Infinite Warfare -pelissä SDF rakentaa Marsiin avaruushissin, pelin viimeinen tehtävä tapahtuu itse hissillä ja sen vastapainolla, planeetan kiertoradalla olevalla telakalla.
Animaatiosarjan Generator Rex 1. kauden 14. jaksossa ilmestyy Providence-toimiston rakentama kiertoratahissi.
Satisfactory - pelissä avaruushissin rakentaminen on jatkokehityksen tavoite.
Ace Combat 7: Skies Unknown -pelissä avaruushissi aiheuttaa sodan useiden maiden välillä.
Apple TV+ -televisiosarjassa The Foundation, kaukaisen tulevaisuuden galaktinen imperiumi käyttää avaruushissejä.
Accel World -valoromaanissa Japanissa 2030 saatetaan päätökseen maailman ensimmäinen avaruushissi.
Kiinalaisen tieteiskirjailijan Liu Cixinin "Maapallon menneisyyden muisti" -trilogiassa avaruushissiä käytetään valmisteltaessa tähtienvälistä sotaa Trisolariksen kanssa. Trilogian ensimmäisessä osassa, romaanissa " Kolmekehon ongelma ", ajatus avaruushissistä mainitaan ohimennen, ja toisessa osassa, romaanissa " Pimeä metsä " tämä ajatus ruumiillistuu ja rohkaisee. ihmiskunta.

Mangassa ja animessa

Edo Cyber City -animen kolmannessa jaksossa voitaisiin käyttää avaruushissiä noustakseen orbitaaliseen kryogeeniseen pankkiin .
Battle Angel sisältää sykloopin avaruushissin, jonka toisessa päässä on Salemin taivaallinen kaupunki (kansalaisille) sekä alakaupunki (ei-kansalaisille), kun taas toisessa päässä on avaruuskaupunki Yeru . Samanlainen rakennelma sijaitsee maan toisella puolella.
Anime Mobile Suit Gundam 00 :ssa on kolme avaruushissiä, joihin on kiinnitetty myös aurinkopaneelirengas, jonka avulla avaruushissiä voidaan käyttää myös sähkön tuottamiseen.
Animessa ZOE Dolores, I on avaruushissi, ja se näyttää myös, mitä voi tapahtua terrori-iskun sattuessa.
Avaruushissi mainitaan animesarjassa Trinity Blood , jossa avaruusalus "Arc" toimii vastapainona.
Avaruushissi on myös esillä BioMega mangassa
Mangassa Sorcerer-Teacher Negima
Legend of the Galactic Heroes -animesarjassa neutraalilla planeetalla Fezzan on avaruushissi .
Animesarjassa Suisei no Gargantia tutkiaksemme avaruutta mahdollisimman pian ja pelastaaksemme meidät globaalilta jäähtymiseltä (ns. "viides jääkausi") siirtämällä sivilisaatiota muihin tähtiin, ns. "Mannerliitto" (oletettavasti Euroopan maat, Venäjä ja Yhdysvallat) loi lukuisia avaruushissejä (kehyksistä päätellen - 6). Toisin kuin "kaapelijärjestelmää" käyttävät hissit - tässä nämä ovat monimutkaisia tornimaisia rakenteita.
Animeelokuvassa " A Certain Magical Index: The Movie - The Miracle of Endymion " ( To Aru Majutsu no Index -sarjasta ) juoni pyörii Endymion-avaruushissin avaamisen ympärillä.

Katso myös

Juri (yksikkö)

Linkit

Artsutanov Yu. N. Avaruudessa - sähköveturissa. // Komsomolskaja Pravda , 31.7.1960
Pervushin A. Avaruushissin mytologia // Maailman ympäri nro 5, 2009
Hissi taivaalle teki ennätyksiä tulevaisuuteen katsoen // Membrane , 9. marraskuuta 2009
Matemaattinen malli avaruusketjusta N pistemassana // termech.ru
Onko mahdollista rakentaa hissi kuuhun? // Popular Mechanics #4, huhtikuu 2015
Kuinka avaruushissi Kuusta Maahan toimii // hightech.plus, 13. syyskuuta 2019

Artikkeli How Stuff Works -sivustolla
Tohtori Brad Edwardsin esitys NASAlle , 2003

Muistiinpanot

↑ Space Elevator and Nanotechnology Arkistoitu 10. toukokuuta 2009 Wayback Machinessa // galspace.spb.ru
↑ Avaruudessa - hississä! . Haettu 12. maaliskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 5. lokakuuta 2008. (määrätön)
↑ Space Elevator Orbits Arkistoitu 25. syyskuuta 2009 Wayback Machinessa // Russian Space, No. 11, 2008.
↑ Hiilinanoputket ovat kaksi suuruusluokkaa vahvempia kuin teräs (pääsemätön linkki) . Haettu 22. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 21. syyskuuta 2010. (määrätön)
↑ Uusi grafeenipaperi on vahvempaa kuin teräs . Haettu 28. kesäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 27. kesäkuuta 2011. (määrätön)
↑ Askel on otettu kohti avaruushissin luomista (pääsemätön linkki) . Haettu 4. kesäkuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 24. toukokuuta 2014. (määrätön)
↑ Nanoputket eivät kestä avaruushissiä . Haettu 26. toukokuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 14. kesäkuuta 2006. (määrätön)
↑ Verkon käyttötekniikka lääketieteessä . Haettu 8. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 9. elokuuta 2016. (määrätön)
↑ Tutkijat ovat kehittäneet vuohirodun, joka tuottaa hämähäkkisilkkiä . Haettu 8. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 24. toukokuuta 2016. (määrätön)
↑ Verkon kemialliset salaisuudet . Haettu 8. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 6. elokuuta 2016. (määrätön)
↑ Hiilinanoputket (pääsemätön linkki) . Haettu 8. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 17. elokuuta 2016. (määrätön)
↑ Avaruushissi Lemeshko A. V. . Haettu 22. tammikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 15. tammikuuta 2022. (määrätön)
↑ Liftport-varainkeräys kickstarterissa robottinostojen kokeisiin . Haettu 4. syyskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 3. syyskuuta 2012. (määrätön)
↑ Hissi taivaalle teki ennätyksiä tulevaisuuteen katsoen (pääsemätön linkki) . Käyttöpäivä: 23. tammikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 13. tammikuuta 2010. (määrätön)
↑ On kehitetty laser, joka voi käyttää avaruushissejä . Haettu 8. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 6. huhtikuuta 2013. (määrätön)
↑ LaserMotive esittelemään laserkäyttöistä helikopteria AUVSI:n miehittämättömien järjestelmien Pohjois-Amerikassa 2010 (linkki ei saatavilla) . Haettu 8. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 9. syyskuuta 2010. (määrätön)
↑ Japani aikoo rakentaa hissin avaruuteen vuoteen 2050 mennessä . Haettu 24. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 3. joulukuuta 2013. (määrätön)
↑ Nousee! Japani testaa mini "avaruushissiä" . Haettu 6. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2018. (määrätön)
↑ Japani laukaisi ISS:lle rahtilaivan avaruushissin prototyypin kanssa Arkistoitu 23. syyskuuta 2018 Wayback Machinessa // HybridTechCar
↑ [ http://www.evolo.us/competition/stratosphere-network-of-skyscrapers/ Stratosphere Network of Skyscrapers-eVolo] . arkkitehtuurilehti. Haettu 5. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 8. joulukuuta 2015. (määrätön)
↑ A. Pervushin. Avaruushissin mytologia . Haettu 5. huhtikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 23. syyskuuta 2013. (määrätön)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 7845890-0

Rakettiton avaruuslaukaisu
avaruushissi avaruussilta avaruusraitiovaunu avaruuslähde laser moottori yleinen planeettaajoneuvo kiertoratataso Slingatron Sähkömagneettinen katapultti Orbital Skyhook Ram Rotovaattori

Avaruushissi

Rakentaminen

Säätiö

Köysi

Vastapaino

Kulmamomentti, nopeus ja kaltevuus

Avaruuslaukaisu

Muilla planeetoilla

Rakentaminen

Tila Hissin säästö

Saavutukset

Samanlaisia ​​projekteja

Mytologiset vastineet

Avaruushissi eri teoksissa

Mangassa ja animessa

Katso myös

Linkit

Muistiinpanot

Samanlaisia projekteja