Hãy nói trung thực, phóng mọi thứ vào không gian bằng tên lửa là một cách khá kém hiệu quả để làm mọi việc. Tên lửa không chỉ đắt tiền để chế tạo, chúng còn cần một tấn nhiên liệu để đạt được vận tốc thoát. Và trong khi chi phí cho các lần phóng riêng lẻ đang giảm nhờ các khái niệm như tên lửa tái sử dụng và máy bay không gian, một giải pháp lâu dài hơn có thể là chế tạo Thang máy Không gian.
Và trong khi một dự án kỹ thuật siêu lớn như vậy đơn giản là không khả thi ngay bây giờ, có rất nhiều nhà khoa học và công ty trên khắp thế giới chuyên tâm biến thang máy không gian thành hiện thực trong cuộc sống của chúng ta. Ví dụ, một nhóm các kỹ sư Nhật Bản từ Khoa Kỹ thuật của Đại học Shizuoka gần đây đã tạo ra một mô hình quy mô của thang máy không gian mà họ sẽ phóng lên vũ trụ vào ngày mai (vào ngày 11 tháng 9).
Khái niệm cho một thang máy không gian khá đơn giản. Về cơ bản, nó kêu gọi xây dựng một trạm không gian theo quỹ đạo địa không đồng bộ (GSO) được buộc vào Trái đất bằng một cấu trúc kéo. Một đối trọng sẽ được gắn vào đầu kia của trạm để giữ cho dây buộc thẳng trong khi vận tốc quay Trái đất đảm bảo rằng nó vẫn ở trên cùng một vị trí. Các phi hành gia và phi hành đoàn sẽ di chuyển lên xuống trên dây buộc trong xe hơi, điều này sẽ loại bỏ hoàn toàn nhu cầu phóng tên lửa.
Vì lợi ích của mô hình quy mô của họ, các kỹ sư từ Đại học Shizuoka đã tạo ra hai chiếc CubeSats siêu nhỏ, mỗi chiếc có kích thước 10 cm (3,9 inch) ở một bên. Chúng được kết nối bằng cáp thép dài khoảng 10 mét (32,8 ft), một container hoạt động giống như thang máy không gian di chuyển dọc theo cáp bằng động cơ và camera được gắn vào mỗi vệ tinh theo dõi tiến trình của Container.
Các microsatellites dự kiến sẽ được phóng lên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) vào ngày 11 tháng 9, sau đó chúng sẽ được triển khai lên vũ trụ để thử nghiệm. Cùng với các vệ tinh khác, thí nghiệm sẽ được thực hiện bởi Xe số 7 của H-IIB, sẽ phóng từ Trung tâm vũ trụ Tanegashima ở tỉnh Kagoshima. Mặc dù các thí nghiệm tương tự nơi cáp được kéo dài trong không gian đã được tiến hành trước đây, đây sẽ là thử nghiệm đầu tiên trong đó một vật thể được di chuyển dọc theo cáp giữa hai vệ tinh.
Như một phát ngôn viên của Đại học Shizuoka đã được AFP trích dẫn trong một bài báo của AFP: Vượt Nó sẽ là thí nghiệm đầu tiên trên thế giới để thử nghiệm chuyển động của thang máy trong không gian.
Về lý thuyết, một thang máy không gian rất hợp lý. Du hành vũ trụ có thể trở thành một thứ gì đó phổ biến trong tương lai, kỹ sư của Đại học Shizuoka, Yoji Ishikawa.
Nếu thí nghiệm chứng minh thành công, nó sẽ giúp đặt nền tảng cho một thang máy không gian thực tế. Nhưng tất nhiên, nhiều thách thức quan trọng vẫn cần phải được giải quyết trước khi bất cứ điều gì tiếp cận thang máy không gian có thể được xây dựng. Đầu tiên trong số này là vật liệu được sử dụng để chế tạo dây buộc, nó phải vừa nhẹ (để không bị sập) và có độ bền kéo đáng kinh ngạc để chống lại sức căng do lực ly tâm tác động lên đối trọng thang máy.
Trên hết, dây buộc cũng sẽ phải chịu được lực hấp dẫn của Trái đất, Mặt trời và Mặt trăng, chưa kể đến các ứng suất gây ra bởi các điều kiện khí quyển của Trái đất. Những thách thức này được coi là không thể vượt qua trong thế kỷ 20, khi khái niệm này được phổ biến bởi các nhà văn như Arthur C. Clarke. Tuy nhiên, đến đầu thế kỷ, nhờ phát minh ra ống nano carbon, các nhà khoa học bắt đầu xem xét lại ý tưởng này.
Tuy nhiên, việc sản xuất ống nano ở quy mô cần thiết để tiếp cận một trạm trong GSO vẫn vượt xa khả năng hiện tại của chúng tôi. Ngoài ra, Keith Henson - một nhà công nghệ, kỹ sư và đồng sáng lập của Hiệp hội Vũ trụ Quốc gia (NSS) - lập luận rằng các ống nano carbon chỉ đơn giản là don có sức mạnh cần thiết để chịu đựng các loại căng thẳng liên quan. Về vấn đề này, các kỹ sư đã đề xuất sử dụng các vật liệu khác, như sợi nano kim cương, nhưng việc sản xuất vật liệu này ở quy mô cần thiết cũng vượt quá khả năng hiện tại của chúng tôi.
Ngoài ra còn có những thách thức khác, bao gồm làm thế nào để tránh các mảnh vụn vũ trụ và thiên thạch va chạm với thang máy không gian, làm thế nào để truyền điện từ Trái đất lên vũ trụ và đảm bảo rằng dây buộc có khả năng chống lại các tia vũ trụ năng lượng cao. Nhưng nếu và khi một thang máy không gian có thể được xây dựng, nó sẽ có số tiền thưởng khổng lồ, không phải ít nhất là khả năng vận chuyển phi hành đoàn và hàng hóa lên vũ trụ với chi phí thấp hơn rất nhiều.
Vào năm 2000, trước khi phát triển tên lửa có thể tái sử dụng, chi phí để đặt trọng tải vào quỹ đạo địa tĩnh bằng tên lửa thông thường là khoảng 25.000 USD mỗi kg (11.000 USD mỗi pound). Tuy nhiên, theo ước tính được biên soạn bởi Spaceward Foundation, có thể tải trọng có thể được chuyển đến GSO chỉ với $ 220 mỗi kg ($ 100 mỗi pound).
Ngoài ra, thang máy có thể được sử dụng để triển khai các vệ tinh thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như mảng năng lượng mặt trời trên không gian. Không giống như các mảng năng lượng mặt trời trên mặt đất, chịu sự điều chỉnh của chu kỳ ngày / đêm và điều kiện thời tiết thay đổi, các mảng này có thể thu thập năng lượng 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần, 365 ngày một năm. Sức mạnh này sau đó có thể được chiếu từ các vệ tinh bằng cách sử dụng các bộ phát vi sóng đến các trạm thu trên mặt đất.
Tàu vũ trụ cũng có thể được lắp ráp trên quỹ đạo, một biện pháp cắt giảm chi phí khác. Hiện tại, tàu vũ trụ hoặc cần được lắp ráp hoàn chỉnh ở đây trên Trái đất và phóng lên vũ trụ, hoặc để các thành phần riêng lẻ được phóng lên quỹ đạo và sau đó được lắp ráp trong không gian. Dù bằng cách nào, đó là một quá trình đắt tiền đòi hỏi các bệ phóng nặng và hàng tấn nhiên liệu. Nhưng với thang máy không gian, các bộ phận có thể được nâng lên quỹ đạo với một phần chi phí. Thậm chí tốt hơn, các nhà máy tự trị có thể được đặt trong quỹ đạo có khả năng vừa chế tạo các bộ phận cần thiết vừa lắp ráp tàu vũ trụ.
Ít ai ngờ tại sao nhiều công ty và tổ chức lại hy vọng tìm ra cách vượt qua các thách thức kỹ thuật và kỹ thuật mà một cấu trúc như vậy sẽ đòi hỏi. Một mặt, bạn có Hiệp hội Thang máy Không gian Quốc tế (ISEC), một chi nhánh của Hiệp hội Vũ trụ Quốc gia được thành lập năm 2008 để thúc đẩy sự phát triển, xây dựng và vận hành thang máy không gian.
Sau đó, có Tập đoàn Obayashi, hợp tác với Đại học Shizuoka để tạo ra thang máy không gian vào năm 2050. Theo kế hoạch của họ, cáp của thang máy sẽ bao gồm một cáp nano carbon 96.000 km (59.650 mi) có khả năng mang 100 -ton người leo núi. Nó cũng sẽ bao gồm Cảng Trái đất nổi có đường kính 400 m (1312 ft) và trọng lượng đối trọng 12.500 tấn (13.780 tấn).
Như giáo sư Yoshio Aoki của Đại học Khoa học và Công nghệ Nihon (người giám sát dự án thang máy không gian của Obayashi Corp) cho biết: Hồi [Thang máy không gian] rất cần thiết cho các ngành công nghiệp, các tổ chức giáo dục và chính phủ cùng chung tay phát triển công nghệ .
Cấp, chi phí xây dựng một thang máy không gian sẽ là rất lớn và có thể sẽ đòi hỏi một nỗ lực quốc tế và đa thế hệ phối hợp. Và những thách thức quan trọng vẫn còn đó sẽ đòi hỏi sự phát triển công nghệ quan trọng. Nhưng đối với chi tiêu một lần này (cộng với chi phí bảo trì), nhân loại sẽ có quyền truy cập vào không gian trong tương lai gần và chi phí giảm đáng kể.
Và nếu thí nghiệm này chứng minh thành công, nó sẽ cung cấp dữ liệu thiết yếu mà một ngày nào đó có thể thông báo cho việc tạo ra một thang máy không gian.
