Como um elevador espacial funcionaria

Um elevador espacial é um sistema de transporte proposto que conecta a superfície da Terra ao espaço. O elevador permitiria que os veículos viajassem para a órbita ou para o espaço sem o uso de foguetes. Embora as viagens de elevador não sejam mais rápidas que as de foguetes, seriam muito menos caras e poderiam ser usadas continuamente para transportar carga e possivelmente passageiros.

Konstantin Tsiolkovsky descreveu pela primeira vez um elevador espacial em 1895. Tsiolkovksy propôs a construção de uma torre desde a superfície até a órbita geoestacionária, essencialmente fazendo um edifício incrivelmente alto. O problema com sua ideia era que a estrutura seria esmagada por todos O peso acima dele. Os conceitos modernos de elevadores espaciais são baseados em um princípio diferente - tensão. O elevador seria construído usando um cabo conectado em uma extremidade à superfície da Terra e um contrapeso maciço na outra extremidade, acima da órbita geoestacionária (35.786 km). Gravidade puxaria para baixo no cabo, enquanto

Enquanto um elevador normal usa cabos móveis para puxar uma plataforma para cima e para baixo, o elevador espacial dependem de dispositivos chamados rastreadores, alpinistas ou levantadores que viajam ao longo de um cabo estacionário ou fita. Em outras palavras, o elevador se moveria no cabo. Vários alpinistas precisariam viajar em ambas as direções para compensar as vibrações da força Coriolis atuando em seus movimentos.

A configuração do elevador seria mais ou menos assim: uma estação enorme, asteróide capturado ou grupo de alpinistas seria posicionado acima da órbita geoestacionária. Como a tensão no cabo estaria no máximo na posição orbital, o cabo seria mais espesso lá, afinando em direção à superfície da Terra. Muito provavelmente, o cabo seria implantado no espaço ou construído em várias seções, descendo para a Terra. Os escaladores subiam e desciam o cabo nos rolos, mantidos no lugar por atrito. A energia poderia ser fornecida pela tecnologia existente, como transferência de energia sem fio, energia solar e / ou energia nuclear armazenada. O ponto de conexão na superfície poderia ser uma plataforma móvel no oceano, oferecendo segurança ao elevador e flexibilidade para evitar obstáculos.

Viajar em um elevador espacial não seria rápido! O tempo de viagem de um extremo ao outro seria de vários dias a um mês. Para colocar a distância em perspectiva, se o alpinista se movesse a 300 km / h (190 mph), levaria cinco dias para alcançar a órbita geossíncrona. Como os alpinistas precisam trabalhar em conjunto com outras pessoas no cabo para torná-lo estável, é provável que o progresso seja muito mais lento.

O maior obstáculo à construção de elevadores espaciais é a falta de um material com alta resistência à tração e elasticidade e baixo o suficiente densidade para construir o cabo ou fita. Até agora, os materiais mais fortes para o cabo seriam nanotreads de diamante (sintetizados pela primeira vez em 2014) ou nanotúbulos de carbono. Esses materiais ainda precisam ser sintetizados com relação comprimento suficiente ou resistência à tração à densidade. o ligações químicas covalentes conectar átomos de carbono em nanotubos de carbono ou diamante só pode suportar tanto estresse antes de descompactar ou rasgar. Os cientistas calculam a tensão que os laços podem suportar, confirmando que, embora seja possível um dia construir uma fita por tempo suficiente para estendendo-se da Terra para a órbita geoestacionária, não seria capaz de sustentar tensões adicionais do ambiente, vibrações e escaladores.

Vibrações e oscilações são uma consideração séria. O cabo seria suscetível à pressão de o vento solar, harmônicos (ou seja, como uma corda de violino realmente longa), raios e oscilações da força de Coriolis. Uma solução seria controlar o movimento dos rastreadores para compensar alguns dos efeitos.

Outro problema é que o espaço entre a órbita geoestacionária e a superfície da Terra está repleto de lixo espacial e detritos. As soluções incluem limpar o espaço próximo à Terra ou tornar o contrapeso orbital capaz de desviar de obstáculos.

Outras questões incluem corrosão, impactos de micrometeoritos e os efeitos dos cinturões de Van Allen (um problema para materiais e organismos).

A magnitude dos desafios associados ao desenvolvimento de foguetes reutilizáveis, como os desenvolvidos pela SpaceX, diminuíram o interesse em elevadores espaciais, mas isso não significa que a ideia do elevador seja morto.

Um material adequado para um elevador espacial baseado na Terra ainda não foi desenvolvido, mas os materiais existentes são fortes o suficiente para suportar um elevador espacial na Lua, outras luas, Marte ou asteróides. Marte tem cerca de um terço da gravidade da Terra, ainda gira na mesma proporção, de modo que um elevador espacial marciano seria muito menor do que o construído na Terra. Um elevador em Marte teria que lidar com a baixa órbita de a lua Phobos, que cruza o equador marciano regularmente. A complicação para um elevador lunar, por outro lado, é que a Lua não gira rápido o suficiente para oferecer um ponto de órbita estacionário. Contudo, os pontos lagrangianos poderia ser usado em seu lugar. Mesmo que um elevador lunar tenha 50.000 km de comprimento no lado mais próximo da Lua e ainda mais no seu lado mais distante, a menor gravidade torna a construção viável. Um elevador marciano pode fornecer transporte contínuo fora da gravidade do planeta, enquanto um elevador lunar pode ser usado para enviar materiais da Lua para um local facilmente alcançado pela Terra.

Várias empresas propuseram planos para elevadores espaciais. Estudos de viabilidade indicam que um elevador não será construído até que (a) seja descoberto um material que possa suportar a tensão de um elevador terrestre ou (b) seja necessário um elevador na Lua ou em Marte. Embora seja provável que as condições sejam atendidas no século 21, adicionar um passeio de elevador espacial à sua lista de baldes pode ser prematuro.

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