Connect
To Top

Kosmiczna winda, czyli jak pokonać atmosferę

Tematykę podróży kosmicznych poruszałem na MenWorld już wielokrotnie, zaś na tym felietonie temat na pewno się nie zakończy. Temat jest bowiem bardzo rozległy, a kosmos wciąż pozostaje miejscem kompletnie przez nas niezbadanym. Jesteśmy na początku bardzo długiej drogi i choć osiągnęliśmy już wiele, jeszcze więcej pozostało przed nami.

Podstawowym problemem występującym przy eksploracji kosmosu są pieniądze. Ponieważ priorytetowymi wydatkami są te obejmujące zdrowie, żywność czy inne podstawowe potrzeby, przeznaczanie dodatkowych funduszy na rzecz tak oderwaną od rzeczywistości, jak kosmos, zaczyna mijać się z celem. Z tym oderwaniem do rzeczywistości oczywiście ironizuję, bo w jednym z tekstów pisałem, dlaczego powinniśmy opuścić Ziemię najszybciej, jak się da. Nie jesteśmy jednak w stanie przeskoczyć pewnych etapów. Dlatego też, dopóki nie uporamy  się z najważniejszymi sprawami tu, na Ziemi, wizja podróży do gwiazd pozostanie wciąż tylko i wyłącznie wizją. Mimo to badacze i inżynierowie nie ustają w swoich dążeniach. Rakiety wielokrotnego użytku z sukcesem stworzone przez SpaceX pozwoliły znacząco obniżyć koszt wynoszenia wszystkiego na orbitę. Niemniej nadal są to niebotyczne góry pieniędzy.

Na stutysięczne piętro proszę

Jednym z pomysłów znacznego obniżenia kosztów wynoszenia na orbitę towarów, ludzi, a nawet pojazdów, jest koncepcja ocierająca się miejscami o czyste science-fiction. Kosmiczna winda, bo tak nazywa się owa koncepcja, jest niczym innym, jak obiektem działającym na zasadzie klasycznej windy. Różnica tkwi tylko w skali całego przedsięwzięcia, co niestety sprawia, że na obecną chwilę realizacja pomysłu pozostaje poza naszym zasięgiem.

Ale nie zrażajmy się tym, ponieważ istnieje całkiem spore prawdopodobieństwo, że taka winda kiedyś powstanie. Najważniejszą jej zaletą byłaby możliwość wyniesienia na orbitę towarów bez konieczności używania jakiegokolwiek silnika. Tradycyjna winda działa bowiem na zasadzie przeciwwagi. Kiedy chcemy jechać w górę, to z góry na dół zjeżdża ładunek odpowiednio ciężki tak, by powstała odpowiednia siłą wynosząca nas w górę. Ten bardzo prosty mechanizm zastosowany w znacznie większej skali umożliwiłby nie tylko wyniesienie na przykład rakiety na orbitę, ale jednocześnie nadałby jej ogromną prędkość. Wyliczenia pokazały, że kosmiczna winda umieszczona na orbicie geostacjonarnej (a więc około 35 tysięcy kilometrów nad równikiem) mogłaby rozpędzić pojazd tak, że ten doleciałby nawet do Saturna. I to wszystko bez nawet jednej kropli paliwa.

Widzicie już, dlaczego zrealizowanie tej koncepcji mogłoby być prawdziwą rewolucją? Drugi stopień rakiety Saturn V, jednej z najczęściej wykorzystywanych przez NASA rakiet, ważył prawie pięćset tysięcy kilogramów, z czego niemal 97% tej masy stanowiło paliwo. Wiadomo więc, że im cięższy pojazd, tym mocniejszych silników potrzeba. Im mocniejsze silniki, tym więcej paliwa. Im więcej paliwa, tym cięższy pojazd. I tak w kółko.

kosmiczna winda

Artystyczna wizja kosmicznej windy

Nie wszystko złoto

Kosmiczna winda, oprócz swoich iście futurystycznych zalet, posiada również sporo wad przeszkadzających w realizacji i działaniu. Nawet gdybyśmy w jakiś sposób zorganizowali fundusze, nie posiadamy na chwilę obecną materiałów, z których moglibyśmy zbudować linę takiej windy. Wspominałem, że obiekt musiałby być umieszczony na orbicie geostacjonarnej, a zatem lina musiałaby być długości co najmniej trzydziestu sześciu tysięcy kilometrów. W tej chwili nie posiadamy technologii umożliwiającej wytworzenie liny o takiej długości, która byłaby w stanie utrzymać swój własny ciężar, nie mówiąc już o dodatkowym obciążeniu. Nie chcę tutaj wchodzić w zawiłe ścieżki fizyki, ale dość powiedzieć, że obecne materiały są ponad dziesięciokrotnie słabsze niż ten, z którego powinna zostać wykonana lina. Oczywiście mówimy tu tylko o przypadku Ziemi, bo na obiektach z mniejszą grawitacją sytuacja wygląda znacznie korzystniej. Dla przykładu, na Marsie nawet teraz moglibyśmy zbudować windę, w której wykorzystalibyśmy włókno zrobione z czystego diamentu.

Jeśli jednak uporalibyśmy się z problemem funduszy i materiałów, na naszej drodze stanąć mogłyby inne obiekty poruszające się po orbitach. Widzieliście z pewnością jeden z tych obrazków obrazujących zaśmiecenie przestrzeni wokół naszej planety. Łatwo sobie wyobrazić, że tak delikatna konstrukcja, jak kosmiczna winda, potrzebowałaby idealnie czystej przestrzeni. Najdrobniejszy kawałek metalu mógłby bezpowrotnie zniszczyć linę, nie mówiąc już o utraceniu ładunku, czy, co gorsza, jakiejś załodze. Dlatego też konieczne byłoby nie tylko oczyszczenie tego kawałka kosmosu, ale również opracowanie jakiegoś systemu ostrzegania bądź neutralizowania różnych skał przybywających z dalszych części Układu Słonecznego. Do tego dochodzą warunki atmosferyczne, a także kwestie polityczne. Kosmiczna winda musiałaby być bowiem zrealizowana podobnie jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, a więc przy współpracy całego świata.

kosmiczna winda

Możliwości i przewidywania

Pewnym optymizmem napawać może wizja niedalekiej przyszłości, kiedy to do seryjnej produkcji wejdą tak zwane nanorurki węglowe, czyli puste w środku struktury zbudowane ze zwiniętego grafenu. Pierwsze kroki w rozwijaniu tej technologii zostały już poczynione. Ba, sama Polska miała stać się grafenowym mocarstwem. To pokazuje, że jesteśmy na dobrym tropie, zaś głównym wyzwaniem jest opracowanie sposobu pozwalającego na fabryczną produkcję takich materiałów. Postęp, jaki wtedy dokona się w elektrotechnice, nanotechnologii czy optyce, będzie wprost niewyobrażalny. Kosmiczna winda stanie się znacznie bliżej sfery realnej, aniżeli tej obecnej.

Poza tym kosmiczna winda pozwoliłaby na znacznie głębszą integrację społeczeństwa na Ziemi. Przy okazji Międzyplanetarnego Systemu Transportu SpaceX pisałem, że utworzenie kolonii pozaziemskiej mogłoby stać się swego rodzaju katalizatorem zmian. Zmian oczywiście na dobre. Po przejściu pewnego etapu ludzkość mogłaby zrozumieć, że wojny prowadzone między sobą są kompletnie bezcelowe, są marnowaniem czasu, pieniędzy i życia ludzi. Wszechświat oferuje nam znacznie więcej ciekawych wyzwań i tylko od nas zależy, czy zechcemy się ich podjąć.

More in Nauka

  • Samoświadomość robotów moralnym dylematem twórców

    Nieco ponad miesiąc temu pisałem na MenWorld o prawach robotyki Asimova i próbie ich odwzorowania we współczesnym świecie. W kontekście dzisiejszego...

    Tomek Woźniak24 marca 2017
  • Historia załogowych lotów na Księżyc

    Najciekawszym newsem astronomicznego świata była w tym tygodniu zapowiedź wysłania pod koniec przyszłego roku dwóch bogatych ochotników na wycieczkę dookoła Księżyca....

    Tomek Woźniak3 marca 2017
  • NASA odkryła niezwykły układ słoneczny

    W środę o godzinie 19:00 czasu polskiego miała miejsce specjalna konferencja NASA poświęcona nowemu odkryciu. Odkryciu na tyle ważnym i ciekawym,...

    Tomek Woźniak23 lutego 2017
  • Czy człowiek pochodzi od kosmitów?

    Dzisiejszy temat będzie nieco luźniejszy, tak więc potraktujcie go z dystansem i przymrużeniem oka. Od jakiegoś czasu po głowie chodzi mi...

    Tomek Woźniak20 lutego 2017
  • Era transhumanizmu nadchodzi wielkimi krokami

    Transhumanizm to, według Wikipedii, ruch intelektualny, kulturowy oraz polityczny postulujący możliwość i potrzebę (ale nie konieczność) wykorzystania nauki i techniki do...

    Tomek Woźniak10 lutego 2017
  • Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski już powstaje

    Człowiek, od kiedy pierwszy raz spojrzał w gwiazdy, zastanawia się, czym one właściwie są. Ludzka dusza żądna stałych przygód i wrażeń...

    Tomek Woźniak27 stycznia 2017
  • Prawa robotyki Asimova we współczesnym świecie

    Postęp technologiczny nieubłaganie przybliża nas do czasów, w których humanoidalne i autonomiczne maszyny będą żyły pośród nas. Rzeczywistość, w której wygląd...

    Tomek Woźniak20 stycznia 2017
  • Przestrzeń okołoziemska wreszcie zacznie być sprzątana

    Tajemnicą poliszynela jest, że człowiek niedostatecznie dba o swoje środowisko. Traktując swoją jedyną planetę jako śmietnik, szkodzi tak naprawdę głównie sobie....

    Tomek Woźniak6 stycznia 2017
  • Bliższa i dalsza przyszłość nauki

    Nowy Rok w wielu aspektach potrafi być symboliczną granicą oddzielającą przeszłość od przyszłości. Chociaż realnie nie zmienia się nic poza cyferką...

    Tomek Woźniak3 stycznia 2017