Bài phát biểu của Arthur C. Clarke vào những năm 1960, giải thích các vệ tinh địa tĩnh đã mang lại cho Pearson nguồn cảm hứng cho toàn bộ khái niệm thang máy không gian khi ông đang làm việc tại Trung tâm nghiên cứu NASA Ames ở California trong những ngày hạ cánh trên Mặt trăng Apollo.
“Clarke nói rằng một cách tốt để hiểu các vệ tinh thông tin liên lạc trên quỹ đạo địa tĩnh là có thể tưởng tượng họ ở phía trên cùng của một tòa tháp cao, ngồi 35.786 km (22.236 dặm) phía trên trái đất”, Pearson nhớ lại: “Tôi đã tìm, tại sao không xây dựng một thực tế tòa tháp?"
Ông nhận ra rằng về mặt lý thuyết có thể đỗ một đối trọng, giống như một tiểu hành tinh nhỏ, trên quỹ đạo địa tĩnh và sau đó kéo dài một dây cáp xuống và gắn nó vào đường xích đạo Trái đất. Về lý thuyết, những chiếc xe thang máy có thể đi lên dây cáp dài và chuyển hàng hóa ra khỏi trọng lực Trái đất và vào không gian với một phần nhỏ của giá được cung cấp bởi tên lửa hóa học.
Về lý thuyết. Vấn đề sau đó, và bây giờ, là vật liệu cần thiết để hỗ trợ thậm chí chỉ trọng lượng của cáp trong trọng lực Trái đất không tồn tại. Chỉ trong vài năm gần đây, với sự ra đời của ống nano carbon - với độ bền kéo trong sân bóng - mọi người cuối cùng đã vượt qua giai đoạn cười và bắt đầu điều tra nghiêm túc. Và trong khi các ống nano carbon đã được sản xuất với số lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm, các kỹ sư vẫn còn nhiều năm nữa mới dệt chúng thành một sợi cáp dài có thể cung cấp sức mạnh cần thiết.
Pearson biết những thách thức kỹ thuật là ghê gớm, nên anh tự hỏi, tại sao không xây dựng thang máy trên Mặt trăng?
Trên Mặt trăng, lực hấp dẫn là một phần sáu so với những gì chúng ta cảm thấy ở đây trên Trái đất và cáp thang máy không gian cũng nằm trong công nghệ sản xuất hiện tại của chúng ta. Kéo căng một sợi cáp lên từ bề mặt Mặt trăng và bạn có một phương pháp rẻ tiền để đưa khoáng chất và vật tư vào quỹ đạo Trái đất.
Một thang máy không gian mặt trăng sẽ hoạt động khác với một thang máy dựa trên Trái đất. Không giống như hành tinh của chúng ta, cứ sau 24 giờ, Mặt trăng chỉ quay trên trục của nó một lần; cùng một lượng thời gian cần thiết để hoàn thành một quỹ đạo quanh Trái đất. Đây là lý do tại sao chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một mặt của Mặt trăng. Khái niệm quỹ đạo địa tĩnh không thực sự có ý nghĩa xung quanh Mặt trăng.
Tuy nhiên, có năm vị trí trong hệ Mặt trăng Trái đất nơi bạn có thể đặt một vật thể có khối lượng thấp - như vệ tinh hoặc đối trọng thang máy không gian - và chúng vẫn ổn định với rất ít năng lượng: các điểm Lagrange của Mặt trăng Trái đất. Điểm L1, một điểm cách bề mặt Mặt Trăng khoảng 58.000 km, sẽ hoạt động hoàn hảo.
Hình ảnh rằng bạn có thể lơ lửng trong không gian tại một điểm giữa Trái đất và Mặt trăng nơi lực hấp dẫn từ cả hai được cân bằng hoàn hảo. Nhìn sang bên trái của bạn, và mặt trăng là khoảng 58.000 km (37.000 dặm); nhìn về phía bên phải của bạn và Trái đất là khoảng cách gấp hơn 5 lần. Không có bất kỳ loại máy đẩy nào, cuối cùng bạn sẽ trôi ra khỏi điểm cân bằng hoàn hảo này, và sau đó bắt đầu tăng tốc về phía Trái đất hoặc Mặt trăng. L1 cân bằng, nhưng không ổn định.
Pearson đang đề xuất rằng NASA phóng một tàu vũ trụ mang một ống cáp khổng lồ đến điểm L1. Nó sẽ từ từ lùi khỏi điểm L1 khi nó không giải mã được dây cáp của nó xuống bề mặt Mặt trăng. Khi dây cáp được neo vào bề mặt mặt trăng, nó sẽ cung cấp lực căng và toàn bộ dây cáp sẽ treo ở trạng thái cân bằng hoàn hảo, giống như một con lắc hướng xuống mặt đất. Và giống như một con lắc, thang máy sẽ luôn giữ cho nó thẳng hàng hoàn hảo với điểm L1, khi trọng lực Trái đất kéo mạnh về phía nó. Nhiệm vụ thậm chí có thể bao gồm một người leo núi nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời có thể trèo lên từ bề mặt mặt trăng lên đỉnh cáp và đưa các mẫu đá mặt trăng lên quỹ đạo Trái đất cao. Các nhiệm vụ tiếp theo có thể cung cấp cho toàn bộ đội leo núi, và biến ý tưởng thành một hoạt động sản xuất hàng loạt.
Ưu điểm của việc kết nối thang máy với Mặt trăng thay vì Trái đất là một thực tế đơn giản là các lực liên quan nhỏ hơn rất nhiều - trọng lực của Mặt trăng là 1/6 so với Trái đất. Thay vì các ống nano kỳ lạ với độ bền kéo cực cao, cáp có thể được chế tạo bằng vật liệu thương mại có độ bền cao, như Kevlar hoặc Spectra. Trên thực tế, Pearson đã không tham gia vào một sợi thương mại có tên M5, mà ông tính toán sẽ chỉ nặng 6.800 kg cho một cáp đầy đủ có thể hỗ trợ sức nâng 200 kg tại cơ sở. Điều này cũng nằm trong khả năng của các tên lửa mạnh nhất do Boeing, Lockheed Martin và Arianespace cung cấp. Một khởi động là cần thiết để đặt một thang máy lên Mặt trăng. Và một khi thang máy được lắp đặt, bạn có thể bắt đầu gia cố nó bằng các vật liệu bổ sung, như thủy tinh và boron, có thể được sản xuất trên Mặt trăng
Vậy, bạn sẽ làm gì với thang máy không gian kết nối với Mặt trăng? Cam Plenty, hung nói Pearson, trên mạng có tất cả các loại tài nguyên trên Mặt trăng, việc tập hợp ở đó sẽ dễ dàng hơn nhiều và đưa vào quỹ đạo thay vì phóng chúng từ Trái đất. Mặt trăng regolith (bụi bẩn mặt trăng) có thể được sử dụng để che chắn cho các trạm không gian; kim loại và các khoáng chất khác có thể được khai thác từ bề mặt và được sử dụng để xây dựng trong không gian; và nếu băng được phát hiện ở cực nam Mặt Trăng, bạn có thể cung cấp nước, oxy và thậm chí là nhiên liệu cho tàu vũ trụ.
Nếu nước đá bật lên ở cực nam Mặt Trăng, bạn có thể chạy cáp thứ hai ở đó, sau đó kết nối nó ở đầu đến cáp thứ nhất. Điều này sẽ cho phép một căn cứ Mặt Trăng phía Nam đưa vật chất lên quỹ đạo Trái đất cao mà không phải di chuyển dọc theo mặt đất đến căn cứ của thang máy đầu tiên.
Nó rất tuyệt cho đá, nhưng không phải cho người. Ngay cả khi một người leo núi di chuyển dây cáp ở tốc độ hàng trăm km một giờ, các phi hành gia sẽ di chuyển trong nhiều tuần và tiếp xúc với bức xạ của không gian sâu. Nhưng khi bạn nói về hàng hóa, chậm và ổn định sẽ thắng cuộc đua.
Pearson lần đầu tiên công bố ý tưởng về thang máy mặt trăng vào năm 1979 và anh ấy đã ném nó kể từ đó. Tuy nhiên, năm nay, NASA không cười, họ nghe. Công ty nghiên cứu và công nghệ Star Pear Pear, gần đây đã được trao một khoản tài trợ trị giá 75.000 đô la từ Viện khái niệm nâng cao (NIAC) của NASA cho một nghiên cứu kéo dài sáu tháng để nghiên cứu thêm về ý tưởng này. Nếu ý tưởng được chứng minh là đầy hứa hẹn, Pearson có thể nhận được một khoản tài trợ lớn hơn để bắt đầu vượt qua một số thách thức kỹ thuật, và tìm kiếm các đối tác bên trong và NASA và giúp đỡ trong việc phát triển.
NIAC tìm kiếm những ý tưởng nằm ngoài phạm vi công nghệ thoải mái thông thường của NASA - ví dụ: thang máy trên Mặt trăng - và giúp phát triển chúng đến mức nhiều rủi ro và ẩn số đã được giải quyết.
Pearson hy vọng khoản tài trợ này sẽ giúp ông đưa ra trường hợp với NASA rằng thang máy mặt trăng sẽ là một đóng góp vô giá cho tầm nhìn thám hiểm không gian trên Mặt trăng-Sao Hỏa mới, hỗ trợ các căn cứ và ngành công nghiệp mặt trăng trong tương lai. Và nó sẽ cung cấp cho các kỹ sư một cách để hiểu những khó khăn khi xây dựng thang máy vào không gian mà không phải đối mặt với thách thức to lớn khi xây dựng nó trên Trái đất trước tiên.
Viết bởi Fraser Cain
