El desarrollo de la tecnología de cohetes, al parecer, se está acercando al límite de sus capacidades, por lo que los científicos e ingenieros están comprometidos en el desarrollo y la investigación de nuevos métodos de lanzamiento de carga a la órbita terrestre baja y más allá. Entre las más prometedoras se encuentra la idea de un "ascensor espacial" propuesta en 1895 por el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky. Hasta hace poco se creía que el nivel actual de desarrollo de la tecnología no permite su implementación, pero un grupo de científicos estadounidenses no está de acuerdo con esta opinión.
El proyecto propuesto por Tsiolkovsky de la "torre orbital" fue desarrollado en la década de 1960 por el ingeniero soviético Yuri Artsutanov. En sus escritos propuso una estructura modificada en relación con la experiencia acumulada desde la época de Tsiolkovsky. Es de destacar que Artsutanov publicó su artículo "Hacia el espacio en una locomotora eléctrica" casi un año antes del vuelo de Yuri Gagarin. En él, propuso usar cuerdas atadas a satélites en órbita geosincrónica para llevar carga y personas a la órbita. Por lo tanto, las cuerdas que vuelan libremente (rotovators) giran con la velocidad de la Tierra u otro cuerpo celeste, lo que asegura su tensión. En este caso, el transporte por cables se realiza con una aceleración significativamente menor que con un arranque de cohete. La novela del famoso escritor de ciencia ficción británico Arthur Clarke "Fuentes del paraíso" también está dedicada a la construcción del "ascensor espacial".
En teoría, una forma mucho más segura, barata y confiable de desarrollar el espacio cercano a la Tierra para la implementación requiere, en primer lugar, la producción de cables con una resistencia de más de 65 gigapascales (en comparación: la resistencia del acero es de 1-5 GPa, la fibra de sílice es de aproximadamente 20 GPa). Incluso los nanotubos de carbono ultrarresistentes a base de grafeno aún no han alcanzado la resistencia requerida (a pesar de que la longitud de las muestras existentes no suele superar varios centímetros). Sin embargo, un artículo enviado para su publicación en Space Policy por los investigadores estadounidenses Eubanks y Redley (el original está disponible en arXiv.org) demuestra que la construcción de un ascensor espacial en la Luna es muy probablemente posible utilizando polímeros disponibles en circulación comercial en la actualidad.
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En la cuerda floja
La primera fase del proyecto, llamada Deep Space Tether Pathfinder (DSTP) por los autores, debería convertirse simultáneamente en un prototipo de un ascensor espacial comercialmente explotable entre la Tierra y la Luna, y una herramienta importante para investigar nuestro satélite. Girar el DSTP permitirá capturar suficientes muestras para la investigación científica en el cráter Shackleton, después de lo cual, aproximadamente la mitad de la rotación de la cuerda, la cápsula con las muestras irá a la Tierra, gracias a la aceleración que le permite seleccionar la trayectoria de retorno óptima. El dispositivo, en términos simples, actuará como una catapulta, permitiéndole mover carga desde la Luna a la Tierra. El DSTP podrá realizar un solo envío de muestras, después de lo cual irá al espacio exterior, y se convertirá en el objeto de estudiar la influencia de los micrometeoritos en el estado de la correa y otros factores.importante para comprender el funcionamiento del ascensor espacial. El cable DSTP tendrá una longitud de 5.000 km y un peso de 2.228 kg.
Si tiene éxito, el siguiente paso podría ser la construcción de la infraestructura del Elevador del Espacio Lunar (LKL) adecuado para moverse a la órbita de la Luna desde la superficie del satélite y más allá de la Tierra. El sistema debería ser un cable superlargo unido a la superficie de la Luna que pasa por el punto de Lagrange (en el que el peso fijado en el cable permanecerá inmóvil en relación con dos cuerpos celestes) entre la Luna y la Tierra, aproximadamente a 56 mil km de la Luna. LKL podrá levantar aproximadamente cinco toneladas de roca por año desde la Luna y bajar equipos del mismo peso combinado a la superficie lunar.
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Medios disponibles
Como señalan los autores del artículo, para la implementación del proyecto, dada la menor gravedad en la Luna, es posible utilizar polímeros sintéticos ya existentes y disponibles comercialmente, como el polietileno de alta densidad de peso molecular ultra alto (UHMWPE; se utiliza, en particular, para la producción de chalecos antibalas, revestimiento de muelles de construcción naval). En Rusia, hay dos plantas piloto para la producción de dicho material) y polifenileno-2, 6-bezobioxazol producido en Japón (PBO; nombre comercial Zylon, se utiliza, en particular, para reforzar bloques de construcción de hormigón).
Foto: nasa
Según los cálculos de los científicos, un vuelo de una misión espacial de la clase Discovery de la NASA será suficiente para implementar el proyecto. Después de la entrega de 58,5 toneladas de polímero Zylon al punto de Lagrange, allí se equipará un "almacén" de los materiales necesarios para el funcionamiento del ascensor. A partir de ahí, un vehículo de descenso será bajado a la superficie de la luna, hacia el Golfo Central, en un cable, que se convertirá en la estación base para levantar y bajar carga. Se disparará un contrapeso al espacio abierto para mantener el sistema en equilibrio; la longitud total del cable alcanzará así los 278,5 mil km. Las muestras de regolito, suelo lunar, con un peso de hasta 100 kg se enviarán a la base intermedia en el punto de Lagrange utilizando una cápsula reutilizable alimentada por energía solar. No se requiere combustible para una mayor transferencia de muestras a la Tierra, ya que,Habiéndose desprendido del cable a una distancia de aproximadamente 220,67 mil km de la Luna, la cápsula seguirá moviéndose por inercia y entrará en la atmósfera terrestre en unas 34 horas a una velocidad de unos 10,9 km / s. Para estimar el posible volumen de cargamento, basta recordar que durante todas las misiones lunares del Apolo solo se entregaron a la Tierra 382 kg de regolito.
Si tiene éxito, el segundo LKL se puede construir en el lado lejano de la Luna, con una estación base en el área del cráter Lipsky. Como señalan los investigadores, tal posición será, entre otras cosas, un lugar ideal para la investigación de radioastronomía, ya que la cara oculta de la Luna está completamente aislada de las ondas de radio de la Tierra. Los autores del proyecto estiman la vida útil de los ascensores en cinco años. Además de la investigación científica y el uso hipotético para la minería, los ascensores lunares podrían desempeñar un papel importante en la implementación de una misión tripulada a Marte. Según un informe publicado en el otoño de 2015 por un grupo de investigación internacional del Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de Keio y el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California,la masa de lanzamiento de la nave espacial a Marte puede reducirse en un 68 por ciento debido al uso de oxígeno contenido en el regolito para los motores (41-46 por ciento de la gravedad específica). Eubanks y Redley señalan en su trabajo que un factor adicional podría ser el uso del contrapeso LKL en el lado opuesto de la Luna para acelerar y lanzar naves de carga a la órbita de Marte para abastecer colonias en el "planeta rojo" en el futuro.
Vladislav Krylov
