Japan tvrdi kako može da izgradi prvi svemirski lift do 2050. godine. Da li je čuvena zamisao Artura Klarka i dalje samo naučna fantastika?
Tekst: Ivana Horvat
Šira javnost je prvi put imala priliku da se upozna sa konceptom svemirskog lifta iz naučnofantastičnog romana „Rajski vodoskoci“ ser Artura Klarka, jednog od najvećih pisaca i vizionara 20. veka. Lift koji bi nas vodio desetinama kilometara visoko iznad površine Zemlje, bez upotrebe letelica, zaista deluje kao fantastičan plod piščeve mašte.
Međutim, ova ideja i te kako ima svoje naučno uporište. Japanska firma Obajaši je nedavno objavila da planira izgradnju svemirskog lifta do 2050. godine. Prema njihovoj ideji, lift će voditi do novoizgrađene svemirske stanice na visini od 96.000 kilometara, a put do nje će trajati sedam dana.
Japanska naučna zajednica vrlo vredno radi na unapređivanju nanotehnologija, pogotovo ugljeničnih nanocevi, i smatraju da će prve dugačke trake sačinjene od ovog materijala imati do 2030. godine.
Moderni koncept svemirskog lifta prvi je razradio ruski naučnik Jurij Arsutanov, početkom šezdesetih godina prošlog veka. Dugi niz godina ideja je zauzimala značajno mesto u naučnoj zajednici, ali i u naučnofantastičnoj literaturi.
Kako postaviti svemisrki lift?
NASA je finansirala razvijanje koncepta svemirskog lifta u okviru Instituta za napredne koncepte, čiji je osnovni cilj razvijanje dalekosežnih ideja koje bi unapredile aeronautičke poduhavte. Ubrzanim razvojem nanotehnologija, početkom devedesetih godina prošlog veka, koncept svemirskog lifta se polako primiče naučnoj stvarnosti.
Za izgradnju jednog ovakvog lifta, neophodna je traka duga oko 100.000 kilometara, planeta Zemlja i masivni kontrateg. Traka, široka svega nekoliko centimetara, s jedne strane bi bila povezana sa Zemljom na ekvatoru, a s druge strane bi bila zakačena za veštački satelit koji bi imao ulogu kontratega.
Kontrateg i platforma, za koju bi traka bila zakačena na Zemlji, čine sistem koji je neophodno učiniti stabilnim, tako da bi lift sve vreme bio u jednoj vertikalnoj liniji iznad površine Zemlje tokom njene rotacije i obezbedio neometani transport tereta.
Satelit bi se nalazio na visini koja bi prevazilazila geostacionarnu orbitu Zemlje – zamišljenu orbitu na kojoj je telima potrebno tačno 24 časa da jednom naprave pun krug oko naše planete. Ova orbita se nalazi na visini od 38.500 kilometara od centra Zemlje i kažemo da su na njoj u balansu dve vrlo važne sile – gravitaciona, koja svako telo vuče nadole, i centrifugalna, koja svako telo koje rotira vuče ka gore.
Kako lift učiniti stabilnim?
Sinhronizovano obrtanje Zemlje oko svoje ose i veštačkog satelita za koji je zakačen drugi kraj trake, omogućilo bi do određene mere zategnutost trake. Međutim, neophodan je novi „oslonac“, nešto uz pomoć čega bi se obezbedila dodatna zategnutost i stabilnost.
Izbalansiran odnos gravitacione i centrifugalne sile znači da je njihov efekat u svim tačkama geostacionarne orbite jednak nuli, odnosno da će ova zamišljena putanja na našu traku delovati kao linija „oslonca“ – slično kao što kobilica na akustičnoj gitari ima zadatak da dodatno zategne žice i obezbedi besprekoran zvuk. Centar mase u fizici predstavlja tačku za koju možemo da kažemo da sadrži ukupnu masu sistema satelit-platforma.
Ako bi se centar mase sistema satelit-platforma našao u bilo kojoj tački na geostacionarnoj orbiti, gde su sile uravnotežene, obezbedili bismo stabilnost čitavog sistema, uprkos turbulentnim dešavanjima u našoj atmosferi i drugim silama koje bi mogle da ometaju rad lifta. Za dodatnu zategnutost trake, centar mase može da se smesti u tačku koja bi se nalazila i na određenoj visini iznad geostacionarne orbite.
Čemu bi služio lift?
Duž ove trake, vršio bi se transport tereta ili kabina sa ljudskom posadom, bez upotrebe raketa, uz pomoć moćnih laserskih napajanja iz kojih bi se dobijala neophodna električna energija. Iako bi sama izgradnja lifta bila veoma skupa, i prevazilazila prvobitne procene od nekoliko milijradi dolara, transport tereta po kilogramu mase bi bio drastično jeftiniji u poređenju sa troškovima koje je pravio penzionisani spejs šatl. Procenjuje se da bi cena bila i do 40 puta manja, a prevoz svemirskim liftom bi bio i daleko bezbedniji po okolinu – bez emisije štetnih gasova u atmosferu, koji u svetlu klimatskih promena predstavljaju sve veći problem.
Pionirska ideja
Prvi naučnik koji je došao na ideju konstrukcije svemirskog lifta bio je ruski fizičar Konstantin Ciolkovski, još davne 1895. godine. Inspirisan tek sagrađenom Ajfelovom kulom, Ciolkovski je razmišljao o kuli visokoj dovoljno da dosegne visine Zemljine geostacionarne orbite na visini od 38.500 kilometara. Izgradnja ovakve građevine je nemoguća, jer ne postoji dovoljno čvrst materijal koji bi izdržao teret sopstvene težine.
Kakve materijale upotrebiti?
Razmatrajući ovu ideju, nameće se logično pitanje: ko bi bio dovoljno hrabar da ukaže poverenje jednom ovakvom sistemu, kad bi mu, po svoj prilici, život visio o koncu?
Na scenu sada stupaju ugljenične nanocevi. Ova vrsta materijala ima fenomenalne osobine – čvrstinu oko 100 puta veću od čelika i izuzetne elastične osobine. Iako je napredak u ovoj oblasti zaista veliki, još nismo uspeli da razvijemo ugljenične nanocevi koje bi bile dovoljno dugačke.
Od ovoga u najvećoj meri zavisi budućnost svemirskog lifta. Napraviti duge trake sačinjene od ugljeničnih nanocevi nije nimalo lako, ali je naučni progres u ovoj oblasti toliko veliki i nepredvidiv, da nadu svakako ne treba gubiti. Za sve ostale delove sistema već odavno imamo razvijene tehnologije.
Mada 2050. godina za najveći građevisnki poduhvat deluje suviše blizu, možda treba da verujemo rečima Artura Klarka da su svemirski liftovi ideje čije je vreme nesumnjivo došlo.
Moja nauka: O svemirskim liftovima
U okviru serijala predavanja „Moja nauka“ u Naučnom klubu, CPN će 26. decembra 2014. godine, u 19 časova, ugostiti profesora Hiro Fudžija iz Japana, koji će govoriti na temu svemirskih lifotva.