Ascensorul spaţial – o imagine SF pe cale să devină realitate

Ascensorul spaţial a părut, multă vreme, o utopie, o imagine desprinsă din filmele SF. De-a lungul timpului, scriitori, scenarişti, ingineri, specialişti în aeronautică şi-au imaginat în fel şi chip ascensorul spaţial, capabil să transporte oameni şi mărfuri de pe Terra în spaţiu sau care să elimine imensele pericole la care se expun astronauţii când pornesc în marea aventură a explorării Universului în navete spaţiale legate de imense rezervoare inflamabile, cărora li se pune foc.

Ceea ce multă vreme a fost doar un joc al imaginaţiei este pe cale să devină realitate. Există mai multe proiecte în derulare, legate de construirea unui ascensor spaţial, iar la finele anului 2018, în octombrie, o echipă de cercetători japonezi a lansat în spaţiu, în premieră, un ascensor spaţial miniatural, pentru a fi testată viabilitatea conceptului.

Ascensorul spaţial – proiecte, perspective ştiinţifice asupra conceptului

Primul care a gândit posibilitatea construirii unui ascensor spaţial a fost, la sfârşitul secolului al XIX-lea (în 1895), rusul Constantin Tsiolkovski, pionier al cosmonauticii. Acesta, făcând o comparaţie cu proba sportivă a aruncării cu ciocanul, imagina o situaţie în care Pământul ar fi ca un aruncător de ciocan gigantic, de pe un turn înalt precum Turnul Eiffel, care ar trimite cabina spaţială pe un cablu cu o lungine de 36 000 de kilometri, la capătul căruia s-ar afla o staţie spaţială care, prin masa sa, să poată menţine cablul tensionat. Astfel, cabinele ar putea circula în ambele sensuri şi să ajungă în siguranţă pe orbită şi pe Terra.

De ce ar trebui cablul să aibă 36 000 de kilometri? Pentru că, la această înălţime, există o orbită geostaţionară (GEO – Geostationary Earth Orbit), pe care sateliţii se rotesc cu aceeaşi viteză şi în acelaşi sens cu Terra. Un obiect plasat pe o orbită geostaţionară rămâne permanent deasupra aceluiaşi punct de pe Ecuator.

Conceptul de ascensor spaţial, numit atunci “turn orbital”(Orbital Tower) a fost popularizat în anii 1970, prin romanul “Fântâni de paradis”, de scriitorul, inventatorul şi ufologul britanic Arthur C. Clarke, medaliat pentru un sistem de comunicare prin sateliţi geostaţionari, cunoscut, mai ales, ca autor al cărţii ”Odiseea spaţială 2001”.

Ulterior, Brad Edwards, de la California Eureka Scientific Foundation, a descris şi el un model teoretic de ascensor spaţial, ale cărui componente ar fi, de asemenea, o navetă spaţială plasată pe o orbită geostaţionară, un cablu foarte subţire şi rezistent (nanotuburi de carbon, cu o lăţime de un metru şi groase cât o foaie de hârtie), în care energia de frânare să fie recuperată pentru a propulsa o a doua cabină, sistem în cazul căruia ascensorul spaţial ar ajunge până la o distanţă de 72 000 de kilometri. Dezavantajul, spunea Brad Edwards, ar fi constat în vulnerabilitatea la meteoriţi, aeronave sau alte dezastre naturale.

Începând cu 2005, anual, Spaceward Foundation, cu susţinerea NASA, a organizat si organizează un concurs în scopul de a-i stimula pe inventatori să conceapă un cablu din nanotubi, foarte rezistent, care să fie cel puţin de două ori mai bun şi mai rezistent decât cel mai bun cablu existent, recompensa fiind de două milioane de dolari. Până la momentul actual nimeni nu a venit cu vreun rezultat în acest sens.

Japonezii au lansat ascensorul cosmic miniatural – prima etapă până la marea realizare

În timp ce personalităţi ştiinţifice, fundaţii, laboratoare de cercetare din întreaga lume caută încă soluţii tehnice, în octombrie 2018, japonezii au lansat deja un ascensor cosmic miniatural, un prototip, prin care să verifice dacă felul în care l-au conceput este viabil şi făcând astfel un pas uriaş spre miraculoasa realizare. Un vis care, spun cercetătorii de la universitatea japoneză care s-a ocupat de proiect, împreună cu o companie de construcţii celebră, va deveni realitate până cel târziu anul 2050.

În momentul când proiectul se va concretiza nu ca experiment, ci ca fiind in totalitate functional, ascensorul cosmic va circula până la 96 000 de kilometri înălţime faţă de Terra, iar la 36 000 de kilometri se va afla pe o orbită geostaţionară, rotindu-se cu aceeaşi viteză cu a Pământului, o staţie spaţială, construită după modelul clasic şi pentru a cărei utilare se vor folosi zboruri cu rachete cosmice. Staţia de la 96 000 de kilometri va servi drept contrapondere pentru cablul care va ajunge pe Terra, în mare, la opt luni de la lansarea primei rachete. În formă finală, vor funcţiona opt cabine, iar pentru instalarea tuturor componentelor vor fi necesare 510 călătorii dus-întors. Platforma terestră va fi amplasată la 1000 de kilometri spre vest de Insulele Galapagos, o regiune apropiată de Ecuator şi relativ protejată de cicloni.

Prototipul lansat în octombrie 2018, din Centrul Spaţial Tanegashima, din Japonia, pentru ISS (Internaţional Space Station), unde a avut loc experimentul, a fost format din doi sateliţi de 10 centimetri fiecare, construiţi la Universitatea Shizuoka, conectaţi printr-un cablu de 10 metri. Odată ajunşi în spaţiul din jurul ISS, un container care acţionează ca un motor de ascensor, a fost mutat pe cablul care leagă cei doi sateliţi.

Ascensoarele, în varianta definitivă, vor fi construite de către Compania Obayashi şi costul lor estimat este de 100 000 de euro pentru un kilometru de cablu, după cum precizează un cercetător de la CNRS (Centrul naţional de Cercetare Ştiinţifică, din Franţa). Va fi vorba de şase capsule de formă ovală, cu o lungime de 18 metri şi 7,2 metri diametru, fiecare putând transporta 30 de persoane. Cu o viteză de 200 kilometri/h, drumul către orbita geostaţionară va dura 8 zile, cu un cost de transport care presupune câteva zeci de mii de Yeni japonezi pe kilogram de încărcătură.

Referitor la chestiunile tehnice, se pare că cea mai mare provocare este legată de calitatea cablului, de dimensiuni uriaşe, pe care să circule ascensorul spaţial, şi de stabilitatea acestuia, întins între Pământ şi cer, şi care trebuie să reziste la vânturi solare şi la alte condiţii extrem de dificile. Nanotuburile de carbon, de la ora actuală, măsoară doar câţiva centimetri, având într-adevăr calităţile necesare pentru a rezista la coroziune şi la radiaţii, traseul ascensorului spaţial traversând Centura Van Allen, o centură formată din particule de energie, care înconjoară Pământul.

O a doua variantă vizează propulsarea cabinei cu un fascicul laser. Dar cum japonezii sunt deja lideri în producţia de nanotuburi şi au promis că până în 2030 vor găsi soluţia tehnică pentru cablurile ascensorului cosmic, s-ar putea ca totul să se întâmple mult mai repede.

Echipa japoneză de cercetători lucrează şi la proiectul unei staţii spaţiale solare, care îi preocupă de multă vreme, pentru a face faţă nevoilor crescânde de energie şi în condiţiile în care sunt necesare măsuri urgente împotriva fenomenului încălzirii globale.

Masahiro Nohmi, unul dintre membrii echipei de cercetători, preciza, într-un interviu, că toţi cei implicaţi în proiect sunt foarte încrezători şi entuziaşti, că mai sunt multe lucruri de pus la punct, în special cele legate de rezistenţa cablului, de protecţia faţă de diverse obiecte cosmice şi terestre, de costuri, dar că, în momentul în care ascensorul cosmic va fi funcţional, se va deschide o nouă eră în cercetarea lumii de deasupra noastră.

A zbura dincolo de nori, mai sus decât orice avion, să atingi stratosfera, să vezi spectacolul grandios al Universului, să priveşti curbura Terrei în întunericul interstelar este unul dintre cele mai îndrăzneţe visuri ale omului. Astfel de lucruri, acum, sunt posibile doar pentru astronauţii aflaţi în misiuni spaţiale.

Pe de altă parte, două societăţi americane – Virgin Galactic şi Blue Origin – lucrează intens pentru proiecte de turism spaţial, dar acestea vor fi accesibile doar pentru o elită care dispune de resursele financiare necesare. Ascensorul spaţial vizează şi costuri accesibile pentru o asemenea aventură.

Subiectul ascensorului spaţial a devenit atât de incitant încât deja au apărut şi alte variante, precum cel al unui ascensor lunar, amplasarea unei staţii spaţiale pentru ascensor pe Lună fiind mai uşoară, având costuri mai mici, iar materialul potrivit pentru cabluri existând deja. S-ar putea instala astfel, pe Lună, uzine pentru exploatarea resurselor şi producerea de combustibil pentru misiuni spaţiale care vizează spaţii îndepărtate.

Utopie a părut zborul omului în cosmos, până când cosmonautul sovietic Iuri Gagarin, în 1961, a stat în spaţiu o oră şi 48 de minute, utopie a părut şi zborul pe Lună, până când Neil Armstrong a devenit primul om care a păşit pe Lună, utopie a fost şi posibilitatea ca vreodată o sondă spaţială construită de om să intre în spaţiul interstelar, depăşind heliosfera, până când misiunea Voyager a reuşit acest lucru, toate acestea petrecându-se în mai puţin de o jumătate de secol. Într-un astfel de ritm al avansului tehnologic, cu siguranţă nu mai va mai trece mult timp până când ascensorul spaţial va fi o certitudine.