آسانسورهایی تا فضا| نزدیک به تحقق رویای آرتور سی. کلارک

خبرگزاری آنا- هدا عربشاهی: سال ۱۹۷۹ آرتور سی. کلارک، نویسنده و مخترع انگلیسی در رمان علمی‌تخیلی چشمه‌های بهشت، کابل کربنی بسیار خاصی را تصور کرد که ماهواره‌ای را به زمین متصل می‌کند. تصوری که می‌تواند در قالب بالابرهایی از جنس نانولوله‌های کربنی یا نانولوله‌های گرافنی تحقق یابد.

درحقیقت سال‌ها است که انسان آرزوی رسیدن به فضا را با آسانسور داشته است و این فقط رویایی تجسم‌شده در داستان‌های علمی‌تخیلی نیست بلکه اولین پروژه ساخت بالابری برای رسیدن به آسمان به اواخر قرن نوزدهم و به سال ۱۸۹۴ بازمی‌گردد، زمانی که فیزیکدان و دانشمند روس کنستانتین تسیولکوفسکی، در مقاله‌ باعنوان رویاهای زمین و آسمان، از برج ایفل الهام گرفت تا سازه مشابهی را تصور کند که قادر است به مرز مدار زمین‌ایستا برسد. سال ۱۹۵۷، دانشمند شوروی، یوری آرتسوتانوف، سپس در سال ۱۹۹۹ دیوید اسمیترمن از ناسا و دانشمند آمریکایی بردلی ادواردز، ساخت نواری به نازکی کاغذ و طول ۱۰۰هزار کیلومتر را برای مقاومت در برابر برخورد با شهاب‌سنگ‌ها پیشنهاد دادند که می‌توانست راهی به‌سوی توسعه آسانسورهای فضایی هم باشد. 

بیشتر بخوانید

جهان در علم و فناوری آینده ۱۵؛

زندگی تا ۱۲۰ سالگی| فناوری‌هایی که امید به زندگی را افزایش می‌دهند

بالابری از استوا تا مدار زمین‌ایستا 

سال ۲۰۲۳ جردن ویلیام هیوز، معمار اهل انگلستان، طرح مفهومی بالابر فضایی جدیدی به نام آسِنسیو را ارائه کرد و این طرح مفهومی برنده جایزه ۱۰هزار یورویی برای معماری و نوآوری فضایی از بنیاد ژاک روژری در پاریس شد. 

هیوز درباره این طرح می‌گوید: «این پروژه‌ای بسیار پرهزینه و بسیار بلندپروازانه خواهد بود و من انتظار ندارم که در ۱۰ سال آینده ساخته شود. اما تقریباً مطمئن‌ام که دیر یا زود ساخته خواهد شد. ویژگی‌های اصلی آسنسیو، تحرک، سبکی و مزایای ایمنی است که در آسانسورهای فضایی آینده اساسی خواهد بود. شاید امروز کمی تخیلی به‌نظر برسد اما این اتفاق رخ خواهد داد، زیرا تنها راهی است که برای انجام سفرها و اکتشاف‌های فضایی واقعا کارساز خواهد بود.» درواقع، این بالابر آینده‌نگرانه هدف جایگزین موشک‌هایی است که از نظر هیوز ناکارآمد، گران‌قیمت و برای محیط‌زیست مضر هستند. 

طی سال‌ها، پروژه‌های مختلفی برای ایجاد آسانسورهای فضایی توسعه یافته است. اما همه آنها ویژگی‌های مشترکی داشته‌اند. به‌عنوان‌مثال، برخلاف آسانسورهای سنتی، کابل در آسانسورهای فضایی نمی‌تواند کابین را بکشد و حتی وزنه تعادل که برای متعادل‌کردن بار معمولاً در جهت مخالف کابین حرکت می‌کند، درمورد آسانسور فضایی باید در انتهای بالای کابل فراتر از مدار زمین‌ایستا در فاصله ۳۵هزارو۸۷۶ کیلومتری قرار گیرد. فقط از این‌طریق نیروی گریز از مرکز آن قادر به غلبه بر جاذبه خواهد بود. همچنین کابل آسانسور فضایی برای اطمینان از حداکثر استحکام و محکم نگه‌داشتن سیم باید از نزدیکی استوا شروع شود. 

هیگز آسانسوری را تصور می‌کند که به ایستگاهی فضایی در آن سوی مدار زمین‌ایستا لنگر انداخته و با کابلی از جو عبور می‌کند تا به سکوی پرتاب دریایی متحرکی متصل شود. سپس این سکوی دریایی برای اتصال به کابل و ارسال محموله و مسافران به فضا، در اقیانوس‌های زمین حرکت می‌کند. ازاین‌رو می‌توان گفت که طراحی هیوز متمایز از طرح‌هایی است که تاکنون از آسانسورهای فضایی ارائه شده است. هرچند این پروژه نگاه به آینده دارد اما ناسا پیشتر فهرستی از پنج فناوری کلیدی برای توسعه آینده آسانسور فضایی تهیه کرده است.

اولین مشکلی که حتی هیوز نتوانسته آن را حل کند، این است که برای ساختن کابل و برج پرتاب، به مواد خاصی از فناوری نانو برای‌مثال نانولوله‌های کربنی نیاز است. همچنین باید نحوه ساخت و کنترل کابل آسانسور فضایی را در نظر گرفت و باید برجی ساخت که به اندازه کافی بلند باشد تا به مدار زمین‌ایستا برسد. مهم‌تر آنکه برای دستیابی به چنین آسانسوری هنوز به پیشرفت در مطالعات پیشرانه‌های الکترومغناطیسی، به‌عنوان‌مثال شناور مغناطیسی، و سرمایه‌گذاری‌های جدید در زیرساخت‌های فضایی و توسعه صنعت و اقتصاد فضایی نیاز است.  

بیشتر بخوانید

جهان در علم و فناوری آینده ۱۳؛

کاربردهای بالقوه بازخورد لمسی| انتقال حس مجازی به تجربه‌ای واقعی

گرافن چاره کار است؟ 

درست ۲۰ سال پیش در چنین روزهایی، در ۲۲ اکتبر ۲۰۰۴، آندره گایم و کنستانتین نووسلف از دانشگاه منچستر انگلستان در پژوهشی که نتایج آن در نشریه تخصصی ساینس منتشر شد از ساخت شکل جدیدی از کربن خبر دادند که ماده دو بعدی گرافن نام گرفت. اختراعی که توانست جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۰ را برای آنها به ارمغان آورد. امروزه بعد از گذشت دو دهه از توسعه گرافن، بسیاری از دانشمندان معتقدند که رویای آسانسورهای فضایی می‌تواند با الیافی که از نانولوله‌های کربنی گرافنی ساخته می‌شوند تحقق یابد. زیرا این ماده منحصربه‌فرد ۲۰۰ برابر محکم‌تر از فولاد است اما بسیار ارتجاعی است و خاصیت کشسانی فوق‌العاده‌ای دارد.

به‌لطف مقاومت بالای گرافن امکان ایجاد کابلی فراهم می‌شود که انتقال بارهای مفید و افراد را به یک ایستگاه فضایی مدارگرد تضمین می‌کند و در مقایسه با جابه‌جایی بار و انسان با فضاپیماها و موشک‌ها بسیار به‌صرفه است. یکی دیگر از مزایای آسانسور فضایی گرافنی تاثیر کمتر آن بر محیط است. در‌واقع، یک‌بار پرتاب موشک پیشرانش می‌تواند تا ۳۰۰ تن دی‌اکسیدکربن در لایه‌های مختلف جو آزاد کند.  

فناوری غیرممکن؟ 

اکتبر سال ۲۰۱۵ ایلان ماسک بنیانگذار شرکت اسپیس‌ایکس در کنفرانسی در موسسه فناوری ماساچوست (ام‌آی‌تی) در بوستون، درباره آسانسوری که قادر به انتقال مواد و افراد به فراسوی جو است گفت: «بسیار پیچیده است و من فکر نمی‌کنم انجامش واقع‌بینانه باشد، اما اگر کسی بتواند به من ثابت کند که اشتباه می‌کنم، فوق‌العاده خواهد بود.»  

۹ سال پس‌از سخنان ماسک، استفن کوهن، استاد فیزیک در کالج وانیر و نویسنده کتاب جدید «دریافت فیزیک: قوانین طبیعت به‌عنوان راهنمای زندگی» در سپتامبر ۲۰۲۴ اطمینان داد که این پیچیدگی بیشتر درباره یافتن بودجه کافی و کسی است که مایل به سرمایه‌گذاری در این پروژه باشد. کوهن که سال ۲۰۰۴ با مدرک کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک با پایان‌نامه‌ای در مورد آسانسور فضایی از دانشگاه مک‌گیل فارغ‌التحصیل شد در سال ۲۰۲۲ یکی از مقالات او درباره آسانسورهای فضایی در ۱۰ رتبه برتر سالانه در Science America قرار گرفت و علاقه دوباره به این فناوری را بیدار کرد. کوهن برخلاف ماسک معتقد است که امروز، ما بسیار نزدیک هستیم که این امکان را به واقعیت تبدیل کنیم.