آسانسور فضایی چیست؟

مفهوم آسانسور فضایی که زمانی جزء اصلی داستان‌های علمی تخیلی بود، توسط شرکت ژاپنی Obayashi به واقعیت تبدیل شد. هدف این پروژه بلندپروازانه اتصال زمین به فضا با کابلی به طول ۹۶۰۰۰ کیلومتر از نانو لوله‌های کربنی (CNT) است. این فناوری به فضانوردان اجازه می‌دهد ۳۰ مسافر را با سرعت ۲۰۰ کیلومتر در ساعت حمل کنند و آن‌ها را در عرض یک هفته به ایستگاه فضایی برسانند. بهره برداری از آسانسور فضایی ژاپن، نقطه عطفی در تاریخ فناوری فضایی خواهد بود.

کشف نانو لوله‌های کربنی توسط یک مهندس ژاپنی در سال ۱۹۹۱ این چشم انداز را به جلو سوق داده است. نانو لوله کربن‌ این ایده زمانی خارق العاده را به هدفی ملموس با پرتاب‌های احتمالی برای سال ۲۰۲۵ تبدیل کرده است. بینش فناوری و ساخت آسانسور فضایی طوری طراحی شده است که با استفاده از یک فرآیند چند مرحله‌ای ساخته شود. مواد از طریق موشک به مدار پایین زمین (LEO) منتقل می‌شوند، جایی که یک سفینه فضایی از نیروی محرکه الکتریکی برای صعود به مدار زمین ثابت (GEO) استفاده می‌کند.

در این مرحله، سفینه فضایی کابل CNT را به زمین باز می‌کند و پس از رسیدن به ارتفاع ۹۶۰۰۰ کیلومتری، به وزنه تعادل تبدیل می‌شود. واحدهای فضانوردی با استفاده از قدرت CNT برای مقاومت در برابر تنش‌های ضروری و استرس‌های محیطی، مواد و در نهایت افراد را حمل می‌کنند.

مزیت های بهره برداری از آسانسور فضایی ژاپن چیست؟

مزایای اقتصادی و زیست محیطی یکی از مزایای قابل توجه آسانسور فضایی مقرون به صرفه بودن و پایداری آن است. پرتاب موشک سنتی گران است و از نظر زیست محیطی مضر است، در حالی که آسانسور به سوخت نیاز ندارد و باعث کاهش هزینه و انتشار سمی می‌شود. هر پرتاب فضانورد می‌تواند تنها چند هزار دلار هزینه داشته باشد، که دسترسی به فضا را مقرون به صرفه‌تر و مکرر می‌کند.

این پروژه با اهداف ژاپن برای بی طرفی کربن تا سال ۲۰۵۰ مطابقت دارد و جایگزینی سبزتر برای فناوری‌های فعلی سفرهای فضایی ارائه می‌دهد. راه اندازی و تأثیر پیش بینی شده این پروژه قرار است در سال ۲۰۲۵ شروع به ساخت کند و قابلیت‌های عملیاتی آن تا سال ۲۰۵۰ پیش بینی می‌شود.

این جدول زمانی امکان آزمایش و توسعه کامل را فراهم می‌کند و از ایمن و قابل اعتماد بودن فناوری برای استفاده انسان اطمینان می‌دهد. آسانسور فضایی می‌تواند نحوه دسترسی ما به فضا را متحول کند و آنچه را که زمانی یک سفر موشکی یک روزه بود به یک صعود چند ساعته تبدیل کند که با قطار از توکیو به اوزاکا قابل مقایسه است.

با پیشرفت و بهره برداری از پروژه آسانسور فضایی ژاپن، نه تنها این نوید را می‌دهد که سفرهای فضایی را در دسترس‌تر می‌کند، بلکه عصر جدیدی از اکتشافات و نوآوری های فضایی را آغاز می‌کند.

این ابتکار نه تنها تعهد ژاپن به فناوری پیشرفته را نشان می‌دهد، بلکه مسیری به سوی سرمایه‌گذاری‌های فرازمینی پایدار را نیز برجسته می‌کند. با پشتوانه تحقیقات و بهره برداری از آسانسور فضایی ژاپن، آسانسور فضایی به خوبی می‌تواند گام مهم بعدی در اکتشاف فضایی انسانی باشد.

چشم‌انداز آسانسور فضایی ژاپن

مفهوم آسانسورهای فضایی جدید نیست. اما مهندسی چنین سازه‌ای کار ساده‌ای نخواهد بود، و بسیاری از مسائل دیگر به جز فناوری مانعی بر سر راه هستند. شرکت Obayashi که به دلیل ساخت بلندترین برج جهان، Tokyo Skytree شناخته می‌شود، در سال ۲۰۱۲ اعلام کرد که با آسانسور فضایی خود به ارتفاعات بلندتری خواهد رسید. در گزارشی در همان سال، این شرکت اعلام کرد که ساخت این پروژه ۱۰۰ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۲۵ آغاز خواهد کرد و در اوایل سال ۲۰۵۰ به بهره برداری از آسانسور فضایی ژاپن خواهد رسید.

طبق مصاحبه‌ای با ایشکاوا او به Business Insider گفت:« این شرکت احتمالاً ساخت و ساز را در سال آینده آغاز نخواهد کرد. اما در حال حاضر درگیر تحقیق و توسعه، طراحی و ایجاد مشارکت و تبلیغات است.» کریستین جانسون، در سال گذشته نیز گزارشی درباره آسانسورهای فضایی در مجله معتبر Science Policy & Governance منتشر کرد. وی گفت: «این یک ایده عجیب است. اما با این حال، برخی از دانشمندان واقعاً با این موضوع موافق هستند و واقعاً می‌خواهند آن را محقق کنند.»

مسیری ارزان تر به فضا

پرتاب انسان و اشیا به فضا با موشک بسیار گران است. به عنوان مثال، بر اساس تخمین ناسا هر پرتاب ۴٫۱ میلیارد دلار هزینه دارد. دلیل آن چیزی به نام معادله موشک است. برای رسیدن به فضا سوخت زیادی لازم است و همین امر سبب افزایش هزینه‌ها می‌شود.

اما با یک آسانسور فضایی، به موشک یا سوخت نیاز ندارید. بر اساس برخی طراحی‌ها، آسانسورهای فضایی محموله‌ها را با وسایل نقلیه الکترومغناطیسی به مدار می‌فرستند. این وسایل الکترومغناطیسی می‌توانند از راه دور و از طریق انرژی خورشیدی یا امواج مایکروویو تغذیه شوند. بنابراین این نوع آسانسورها نیاز به سوخت را نیز از بین می‌برند.

ایشیکاوا در گزارش خود برای شرکت Obayashi نوشت که این نوع آسانسور فضایی می‌تواند به کاهش هزینه انتقال کالا به فضا به ۵۷ دلار در هر پوند کمک کند.

مزایای آسانسورهای فضایی نسبت به راکت‌های گران‌قیمت

حتی SpaceX’s Falcon 9 که با قیمت حدود ۱۲۲۷ دلار به ازای هر پوند یکی از ارزان‌ترین راکت‌های پرتاب به شمار میرود، هنوز حدود ۵ برابر گران‌تر از آسانسورهای فضایی است. علاوه بر هزینه، مزایای دیگری نیز وجود دارد. خطر انفجار و از مدار خارج شدن آسانسور فضایی بسیار کم است.

همچنین سرعت نسبتا آرام آن و کاهش میزان ارتعاشات برای حمل و نقل وسایل حساس به فضا بسیار مناسب است. ایشیکاوا گفت که شرکت Obayashi یک آسانسور فضایی را به عنوان نوع جدیدی از پروژه های عمومی می‌بیند که به نفع تمام جامعه بشری است.

موانع بهره برداری از آسانسور فضایی ژاپن

در حال حاضر، یکی از بزرگ‌ترین موانع برای ساخت یک آسانسور فضایی این است که اتصالات را از چه جنسی بسازیم. اگر بخواهیم از فولاد استفاده کنیم به مقدار زیادی فولاد نیاز خواهیم داشت و آن مقدار حتی در تمام معادن هم وجود ندارد. به همین دلیل ممکن است از نانو لوله‌های کربنی در ساخت این آسانسور استفاده شود.

نانولوله یک لایه غلاف شده از گرافیت است، ماده‌ای که در مدادها استفاده می‌شود. جانسون گفت: این آسانسور بسیار سبک‌تر است و در مقایسه با فولاد احتمال شکستگی آن در اثر کشش کمتر است. بنابراین آسانسور فضایی می‌تواند بسیار کوچک‌تر باشد. اما مشکلی که وجود دارد قطر کم نانولوله ها است.

علاوه بر انتخاب مواد برای ساخت آسانسور موانع دیگری نیز وجود دارد. موانعی همچون صاعقه، گردباد، بادهای موسمی و طوفان‌ها که سبب ایجاد مشکلاتی می‌شود.

ایشیکاوا گفت:« ما برای استارت این پروژه به مشارکت در صنایع مختلف و جمع آوری سرمایه نیاز داریم.» این چالش‌ها مانع شروع به موقع ساخت و ساز و بهره برداری تا سال ۲۰۵۰ می شوند. اما مهندسان این طرح تمام تلاش خود را می‌کنند تا بتوانند در زمان مقرر آسانسور فضایی را به مرحله بهره برداری برسانند.