NOVE TEHNOLOGIJE
Razvoj svemirskog lifta
Lift ka zvezdama
Dragan KOSOVAC
1. avgust 2020.

Tokom kraćeg perioda relativne stagnacije, proteklih nekoliko godina svedoci smo novog skoka unapred u istraživanju svemira, pre svega, zahvaljujući naporima kompanije SpaceX koja nastoji da lansiranje tereta u Zemljinu orbitu učini što isplativijim (SK 4/2018). Lakoća transporta materijala u orbitu i njegova isplativost primarne su prepreke u značajnijem istraživanju kosmičkih prostranstava. Evolucija aktuelnih raketnih sistema za lansiranje budi optimizam i oni će zasigurno biti dovoljni za misije tokom sledećih nekoliko decenija, koje bi trebalo da dovedu do uspostavljanja trajnih baza na Mesecu, a možda čak i na Marsu. Ipak, u srcima naučnika željnih da se otisnu u kosmička prostranstva ostaje „sveti gral” orbitalnog transporta - svemirski lift!

Svemirski lift smanjio bi cenu transporta materijala u Zemljinu orbitu više od stotinu puta

Kakav lift?

Ukoliko se do sada niste sreli sa konceptom svemirskog lifta, spremite se za priču o nesvakidašnjim skokovima inovativnosti. Naime, davne 1895. godine, Konstantin Ciolkovski, jedan od očeva moderne kosmonautike i raketne nauke, prilikom posete Parizu zagledao se u (tada) nedavno podignut Ajfelov toranj i došao na fantastičnu ideju - stvaranje vretenaste strukture slične Ajfelovom tornju, ali mnogo većih dimenzija, koja bi omogućila transport materijala u geostacionarnu orbitu. Da bi lift mogao da funkcioniše, morao bi da bude postavljen tačno na ekvator, kako bi energija centrifugalne sile Zemljine rotacije mogla da se optimalno iskoristi za podizanje tereta u orbitu. Svemirski lift je predstavljao samo jednu od ideja o orbitalnom transportu o kojima je Ciolkovski teoretisao i njegov rad na polju raketa će se kasnije pokazati od neprocenjive koristi pri konstrukciji sistema koji se koriste i danas. Ipak, ideja o stvaranju masivne građevine koja će da omogući podizanje tereta u orbitalne visine postala je nešto čemu su se tokom decenija vraćali, kako naučnici, tako i autori naučne fantastike.

Ukoliko ste među brojnim ljudima koji se pitaju zašto gubiti vreme na teoretski sistem kada rakete već više od pola veka funkcionišu sasvim dobro, odgovor je, naravno, u isplativosti. Pre pola veka, cena podizanja kilograma tereta u orbitu iznosila je oko 100 hiljada dolara. Pre četrnaest godina, kompanija SpaceX je raketom Falcon 1 spustila taj trošak na ispod 10 hiljada dolara po kilogramu, a Falcon 9 je pre tri godine snizio ovu cenu na samo 1891 dolar za podizanje jednog kilograma u nisku Zemljinu orbitu, a ona će se dodatno sniziti kada lansiranje raketa Falcon Heavy i kasnije Starship postane učestalo, kao što je to danas slučaj sa Falconom 9. Ipak, jedino svemirski lift može da spusti ovu cenu na jednocifrene vrednosti po kilogramu, a upravo to je neophodno da se u orbitu podigne neophodan broj ljudi i količina materijala za značajno širenje ljudske delatnosti po Sunčevom sistemu.

Problem sa svemirskim liftom, kako ga je Ciolkovski zamislio po uzoru na Ajfelovu kulu, je u tome što izgradnja građevine čiji vrh je u geostacionarnoj orbiti na visini od skoro 36 hiljada kilometara nije moguća od materijala koji su trenutno poznati i dostupni. Ciolkovski je lift zamislio kao tradicionalnu strukturu, koja se u građevini još naziva i kompresionom, jer sva težina vrši pritisak na materijal ispod sebe. Čak i kada bi postojao materijal sposoban da podnese toliku težinu - baza takvog tornja imala bi kosmičke dimenzije.

Razvoj ideje

Pored svih računica i podataka koji su opovrgavali mogućnost konstrukcije svemirskog lifta, naučnici su prosto odbijali da napuste taj koncept. Sredinom dvadesetog veka, nađeno je bolje teoretsko rešenje - lift bi trebalo da bude takozvana zatezna (tenzilna) struktura, odnosno, da se sastoji od masivnog satelita u geostacionarnoj orbiti sa koga se ka površini zemlje spušta ogroman kabl, a uz pomoć kog se obavlja podizanje tereta ka orbiti. Ruski inženjer Juri Arcutanov postavio je 1959. godine matematičke osnove ovakvog dizajna u okviru kog se predviđa kabl koji se od najdeblje tačke u orbiti neprestano stanjuje do najmanjeg prečnika na površini Zemlje, a sve to u cilju smanjivanja njegove ukupne težine i opterećenja. Nažalost, ni to rešenje nije povećalo šansu da svemirski lift pređe iz teorije u stvarnost, jer fizička svojstva dostupnih materijala jednostavno nisu na potrebnom nivou. Dizajn svemirskog lifta koji je predložila grupa američkih naučnika 1966. godine sadržao je napomenu da je za konstrukciju ovog kabla neophodan materijal bar dvostruko veće čvrstine od tada najpoznatijih kandidata, kao što su grafit, kvarc i dijamant.

Godine 1975, Amerikanac Džeroum Pirson dodatno je razvio koncept višestruko produžavajući dužinu kabla (na oko 144 hiljada kilometara) i dodajući veliki protivteg na njegovom kraju. Na taj način bi centar mase celog lifta i dalje bio fiksiranoj geostacionarnoj orbiti koju su predviđale prethodno dizajnirane varijante, ali bi se kompenzovao uticaj atmosferskih uslova i gravitacije Meseca na teret koji se transportuje u orbitu. Pirsonov dizajn znatno je povećao količinu materijala neophodnog da se konstruiše svemirski lift (koji se meri hiljadama raketnih lansiranja), pa je autor kao opciono rešenje predložio korišćenje materijala koji je već u svemiru - sa Meseca ili asteroida. Krajem sedamdesetih godina, slavni pisac naučne fantastike, Artur Klark, značajno doprinosi popularizaciji koncepta svemirskog lifta romanom „Rajski vodoskoci”, čija tema je upravo izgradnja ove kolosalne građevine na Zemlji, ali tek u 22. veku.

Devedesete godine prošlog veka vratile su diskusije o svemirskom liftu pod svetla javnosti, zahvaljujući pronalasku koji je konačno obećavao rešenje problema sa materijalom od kog bi ova struktura mogla da se izgradi - ugljenične nanocevčice (SK 5/2010). Ove mikroskopski male cevi, čije zidove čine atomi ugljenika, omogućavaju stvaranje materijala koji je stotinama, pa čak i hiljadama puta čvršći od čelika, a šest puta je lakši. NASA je upravo zbog tog izuma u svom najvećem centru (Marshall Space Flight Center u Hantsvilu u Alabami) pokrenula radnu grupu za razvoj projekta izgradnje svemirskog lifta. Tako je 2000. godine predložena nova modifikacija postojećeg teoretskog modela - kabl svemirskog lifta trebalo bi da bude veoma dugačka traka, a ne uže kružnog preseka. Razlog za ovu modifikaciju je dvostruk. Sa jedne je jednostavnija konstrukcija „kabina” koje bi putovale uz traku, a drugi je povećana otpornost na potencijalne udare meteorita ili svemirskog otpada koji kruži u orbiti. Sem toga, određeno je da bi idealno mesto za „usidrenje” svemirskog lifta bilo negde u regionu zapadnog Pacifika (na ekvatoru, naravno) kako bi se izbegao uticaj ekstremnih vremenskih uslova. Takođe, ta baza bi mogla da bude potpuno pokretna, pa se za optimalan dizajn trenutno uzima platforma koja slobodno pluta na površini okeana.

Od 2005. godine naovamo, brojne fondacije (kao što je X Prize) u redovnim ciklusima organizuju nagradne konkurse čiji cilj je da motivišu timove naučnika iz celog sveta da nastave sa razvojem ideja i patenata neophodnih da se svemirski lift pretvori u stvarnost. Neprestano se dešavaju mali, ali značajni pomaci na razvoju potrebne infrastrukture za početak izgradnje. Već postoje razrađeni planovi za sisteme koji bi se uspinjali po kablu lifta, bilo da se radi o putničkim kabinama za tridesetak ljudi ili samonavodećim robotima koji uz lift transportuju teret. Čak je obavljeno i nekoliko značajnih testova, od onih u atmosferi sa trakama od određenih dostupnijih materijala (kao što su kevlar i kompoziti zasnovani na ugljeničnim vlaknima), do testova u orbiti - projekat STARS-Me sa Univerziteta Šizouka u Japanu poslao je u orbitu test model sa dva mala CubeSata, povezana trakom. Ipak, napredak tokom protekle decenije nije imao očekivane razmere - zato što je izostao očekivani napredak u razvoju materijala. Naime, ugljenične nanocevčice, prvi put sintetisane početkom devedesetih godina prošlog veka, još uvek ne mogu da se proizvedu serijski u odgovarajućem stepenu kvaliteta i neophodnoj dužini pojedinačne cevčice. U međuvremenu je razvijen grafen (SK 6/2012), „tkanina” debljine samo jednog atoma ugljenika. Grafen bi u sprezi sa nanocevčicama mogao da dovede do stvaranja još čvršćeg kompozita, nego što su ova dva super-materijala sami za sebe. Nažalost, grafen je, kao i nanocevčice, još uvek daleko od potrebnog stepena masovne proizvodnje, nivoa kvaliteta i veličine.

Budućnost

Prošle godine, Međunarodna akademija astronautike (IAA, International Academy of Astronautics) objavila je studiju „Put do ere svemirskog lifta” („Road to the Space Elevator Era”), detaljnu analizu toga koliko je aktuelni svetski nivo nauke, tehnologije i ekonomije pripremljen za početak izgradnje svemirskog lifta. Ova nezavisna međunarodna organizacija i njeni stručnjaci došli su do zaključka da je konstrukcija svemirskog lifta tehnički izvodljiva i da će ovaj projekat biti sproveden u delo relativno brzo, ali ne pre nego što se razvije industrijska proizvodnja velikih listova grafena. Dok ne bude moguća proizvodnja kablova neophodne čvrstine, nema razloga za početak bilo kakvog planiranja.

Kada se steknu uslovi za početak konstrukcije svemirskog lifta, biće zanimljivo pratiti razvoj događaja, što za poklonike istraživanja kosmosa i tehnofile, što za sve one koji prate geopolitičku situaciju. Naime, postavlja se pitanje da li će izgradnja svemirskog lifta biti zajednički projekat međunarodne zajednice ili ćemo ponovo biti svedoci novog poglavlja u svemirskoj trci. Ovaj put je potpuno moguće da ta trka uopšte ne bude između pojedinih zemalja, nego privatnih korporacija koje će, svakako, želeti da u međunarodnim vodama zapadnog Pacifika, oko ekvatora, postave sopstvenu plutajuću baznu stanicu za svemirski lift. Zašto? Zato što će onaj ko kontroliše svemirski lift imati ogromnu prednost pri naknadnom širenju u kosmos, potencijalno do tačke preuzimanja potpune kontrole nad aktivnostima u svemiru. Te aktivnosti se ne odnose samo na istraživanje, već i na izgradnju baza na Mesecu i Marsu, kao i na potencijalnu ekstrakciju vrednih i retkih metala iz asteroida koji plutaju u velikom asteroidnom pojasu između Marsa i Jupitera (a koji bi dalje ubrzali tehnički razvoj onom ko može da ih koristi).

Svemirski lift trenutno lebdi tik van domašaja ruke svih strana zainteresovanih za njegovu izgradnju. Sva teorija i planovi su postavljeni, čak postoji i materijal neophodan za njegovu izgradnju, ali ga nema u dovoljnim količinama i u dovoljnom stepenu kvaliteta. Zbog toga, da bi se dobio odgovor na pitanja kada će i ko početi sa izgradnjom svemirskog lifta, treba obratiti pažnju na to ko podržava timove za razvoj grafena i ugljeničnih nanocevčica i ulaže u proizvodna postrojenja ovih materijala. Ti ljudi imaju ambicioznije kosmičke planove i od Ilona Maska.


SLEDEĆI TEKST
Najčitanije
Igre
Telefoni
Hardver
Softver
Nauka
Aktuelno štampano izdanje
JUN 2021
Kriptovalute
Trese se kripto-gora
Za nama je neverovatnih godinu i po dana u svetu kriptovaluta. Ne samo da je u pomenutom periodu zabeležen fantastičan rast na...
Sapphire Nitro+ AMD Radeon RX 6700 XT Gaming OC
Iskopavanje safira
Novi Radeoni, sa oznakom RX 6700 XT deklarativno su pronašli svoje mesto među suparničkim modelima GeForce RTX 3060 Ti i RTX ...
Gigabyte Aero 15 XC
Ne postoji pitanje isplativosti
U prošlom broju predstavili smo vam prvi Gigabyteov laptop na našem tržištu, svrstan pod gejmerski brend Aorus. Sa dosta sli...
Xiaomi Mi 11 Ultra
Kalif umesto kalifa
Mi 11 Ultra je odličan izbor za napredne korisnike koji se u video-produkciji često oslanjaju na telefon
Asus Zenfone 8
Kompaktno ubitačan
Bez obzira na male dimenzije, Asus Zenfone 8 ne pravi kompromise sa sistemskom konfiguracijom
Google Charts • FusionCharts • Highcharts • Chart.js • Datawrapper
Alatke za vizuelizaciju podataka
Većina developera navikla je da gleda u crnu pozadinu sa šarenim slovima. Hiljade linija kôda u jednom dokumentu, često pode...
Projekat Earth 300
Nuklearna brod-laboratorija
Platforma za podršku istraživanjima i saradnji između naučnika u vidu ploveće laboratorije čije naučne mogućnosti su dan...
Resident Evil Village
Pre tri godine, Resident Evil 7: Biohazard dao je olujni vetar u leđa ovoj legendarnoj horor franšizi, koja je posrtala nakon ...
Subnautica: Below Zero
Nakon više od dve godine razvojnog mutiranja u early access programima na Epicu i Steamu, Subnautica: Below Zero konačno je sp...
Biomutant
Najveće visokoprofilno razočaranje u 2021. godini je pred nama. Biomutant, igra koja je godinama odašiljala poruku da će bit...
ver.1.22474487139...
NieR Replicant  
Lud čovek taj Joko Taro, ekscentričan štaviše. U javnosti je uvek sa maskom na glavi, napisao je nekoliko mangi, predstava, ...
© 2021 Svet kompjutera. Sva prava zadrzana.
Novi broj - Arhiva - Forum - O nama