Kosmiczna Winda

Ciężko jest polecieć w kosmos. Wszyscy chcielibyśmy, żeby istniał prosty i niedrogi sposób by zobaczyć jak nasza planeta leci przez kosmiczną przestrzeń, ale na chwilę obecną jedyną opcją jest zostać kosmonautą, lub miliarderem. Istnieje jednak koncepcja, która może stać się początkiem naszych międzygwiezdnych podróży – kosmiczna winda.

Trochę historii

Pierwszą osobą, która wpadła na pomysł kosmicznej windy był rosyjski naukowiec Konstantyn Ciołkowski. W 1895 roku przytoczył wizję zamku wśród chmur, przytwierdzonego do Ziemi wysoką wierzą. W 1960 roku inżynier Yuri Artustanow zmodernizował ten pomysł, jednak pierwszą osobą, która poważnie podeszła do tematu był Jerome Pearson, który opisał problem z technologicznego punktu widzenia. Od tego czasu wielu ludzi próbowało stworzyć projekt możliwy do zbudowania.

No dobrze, ale jak to ma działać?

Żeby zrozumieć jak kosmiczna winda wyniesie nas w kosmos, musimy najpierw wiedzieć czym jest orbita. Znajdować się w orbicie znaczy spadać w kierunku czegoś, ale na tyle szybko, aby to ominąć. Jeśli rzucisz piłeczkę, poleci ona po łuku i spanie na ziemię. W kosmosie grawitacja działa w podobny sposób, ale jeśli będziesz się poruszać wystarczająco szybko, zakrzywienie Ziemi będzie działać na twoją korzyść, ponieważ będziesz spadać na tyle szybko, że Ziemia pod tobą będzie znikać z taką samą prędkością, jak grawitacja będzie cię do niej przyciągać.

Tak więc aby wejść na orbitę rakieta musi lecieć po elipsie. Kosmiczna winda korzysta z ruchu obrotowego Ziemi, aby rozpędzić dźwig. Wyobraź sobie dziecko, które kręci zabawką na sznurku. Załóżmy, że na ręce dziecka jest mrówka, która zaczyna się wspinać po sznurku, będzie się ona poruszać coraz szybciej w miarę wspinania się. W porównaniu do rakiet, które muszą zapewnić energię aby lecieć w górę i w bok, kosmiczna winda będzie potrzebować tylko energii, aby się wznieść prosto. Szybki ruch w bok będzie zapewniony przez obrót Ziemi. Z drugiej strony, kosmiczna winda byłaby najbardziej kosztownym przedsięwzięciem jak dotąd podjętym przez ludzkość.

Kosmiczna Winda - Czy warto?

Wszystko sprowadza się do kosztów. Rakiety spalają ogromne ilości paliwa tylko po to, aby wynieść na orbitę niewielką ilość ładunku. Przy obecnych cenach wyniesienie na orbitę kilograma ładunku kosztuje $20,000. Czyli wystrzelenie w kosmos przeciętnego człowieka kosztuje ponad milion, a samochodu ponad 40 milionów dolarów. Wysłanie części potrzebnych do budowy stacji kosmicznej liczy się w miliardach. To właśnie koszty są największym problemem lotów kosmicznych. Nawet biorąc pod uwagę rozwój technologiczny, jest mało prawdopodobne, aby w najbliższym czasie koszty lotu w kosmos były podobne do kosztów biletu lotniczego.

Winda mogłaby rozwiązać ten problem. Zmniejszyłaby ona koszt wysłania kilograma ładunku do $200. Załóżmy, że jej zbudowanie będzie kosztować 20 miliardów dolarów. To wszystko zwróci się po wysłaniu w przestrzeń kosmiczną miliona ton, czyli tak naprawdę środków na budowę dwóch stacji kosmicznych.

Jak miałaby wyglądać kosmiczna winda?

Kosmiczna winda składałaby się z czterech głównych kompozytów: liny, kotwicy, przeciwwagi oraz pojazdu wspinającego. Naukowcy są zgodni, że kotwica powinna znajdować się gdzieś na dnie morza. Na jego powierzchni byłaby stacja załadunkowa. Przeciwwaga, pełniąca jednocześnie funkcję stacji kosmicznej, znajdowałaby się na wysokości 36 000 km. Dla zobrazowania: między kotwicą, a przeciwwagą zmieściłyby się dwie planety wielkości Ziemi. Pojazd wspinałby się po linie.

Kosmiczna Winda - Czy jesteśmy w stanie ją zbudować?

Ciężko powiedzieć. Największym wyzwaniem jest lina. Musiałaby być lekka, tania i bardziej wytrzymała niż jakikolwiek znany nam dzisiaj materiał. Jest kilka obiecujących opcji jak grafen, lub diamentowe nanonici, ale nawet one mogą nie być wystarczająco silne. Lina musiałaby również być w stanie oprzeć się korozji atmosferycznej, promieniowaniu oraz uderzeniem mikrometeorytów.

Wyjechanie windą na szczyt zajmowałoby kilka dni. Jak napędzić pojazd? Będzie on potrzebował dużo energii. Czy musimy na nim zbudować miniaturową elektrownię jądrową? Czy też lepiej przekazywać mu energię znajdującym się na Ziemi bardzo silnym laserem? Skąd wziąć materiały aby stworzyć linę mającą 36 tysięcy kilometrów? I gdzie go zrobić? Na Ziemi, a potem wysłać w kosmos, czy na odwrót? Czy zbudowanie kopalni na planetoidzie mogłoby być odpowiedzią? Mówiąc wprost: jest jeszcze wiele technologicznych zagwozdek, które musimy rozwiązać.

Porozmawiajmy o ryzyku

Gdyby lina pękła nie skończyłoby się to dobrze. Gdyby uległa przerwaniu blisko kotwicy, przeciwwaga pociągnęłaby ją do góry i sprawiła, że winda poleci w kosmos. Natomiast gdyby lina pękła blisko przeciwwagi, spadłaby owijając się wokół Ziemi. Rozpędziłaby się do takiej prędkości, że jej koniec, uderzając w Ziemię, spowodowałby rozprysk odłamków, które wyleciałyby na orbitę. Według niektórych obliczeń ilość odłamków mogłaby nawet utworzyć nowy księżyc. Już teraz wystarczająco ciężko jest polecieć w kosmos. Gdybyśmy musieli jeszcze omijać odłamki latające wokół Ziemi, mogłoby to być niemożliwe. Gdybyśmy mieli zbudować kosmiczną windę, musielibyśmy zrobić to dobrze od razu.

Naukowcy są świadomi tych problemów, dlatego uważają, że najlepiej najpierw zbudować prototyp na księżycu. Jego grawitacja nie jest tak silna, jak ziemska, więc mniej wytrzymały, ale już istniejący materiał, jak kevlar, mógłby posłużyć za linę. Jednakże nawet biorąc pod uwagę wszystkie te wyzwania, korzyści z posiadania takiej windy byłyby dużo większe. Mógłby to być pierwszy krok byśmy rzeczywiście stali się międzygwiezdną cywilizacją.

Być może nigdy nie zbudujemy kosmicznej windy, ale próbując możemy się wiele nauczyć, a ponieważ dopiero niedawno zaczęliśmy odkrywać wszechświat, możemy snuć wielkie marzenia.