O desenvolvimento da tecnologia de foguetes, ao que parece, está chegando ao limite de suas capacidades, de modo que cientistas e engenheiros estão envolvidos no desenvolvimento e na pesquisa de novos métodos de lançamento de carga na órbita terrestre e além. Entre as mais promissoras está a ideia de um "elevador espacial" apresentada em 1895 pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky. Até recentemente, acreditava-se que o atual nível de desenvolvimento da tecnologia não permite sua implementação, mas um grupo de cientistas americanos discorda dessa opinião.
O projeto proposto por Tsiolkovsky da "torre orbital" foi desenvolvido na década de 1960 pelo engenheiro soviético Yuri Artsutanov. Em seus escritos, ele propôs uma estrutura modificada em relação à experiência acumulada desde a época de Tsiolkovsky. É digno de nota que Artsutanov publicou seu artigo "No Espaço em uma Locomotiva Elétrica" quase um ano antes do vôo de Yuri Gagarin. Nele, ele propôs o uso de cordas presas a satélites em órbita geossíncrona para levar cargas e pessoas à órbita. Assim, cordas que voam livremente (rotovators) giram com a velocidade da Terra ou de outro corpo celeste, o que garante sua tensão. Nesse caso, o transporte por cabos é realizado com uma aceleração significativamente menor do que com uma partida de foguete. O romance do famoso escritor britânico de ficção científica Arthur Clarke "Fontes do Paraíso" também é dedicado à construção do "elevador espacial".
Teoricamente, uma maneira muito mais segura, barata e confiável de desenvolver um espaço próximo à Terra para implementação requer, em primeiro lugar, a produção de cabos com uma resistência de mais de 65 gigapascais (para comparação: a resistência do aço é 1-5 GPa, a fibra de sílica é de cerca de 20 GPa). Mesmo os nanotubos de carbono à base de grafeno ultraforte ainda não alcançaram a resistência necessária (apesar do fato de que o comprimento das amostras existentes geralmente não excede vários centímetros). No entanto, um artigo submetido para publicação na Política Espacial pelos pesquisadores americanos Eubanks e Redley (o original está disponível em arXiv.org) prova que a construção de um elevador espacial na Lua é provavelmente possível usando polímeros disponíveis em circulação comercial hoje.
Na corda bamba
A primeira fase do projeto, chamada de Deep Space Tether Pathfinder (DSTP) pelos autores, deve se tornar simultaneamente um protótipo de um elevador espacial comercialmente explorável entre a Terra e a Lua, e uma ferramenta importante para pesquisar nosso satélite. Girar o DSTP permitirá que amostras suficientes sejam capturadas para pesquisas científicas na Cratera Shackleton, após o que, cerca da metade da rotação da corda, a cápsula com as amostras irá para a Terra, graças à aceleração que permite selecionar a trajetória de retorno ideal. O dispositivo, em termos simples, funcionará como uma catapulta, permitindo que você mova cargas da Lua para a Terra. O DSTP será capaz de fazer apenas um envio de amostras, após o qual irá para o espaço sideral - e ele próprio se tornará um objeto de estudo da influência dos micrometeoritos no estado da corda e outros fatores,importante para a compreensão do funcionamento do elevador espacial. O cabo DSTP terá 5.000 km de comprimento e pesará 2.228 kg.
Se for bem-sucedido, o próximo passo pode ser a construção da infraestrutura do Elevador Espacial Lunar (LKL) adequado para mover-se para a órbita da Lua a partir da superfície do satélite e posteriormente para a Terra. O sistema deveria ser um cabo super longo preso à superfície da Lua passando pelo ponto de Lagrange (no qual o peso fixado no cabo permanecerá imóvel em relação a dois corpos celestes) entre a Lua e a Terra a cerca de 56 mil km da Lua. LKL será capaz de levantar aproximadamente cinco toneladas de rocha por ano da Lua e baixar equipamentos com o mesmo peso combinado para a superfície lunar.
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Meios disponíveis
Conforme apontam os autores do artigo, para a implementação do projeto, dada a menor gravidade na Lua, é possível utilizar polímeros sintéticos já existentes e comercialmente disponíveis em circulação comercial, como o polietileno de ultra-alto peso molecular e alta densidade (UHMWPE; utilizado, em particular, para a produção de coletes à prova de balas, forro de berços de construção naval Na Rússia, existem duas fábricas piloto para a produção desse material) e o polifenileno-2, 6-bezobioxazol produzido no Japão (PBO; nome comercial Zylon, é usado, em particular, para reforçar blocos de concreto).
Foto: nasa
Pelos cálculos dos cientistas, um vôo de uma missão espacial da classe Discovery da NASA será o suficiente para implementar o projeto. Após a entrega de 58,5 toneladas de polímero Zylon no ponto de Lagrange, ali será equipado um "depósito" com os materiais necessários à operação do elevador. De lá, um veículo de descida será baixado para a superfície da lua, no Golfo Central, em um cabo, que se tornará a estação base para içar e baixar cargas. Um contrapeso será disparado em um espaço aberto para manter o sistema em equilíbrio; o comprimento total do cabo atingirá, assim, 278,5 mil km. Amostras de regolito, solo lunar, com peso de até 100 kg serão enviadas para a base intermediária no ponto de Lagrange usando uma cápsula reutilizável movida a energia solar. Não é necessário combustível para posterior transferência de amostras para a Terra, uma vez que,Tendo se destacado do cabo a uma distância de aproximadamente 220,67 mil km da Lua, a cápsula continuará se movendo por inércia e entrará na atmosfera da Terra em cerca de 34 horas a uma velocidade de cerca de 10,9 km / s. Para estimar o possível volume de giro de carga, basta lembrar que durante todas as missões lunares da Apollo apenas 382 kg de regolito foram entregues à Terra.
Se for bem-sucedido, o segundo LKL pode ser construído do outro lado da Lua, com uma estação base na área da cratera Lipsky. Como apontam os pesquisadores, tal posição será, entre outras coisas, um lugar ideal para pesquisas de radioastronomia, uma vez que o lado oposto da lua está completamente isolado das ondas de rádio da Terra. Os autores do projeto estimam a vida útil dos elevadores em cinco anos. Além da pesquisa científica e do uso hipotético para mineração, os elevadores lunares podem desempenhar um papel importante na implementação de uma missão tripulada a Marte. De acordo com um relatório publicado no outono de 2015 por um grupo de pesquisa internacional do Massachusetts Institute of Technology, da Keio University e do Jet Propulsion Laboratory do California Institute of Technology,a massa de lançamento da espaçonave para Marte pode ser reduzida em 68% devido ao uso do oxigênio contido no regolito para os motores (41-46% da gravidade específica). Eubanks e Redley apontam em seu trabalho que um fator adicional pode ser o uso do contrapeso LKL no outro lado da Lua para acelerar e lançar navios de carga na órbita de Marte para abastecer futuras colônias no "planeta vermelho".
Vladislav Krylov
