Winda, która umożliwi eksplorację kosmosu
Śmiałe wizje kolonizacji przestrzeni kosmicznej sprzed kilkudziesięciu lat nie spełniły się. Jedną z barier, utrudniających eksplorację kosmosu, jest kwestia napędu. Aby uciec ziemskiej grawitacji potrzebne są ogromne ilości paliwa. Powstało jednak - na razie w postaci planów - urządzenie, które pozwoli pokonać tę barierę. Jak działa winda kosmiczna?
Najistotniejszą częścią urządzenia jest niezwykle długi kabel lub lina, łączący obiekt na orbicie geostacjonarnej z powierzchnią Ziemi. Kabel taki musiałby mieć długość co najmniej 36 tys. kilometrów.
Problemem jest nie tyle wyprodukowanie przewodu o długości dziesiątek tysięcy kilometrów, co jego wytrzymałość. Ten najistotniejszy element windy, wyprodukowany zgodnie z współczesnymi technologiami po prostu urwałby się pod własnym ciężarem.
Szansą na przezwyciężenie tej bariery jest nanotechnologia. Odpowiednie parametry można uzyskać, stosując włókna z nanorurek węglowych. Najmocniejsze z wynalezionych nanorurek są około 180 razy mocniejsze od stali. Aby projekt windy kosmicznej miał szanse powodzenia, trzeba opracować włókna co najmniej 4 razy wytrzymalsze, niż obecnie.
Zbudowanie windy kosmicznej pozwoliłoby stosunkowo niewielkim kosztem dostarczać na orbitę różnorodne ładunki. Wśród nich mogłyby znaleźć się również statki kosmiczne, omijające w ten sposób problem ogromnego zużycia paliwa podczas startu z powierzchni Ziemi.
Sama idea nie jest nowa. Windę kosmiczną przewidział m.in. Arthur C. Clarke w swojej powieści "Fontanny raju", wydanej w 1979 roku.
Intensywne badania nad wykorzystaniem nanorurek węglowych w projekcie windy kosmicznej prowadzą Stany Zjednoczone, jednak wśród potencjalnych zwycięzców tego wyścigu mocną pozycję ma również Japonia.
Zainteresowanie tematem przejawiają nie tylko naukowcy bezpośrednio związani z eksploracją kosmosu. Kilka dni temu w kampusie Microsoftu w Redmond obyła się konferencja, poświęcona perspektywom windy kosmicznej. Oprócz kwestii ściśle związanych z jej funkcjonowaniem, omawiano również sposób wyniesienia na orbitę i rozwinięcia przewodu o długości niewiele mniejszej od obwodu naszej planety oraz problem zasilania unoszącej się w górę kapsuły z ładunkiem.
Jeden z projektów zakłada, że platforma, stanowiąca ziemski przystanek windy kosmicznej zostanie wyposażona w lasery, których skierowane ku górze promienie będą przechwytywane przez wznoszącą się do góry windę i przekształcane na energię. Alternatywą dla zasilania za pomocą laserów jest emitowanie przez platformę wiązki mikrofal.
Odrębną kwestią jest zapewnienie tej gigantycznej konstrukcji odporności na czynniki atmosferyczne, w tym ochronę przed huraganami. Wśród rozważanych rozwiązań postuluje się zbudowanie podstawy windy na pływających platformach lub tak wysoko nad poziomem morza, by w możliwie dużym stopniu wyeliminować oddziaływanie pogody.
Który z projektów doczeka się realizacji? Choć rozwój technologii jest bardzo szybki, w przypadku tak dużej i skomplikowanej konstrukcji będziemy musieli jeszcze uzbroić się w cierpliwość. Naukowcy z NASA i JAXA zgodnie przewidują że zbudowanie windy kosmicznej będzie możliwe przed rokiem 2030.
Łukasz Michalik
