Mākslinieka ilustrācija masveida kosmosa liftu pārvadāšanas sistēmai. Nākamās tehnoloģijas versijas kādu dienu varētu sevi labot.
(Attēls: © Japānas kosmosa liftu asociācija)
Kosmosa liftus, lai pārceltu pasažierus un kravas uz orbītu un no tās, varētu uzbūvēt, izmantojot esošos materiālus, ja tehnoloģija ņem iedvesmu no bioloģijas, lai sevi nostiprinātu, kad tas ir nepieciešams, atklāts jauns pētījums.
Teorētiski kosmosa lifts sastāv no kabeļa vai kabeļu saišķa, kas sniedzas tūkstošiem jūdžu līdz pretsvaram kosmosā. Zemes rotācijas dēļ kabelis būs saspringts, un alpīnisma transportlīdzekļi vilciena ātrumā piekabinātu kabeli augšup un lejup.
Brauciens ar kosmosa liftu, iespējams, prasīs dienas. Tomēr, tiklīdz ir uzbūvēts kosmosa lifts, ceļojums uz kosmosu, izmantojot tehnoloģiju, varētu būt daudz lētāks un drošāks nekā ar raķeti. Kosmosa liftu tehnoloģija tagad tiek pārbaudīta reālajā dzīvē Japānas eksperimentā STARS-Me (īss saikne ar kosmosa piesietajiem autonomajiem robotizētajiem satelīta un mini liftiem), kas ieradās Starptautiskajā kosmosa stacijā 27. septembrī uz Japānas robotizētā kravas kosmosa kuģa HTV-7. .
Kabeļtelevīzijai līdzīgā lifta kosmosā ideja aizsākusies 1895. gada "domu eksperimentā" no Krievijas kosmosa pioniera Konstantīna Tsiolkovska. Kopš tā laika šādas "megastruktūras" bieži ir parādījušās zinātniskajā fantastikā. Kosmosa liftu izveidē galvenā problēma ir pietiekami spēcīga kabeļa izbūve, lai izturētu ārkārtas spēkus, ar kuriem tas varētu saskarties. ['Debesu pīlārs': kosmosa lifta jautājumi un atbildes ar autoru Viljamu Forstšenu]
Dabiska izvēle kosmosa elevatora kabeļa konstruēšanai ir oglekļa caurules, kuru platums ir tikai nanometri vai miljardās daļas. Iepriekšējie pētījumi ir atklājuši, ka šādas oglekļa nanocaurules var izrādīties 100 reizes spēcīgākas nekā tērauds ar vienu sesto daļu svara.
Tomēr šobrīd zinātnieki var izgatavot oglekļa nanocaurules, kuru garums nepārsniedz 55 centimetrus. Viena alternatīva ir kompozītmateriālu izmantošana ar oglekļa nanocaurulēm, taču tās pašas par sevi nav pietiekami izturīgas.
Tagad pētnieki ir ierosinājuši, ka iedvesmas iegūšana no bioloģijas var palīdzēt inženieriem būvēt kosmosa liftus, izmantojot esošos materiālus. "Cerams, ka tas iedvesmos kādu mēģināt uzbūvēt kosmosa liftu," Space.com pastāstīja pētījuma līdzautors Šons Suns, Baltimoras Džona Hopkinsa universitātes mehānikas inženieris.
Bio-lifta iedvesma
Zinātnieki atzīmēja, ka tad, kad inženieri projektē konstrukcijas, viņi bieži prasa, lai materiāli šīm konstrukcijām darbotos tikai uz pusi no to maksimālās stiepes izturības vai mazāku par to. Šis kritērijs ierobežo konstrukciju sabrukšanas iespējas, jo dod tām rīcības brīvību rīkoties ar materiāla izturības izmaiņām vai neparedzētiem apstākļiem. [Vai mēs kādreiz pārtrauksim izmantot raķetes, lai sasniegtu kosmosu?]
Turpretī cilvēkiem Ahileja cīpsla parasti iztur mehāniskos spriegumus, kas ir ļoti tuvu tai
maksimālā stiepes izturība. Bioloģija var virzīt materiālus līdz to robežai nepārtrauktu remonta mehānismu dēļ, sacīja pētnieki.
"Ar pašremontēšanu inženierbūves var projektēt atšķirīgi un izturīgāk," sacīja Saule.
Piemēram, motors, kas dzen pātagai līdzīgu flagellu, kuru daudzas baktērijas izmanto piedziņai, "griežas ar ātrumu ap 10 000 apgriezieniem minūtē [apgriezieni minūtē], bet tas arī aktīvi atjauno un apgriež visas tās sastāvdaļas minūšu laika skalā". Saule teica. "Tas ir tāpat, kā jūs braucat pa ceļu ar ātrumu 160 jūdzes stundā, paņemot motorus un transmisiju, lai tos aizstātu!"
Pētnieki izstrādāja matemātisku sistēmu, lai analizētu, cik ilgi kosmosa lifts varētu kalpot, ja tā piesiešanas daļas nejauši pieredzētu plīsumu, bet megakonstrukcijai būtu pašsalabošanās.
mehānisms. Pētnieki atklāja, ka ļoti uzticams kosmosa lifts ir iespējams, izmantojot pašlaik esošos materiālus, ja tas tika mēreni remontēts, piemēram, no robotiem.
Piemēram, ņemot vērā komerciālo sintētisko šķiedru, kas pazīstama kā M5, "ir iespējama piesiešana, kuras masa ir 4 miljardi tonnu," sacīja Suns. "Tas ir apmēram 10 000 reizes lielāks par [pasaules] augstākās ēkas Burdža Khalifa masu. Reālāk šo darbu veiks kaut kas līdzīgs oglekļa-nanocauruļu kompozītmateriālam."
Saule un pētījuma vadošais autors, Džons Hopkinsa universitātes doktorants Dan Popescu trešdien (17. oktobrī) Karaliskās biedrības saskarnes žurnālā detalizēja savus atklājumus.
