Az űrlift egy javasolt közlekedési rendszer, amely összeköti a Föld felszínét az űrrel. A lift lehetővé tenné a járművek számára, hogy rakéták használata nélkül keringjenek vagy űrbe utazzanak. Bár a felvonók közlekedése nem lenne gyorsabb, mint a rakétautazás, sokkal olcsóbb lenne, és folyamatosan lehetne használni a rakomány és esetleg az utasok szállítására.
Konstantin Tsiolkovsky először 1895-ben írt le egy űrliftet. Tsiolkovksy azt javasolta, hogy építsünk egy tornyot a felszíntől a geostacionárius pályáig, lényegében hihetetlenül magas épületet alkotva. A probléma az ő ötletével az volt, hogy a szerkezetet a fölötte lévő súly fogja összetörni. Az űrliftek modern koncepciói egy másik elven alapulnak – a feszültségen. A liftet a Föld felszínéhez rögzített kábellel, a másik végén pedig egy hatalmas ellensúlyt használnának, geostacionárius pálya felett (35 786 km). A gravitáció lehúzná a kábelt, míg a centrifugális erő a keringő ellensúlyból felfelé húzna. Az ellentétes erők csökkentenék a lift terhelését, összehasonlítva a torony térre építésével.
Míg egy normál felvonó mozgó kábeleket használ a platform felfelé és lefelé húzására, az űrlift olyan eszközökre támaszkodik, amelyeket lánctalpasoknak, hegymászóknak vagy emelőknek neveznek, amelyek álló kábel vagy szalag mentén haladnak. Más szóval, a lift mozogna a kábelen. Több hegymászónak mindkét irányban kell utaznia, hogy ellensúlyozza a coriolisi erő rezgéseit, amelyek a mozgásukra hatnak.
Űrlift részei
A lift felállása valami ilyesmi lenne: Egy hatalmas állomás, egy elfogott aszteroida vagy hegymászók csoportja magasabban helyezkedik el, mint a geostacionárius pálya. Mivel a kábel feszültsége orbitális helyzetben a maximumon lenne, a kábel ott lenne a legvastagabb, a Föld felszíne felé kúposodva. Valószínűleg a kábelt vagy az űrből vetik be, vagy több részre építik, lefelé haladva a Földre. A hegymászók fel-le mozogtak a görgőkön, amelyeket súrlódás tartott a helyén. Az áramellátást a meglévő technológia, például a vezeték nélküli energiaátvitel, a napenergia és/vagy a tárolt atomenergia biztosíthatja. A felszíni csatlakozási pont egy mobil platform lehet az óceánban, amely biztonságot nyújt a felvonó számára, és rugalmasságot biztosít az akadályok elkerülésére.
Az űrliften utazni nem lenne gyors! Az utazási idő egyik végétől a másikig több naptól egy hónapig terjedne. Ahhoz, hogy a távolságot perspektívába helyezzük, ha a hegymászó 300 km/h sebességgel haladna, öt napba telne elérni a geoszinkron pályát. Mivel a hegymászóknak együtt kell működniük másokkal a kábelen, hogy stabil legyen, valószínűleg sokkal lassabb lesz a fejlődés.
Még leküzdendő kihívások
Az űrlift építésének legnagyobb akadálya a kábel vagy szalag építéséhez elegendően nagy szakítószilárdsággal és rugalmassággal és elég alacsony sűrűséggel rendelkező anyag hiánya. Eddig a kábel legerősebb anyagai a gyémánt nanoszálak (először 2014-ben szintetizáltak) vagy a szén nanotubulusok. Ezeket az anyagokat még nem szintetizálták elegendő hosszúságúra vagy szakítószilárdságú sűrűségarányra. A szénatomokat szén- vagy gyémánt nanocsövekben összekötő kovalens kémiai kötések csak akkor bírják ki a sok stresszt, ha kicsomagolnak vagy széttépnek. A tudósok kiszámítják a terhet, amelyet a kötések támogathatnak, megerősítve, hogy bár egy nap lehetséges lenne egy olyan szalagot építeni, amely elég hosszú ahhoz, hogy a Földtől a geostacionárius pályáig terjedjen, nem lenne képes fenntartani a környezet, a rezgések és a hegymászók további stresszét.
A rezgések és az imbolygás komoly megfontolások. A kábel érzékeny lenne a napszél nyomására, a harmonikusokra (azaz, mint egy nagyon hosszú hegedűhúr), villámcsapásokra és a Coriolis-erő imbolygására. Az egyik megoldás az lenne, hogy ellenőrizzék a lánctalpasok mozgását, hogy kompenzálják a hatások egy részét.
Egy másik probléma az, hogy a geostacionárius pálya és a Föld felszíne közötti tér tele van űrszeméttel és törmelékkel. A megoldások közé tartozik a Földközeli tér megtisztítése vagy az orbitális ellensúly képessé tétele az akadályok kikerülésére.
Egyéb kérdések közé tartozik a korrózió, mikrometeorit hatások, és a hatások a Van Allen sugárzás övek (probléma mind az anyagok és szervezetek).
Az újrafelhasználható rakéták fejlesztésével párosuló kihívások nagysága, mint a SpaceX által kifejlesztettek, csökkentette az űrliftek iránti érdeklődést, de ez nem jelenti azt, hogy a felvonó ötlete halott.
Az űrliftek nem csak a Földnek valók
A földalapú űrlifthez szükséges anyagot még nem fejlesztették ki, de a meglévő anyagok elég erősek ahhoz, hogy támogassák az űrliftet a Holdon, más holdakon, a Marson vagy az aszteroidákon. A Mars a Föld gravitációjának körülbelül egyharmadát teszi ki, mégis nagyjából ugyanolyan sebességgel forog, így egy marsi űrlift sokkal rövidebb lenne, mint a Földön épített. Egy marsi liftnek a Phobos hold alacsony pályáját kellene kezelnie, amely rendszeresen metszi a marsi egyenlítőt. A holdlift komplikációja viszont az, hogy a Hold nem forog elég gyorsan ahhoz, hogy helyhez kötött pályát biztosítson. A Lagrangian-pontokat azonban fel lehetne használni. Annak ellenére, hogy egy holdlift 50.000 km hosszú lenne a Hold közeli oldalán, és még hosszabb a túlsó oldalán, az alacsonyabb gravitáció megvalósíthatóvá teszi az építkezést. Egy marsi lift folyamatos szállítást biztosítana a bolygó gravitációs kútján kívül, míg egy holdlifttel anyagokat lehetne küldeni a Holdról egy olyan helyre, amelyet a Föld könnyen elér.
Mikor épül meg az űrlift?
Számos vállalat javasolt terveket az űrliftekre. A megvalósíthatósági tanulmányok azt mutatják, hogy addig nem épül lift, amíg (a) nem fedeznek fel olyan anyagot, amely képes eltartani a földfelvonó feszültségét, vagy b) szükség van egy liftre a Holdon vagy a Marson. Bár valószínű, hogy a feltételek teljesülnek a 21. században, egy űrlift hozzáadása a bakancslistájához korai lehet.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. "Hogyan működne egy űrlift." ThoughtCo, 2021. február 16. thoughtco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
