545
На надувній вежі, в космос.
Канадські вчені запропонували новий спосіб економно дістатися до найближчого космосу: вони пропонують побудувати гігантську надувну вежу. У журналі Acta Astronautica з'явилась нова наукова наука, а науковий папір.
У складі конструкції вчені пропонують використовувати надувні блоки довжиною 150 метрів і шириною 230 метрів, виготовлені з композиту Kevlar і поліетилену. Кожен блок складається з надувних труб діаметром близько 7 метрів. Призначений для перекачування блоків з деякими інертними газами, наприклад, гелієм.
Текст + 3 фото © Ірина Якутенко
У рамках дослідження експерти вивчали можливість побудови вежі близько 15 км. Динаміка стійкості даної структури вагою близько 300 тис. тонн планується забезпечити за допомогою системи гіроскопа, яка повинна бути керована комп'ютером. За даними дослідників, ця система досить надійна – розрахунки показують, що руйнування декількох блоків не призводить до падіння всієї структури.
Щоб перевірити розрахунки, вчені збудували 7-метрову модель вежі, що складається з 6 модулів, кожен з яких складається з труб діаметром 8 сантиметрів. Модель була накачана нормальним повітрям.
Надувний фрагмент космічної станції Bigelow Aerospace. Надувна частина складається з того ж матеріалу, що канадці планують використовувати для побудови вежі.
За даними дослідників, установка такої вежі на відповідній горі досягне висоти 20 кілометрів над рівнем моря. На думку дослідників, з оглядового майданчика на вершині цієї вежі відкриється вид на 600 кілометрів навколо. Ця будівля чудової туристичної привабливості, науковці вірять.
Крім того, дослідники відзначають, що теоретично висота такої вежі може досягати 200 кілометрів, що дозволить принести об'єкти в найближчий простір. За даними вчених, технологія надувної вежі значно схожа на функціональність до так званого космічного ліфта. Ліфти, однак, вимагають матеріалів, які ще не доступні в природі, в той час як надувна вежа використовує матеріали вже доступні.
Вежа, мотузки і павуки
Ідея створення ліфта для виходу на зовнішній простір, що виник навіть перед людьми. Першим проектом такого транспортного засобу був створений російський вчений, засновник космонавтики Костянтин Циолковський в 1895 році. Квадратний ліфт Циолковського нагадує Ейфелеву вежу, побудовану в Парижі коротко там, але це сто тисяч разів вище.
У верхній частині такої вежі буде рухатися на швидкості 11 кілометрів на секунду - ця швидкість була викликана другим простором. Це на цій швидкості, що пристрої, запущені з Землі в інші планети літати. Вони можуть бути запущені безпосередньо з вершини вежі.
Ідею Циолковського, за весь час, був абсолютно неможливим для реалізації: навіть ліфт з найсильнішої сталі не може витримати власну вагу. У 1960 р. в Росії не було, а в СРСР. У інтерв’ю з газетою Komsomolskaya Pravda, інженером Ленінграда Юрієм Артутановим окреслив нову концепцію «пухлинного шнура» з підключенням Землі та неба.
Артутанові відмовили у масових і важких спорудах. За його планом ліфт повинен складатися з тонкої нитки, один кінець якого фіксується на поверхні нашої планети, а інший прив'язується до противаги на орбіті. У напруженому стані нитка буде підтримуватися відцентрової сили: на висоті близько 35 тис. кілометрів вона компенсує за гравітаційну силу Землі, а противага висить без руху по одній точці. Так само закон зберігає супутники на орбіті.
Збірка нитки буде проводитися поетапно. Перший супутник в геостаціонарній орбіті випустить першу нитку «внутрішній ніж людське волосся». Вільний кінець нитки необхідно закріпити на "першому поверсі" - на Землі. Щоб перетворити цю тонку насіння в повноцінний кабель, необхідно випустити спеціальні павутинні роботи на нитку. Переміщення уздовж нитки, вони заливають додаткові шари матеріалу на ньому.
Комсомолська Правда не визнана наукова публікація. Крім того, газета публікується тільки російською мовою. Ці два обставини не дозволяли ідею Артемутанова отримати широку популярність. Міжнародна наукова спільнота почала серйозно думати про ліфт, який веде до космосу в 1966 році, коли стаття про цей проект з'явилася в журналі Science. На додаток до обґрунтування структури ниток ліфта автори запропоновані можливі матеріали, з яких ця нитка може бути «прихована». Серед інших згадували графіт, кварц та діамант.
У 1979 році на базі американського вченого та наукового фантастичного письменника Артура Кларка «Фонтани райу». У передмові до роману Кларк визнав, що він сам спробував розрахувати параметри ліфта на поштовому конверті в 1964 році, але відхилив цю ідею як непромісна. Пізніше письменник відставив, що він не мав більшого конверта під рукою.
Крім ниток, що ведеться в космос, Кларк, Артутанов, а також авторів статті в Наука думали про себе ліфтовий салон. Для того, щоб підняти його на висоту 35 тис. кілометрів над Землею, було запропоновано, наприклад, використовувати енергію Сонця, лазерів, мікрохвильових променів. Підйом кабіни є також складне завдання: якщо ви просто відпустили його, то вона згорнеться від тертя на атмосферу, а не половину шляху.
Інженери та вчені розпушно запропонували різні варіанти подолання цих труднощів, але вони так більше з академічного інтересу. До 1991 року дизайнери ліфта не мали ідей, що робити основну деталь – кабель. Без кабелю всі інші розрахунки були просто вправи на прикладну математику.
Витримує навантаження регулярного підйому і спуску космічних вантажів, міцність кабелю повинна лежати в діапазоні від 65 до 120 гігапаскалів. Цей параметр для більшості видів сталі (які, крім того, дуже важкі) не перевищує 5 гігапаскалів, для Kevlar - 2,5-4 гігапаскали, для кварцового волокна трохи перевищує 20 гігапаскалів.
У 1991 році винайдені нанотрубки – порожнисті циліндри, стіни яких виготовляються з одного шару вуглецевих атомів. Швидко виявилося, що нанотрубки можна використовувати практично всюди, в тому числі в космічних ліфтах. Теоретично, кабель побудований з нанотрубок може бути 3-5 разів сильніше, ніж потрібно для надійної роботи.
Налаштування реальності
З появою технологій, які обіцяють зробити цю мрію реальністю, розвиток різних моделей космічних ліфтів інтенсифіковано. Наприклад, цей проект працює протягом декількох років в Інституті перспективних концепцій (NIAC). З 2005 року Агентство космічних апаратів США підтримав конкурс космічних ліфтів. Учасники повинні подати елеваторні проекти до журі в мініатюрі.
Умови конкурсу стають більш важкими з року до року. У 2006 році було потрібно показати судді дизайн, що складається з 60-метрового кабелю і кабіни, здатного сходження на швидкості принаймні одного метра на другий. У 2007 році вимоги були навіть жорсткішими: довжина кабелю повинна бути 100 метрів, а швидкість кабіни повинна бути не менше двох метрів на секунду. У 2008 році відстань зросла до 1 кілометра, а швидкість - до п'яти метрів на секунду (два метри на секунду вистачало для другого місця).
Призовий фонд змагань поступово підвищився: не може відповідати необхідним вимогам. У 2009 році організатори конкурсу вирішили підтримати ентузіазму учасників та залишити на минулому році.
Сонце не погано.
Незважаючи на активну роботу багатьох дослідників, космічний ліфт є проектом більш фантастичним, ніж науковий. Довжина найдовших синтезованих нанотрубків до дати не перевищує кілька міліметрів. Крім того, в той час як кабелі з нанотрубок, втрачають міцність на кабелі з інших матеріалів. Однак науковці продовжують працювати над створенням космічних ліфтів. На шляху, вони втілюють нові матеріали та ненав’язливо створюють нові технології. Тож навіть якщо спроби досягти неба, вони принесуть реальні переваги на Землі.
Джерело:
У складі конструкції вчені пропонують використовувати надувні блоки довжиною 150 метрів і шириною 230 метрів, виготовлені з композиту Kevlar і поліетилену. Кожен блок складається з надувних труб діаметром близько 7 метрів. Призначений для перекачування блоків з деякими інертними газами, наприклад, гелієм.
Текст + 3 фото © Ірина Якутенко
У рамках дослідження експерти вивчали можливість побудови вежі близько 15 км. Динаміка стійкості даної структури вагою близько 300 тис. тонн планується забезпечити за допомогою системи гіроскопа, яка повинна бути керована комп'ютером. За даними дослідників, ця система досить надійна – розрахунки показують, що руйнування декількох блоків не призводить до падіння всієї структури.
Щоб перевірити розрахунки, вчені збудували 7-метрову модель вежі, що складається з 6 модулів, кожен з яких складається з труб діаметром 8 сантиметрів. Модель була накачана нормальним повітрям.
Надувний фрагмент космічної станції Bigelow Aerospace. Надувна частина складається з того ж матеріалу, що канадці планують використовувати для побудови вежі.
За даними дослідників, установка такої вежі на відповідній горі досягне висоти 20 кілометрів над рівнем моря. На думку дослідників, з оглядового майданчика на вершині цієї вежі відкриється вид на 600 кілометрів навколо. Ця будівля чудової туристичної привабливості, науковці вірять.
Крім того, дослідники відзначають, що теоретично висота такої вежі може досягати 200 кілометрів, що дозволить принести об'єкти в найближчий простір. За даними вчених, технологія надувної вежі значно схожа на функціональність до так званого космічного ліфта. Ліфти, однак, вимагають матеріалів, які ще не доступні в природі, в той час як надувна вежа використовує матеріали вже доступні.
Вежа, мотузки і павуки
Ідея створення ліфта для виходу на зовнішній простір, що виник навіть перед людьми. Першим проектом такого транспортного засобу був створений російський вчений, засновник космонавтики Костянтин Циолковський в 1895 році. Квадратний ліфт Циолковського нагадує Ейфелеву вежу, побудовану в Парижі коротко там, але це сто тисяч разів вище.
У верхній частині такої вежі буде рухатися на швидкості 11 кілометрів на секунду - ця швидкість була викликана другим простором. Це на цій швидкості, що пристрої, запущені з Землі в інші планети літати. Вони можуть бути запущені безпосередньо з вершини вежі.
Ідею Циолковського, за весь час, був абсолютно неможливим для реалізації: навіть ліфт з найсильнішої сталі не може витримати власну вагу. У 1960 р. в Росії не було, а в СРСР. У інтерв’ю з газетою Komsomolskaya Pravda, інженером Ленінграда Юрієм Артутановим окреслив нову концепцію «пухлинного шнура» з підключенням Землі та неба.
Артутанові відмовили у масових і важких спорудах. За його планом ліфт повинен складатися з тонкої нитки, один кінець якого фіксується на поверхні нашої планети, а інший прив'язується до противаги на орбіті. У напруженому стані нитка буде підтримуватися відцентрової сили: на висоті близько 35 тис. кілометрів вона компенсує за гравітаційну силу Землі, а противага висить без руху по одній точці. Так само закон зберігає супутники на орбіті.
Збірка нитки буде проводитися поетапно. Перший супутник в геостаціонарній орбіті випустить першу нитку «внутрішній ніж людське волосся». Вільний кінець нитки необхідно закріпити на "першому поверсі" - на Землі. Щоб перетворити цю тонку насіння в повноцінний кабель, необхідно випустити спеціальні павутинні роботи на нитку. Переміщення уздовж нитки, вони заливають додаткові шари матеріалу на ньому.
Комсомолська Правда не визнана наукова публікація. Крім того, газета публікується тільки російською мовою. Ці два обставини не дозволяли ідею Артемутанова отримати широку популярність. Міжнародна наукова спільнота почала серйозно думати про ліфт, який веде до космосу в 1966 році, коли стаття про цей проект з'явилася в журналі Science. На додаток до обґрунтування структури ниток ліфта автори запропоновані можливі матеріали, з яких ця нитка може бути «прихована». Серед інших згадували графіт, кварц та діамант.
У 1979 році на базі американського вченого та наукового фантастичного письменника Артура Кларка «Фонтани райу». У передмові до роману Кларк визнав, що він сам спробував розрахувати параметри ліфта на поштовому конверті в 1964 році, але відхилив цю ідею як непромісна. Пізніше письменник відставив, що він не мав більшого конверта під рукою.
Крім ниток, що ведеться в космос, Кларк, Артутанов, а також авторів статті в Наука думали про себе ліфтовий салон. Для того, щоб підняти його на висоту 35 тис. кілометрів над Землею, було запропоновано, наприклад, використовувати енергію Сонця, лазерів, мікрохвильових променів. Підйом кабіни є також складне завдання: якщо ви просто відпустили його, то вона згорнеться від тертя на атмосферу, а не половину шляху.
Інженери та вчені розпушно запропонували різні варіанти подолання цих труднощів, але вони так більше з академічного інтересу. До 1991 року дизайнери ліфта не мали ідей, що робити основну деталь – кабель. Без кабелю всі інші розрахунки були просто вправи на прикладну математику.
Витримує навантаження регулярного підйому і спуску космічних вантажів, міцність кабелю повинна лежати в діапазоні від 65 до 120 гігапаскалів. Цей параметр для більшості видів сталі (які, крім того, дуже важкі) не перевищує 5 гігапаскалів, для Kevlar - 2,5-4 гігапаскали, для кварцового волокна трохи перевищує 20 гігапаскалів.
У 1991 році винайдені нанотрубки – порожнисті циліндри, стіни яких виготовляються з одного шару вуглецевих атомів. Швидко виявилося, що нанотрубки можна використовувати практично всюди, в тому числі в космічних ліфтах. Теоретично, кабель побудований з нанотрубок може бути 3-5 разів сильніше, ніж потрібно для надійної роботи.
Налаштування реальності
З появою технологій, які обіцяють зробити цю мрію реальністю, розвиток різних моделей космічних ліфтів інтенсифіковано. Наприклад, цей проект працює протягом декількох років в Інституті перспективних концепцій (NIAC). З 2005 року Агентство космічних апаратів США підтримав конкурс космічних ліфтів. Учасники повинні подати елеваторні проекти до журі в мініатюрі.
Умови конкурсу стають більш важкими з року до року. У 2006 році було потрібно показати судді дизайн, що складається з 60-метрового кабелю і кабіни, здатного сходження на швидкості принаймні одного метра на другий. У 2007 році вимоги були навіть жорсткішими: довжина кабелю повинна бути 100 метрів, а швидкість кабіни повинна бути не менше двох метрів на секунду. У 2008 році відстань зросла до 1 кілометра, а швидкість - до п'яти метрів на секунду (два метри на секунду вистачало для другого місця).
Призовий фонд змагань поступово підвищився: не може відповідати необхідним вимогам. У 2009 році організатори конкурсу вирішили підтримати ентузіазму учасників та залишити на минулому році.
Сонце не погано.
Незважаючи на активну роботу багатьох дослідників, космічний ліфт є проектом більш фантастичним, ніж науковий. Довжина найдовших синтезованих нанотрубків до дати не перевищує кілька міліметрів. Крім того, в той час як кабелі з нанотрубок, втрачають міцність на кабелі з інших матеріалів. Однак науковці продовжують працювати над створенням космічних ліфтів. На шляху, вони втілюють нові матеріали та ненав’язливо створюють нові технології. Тож навіть якщо спроби досягти неба, вони принесуть реальні переваги на Землі.
Джерело:
