اقترح عالم رياضيات ومهندس ميكانيكي في جامعة جونز هوبكنز في الولايات المتحدة أنه طالما أن مصنعي المصاعد يتبنون المزيد من التقنيات البيولوجية ، ويعدلون تقييمات المخاطر ، ويبنون بعض روبوتات الإصلاح الآلي ، فإنهم سيبنون مساحة في المستقبل القريب. المصعد ممكن تماما.
سينا تكنولوجي نيوز بتوقيت بكين في أخبار 11 يونيو ، وفقًا لتقارير وسائل الإعلام الأجنبية ، لطالما كانت مصاعد الفضاء أحد موضوعات الخيال العلمي في الحياة الواقعية ، وهذه أيضًا جدوى وكالة ناسا والمؤسسات الأخرى. موضوع البحث. الإجماع الحالي الذي توصل إليه المهندسون هو أن المصاعد الفضائية فكرة جيدة للغاية ، لكن عملية البناء تنطوي على ضغط وضغط هائلين ، ولا يمكن للمواد الموجودة تلبية متطلباتهم.

ومع ذلك ، اقترح عالم رياضيات ومهندس ميكانيكي في جامعة جونز هوبكنز في الولايات المتحدة أنه طالما أن مصنعي المصاعد يتبنون المزيد من التقنيات البيولوجية ، ويعدلون تقييمات المخاطر ، ويصنعون بعض روبوتات الصيانة الآلية ، فإنهم سيبنون مستقبلًا. المصاعد الفضائية ممكنة تمامًا.

في تقرير بحثي ، قام المؤلفان Dan Popescu و Sean Sun بمحاكاة تصميم مصعد الفضاء ، والذي وجد أقصى ضغط وأقصى سحب يعتمد على الهياكل البيولوجية (على سبيل المثال ، الأربطة والأوتار). يتم حساب نسبة قوة الامتداد. هذا أعلى بكثير من نسبة مقاومة الإجهاد المستخدمة في الهندسة ، وقدرة المادة على امتصاص القوى هي ضعف قوة الانكسار على الأقل.

يشير الباحثون إلى أن نسب شدة الإجهاد مثل هذه مقبولة لمشاريع الهندسة المدنية العادية ، ولكن بالنسبة للمباني الكبيرة ، فإن هذه النسبة صارمة للغاية للتحكم في احتمالية الفشل. جدير بالذكر أن مصعد الفضاء كبير جدًا وقد يكون أكبر هيكل بنائي بناه البشر.

يسمح بناء المصاعد الفضائية بنقل البشر والمواد الفضائية خارج الغلاف الجوي للأرض. في بعض تصميمات المصاعد الفضائية ، لا يوجد ذكر للحاجة إلى استخدام الصواريخ. اقترح العالم الروسي كونستانتين تسيولكوفسكي أول مفهوم لمصعد فضائي في عام 1895.

منذ عام 1895 ، واصل العلماء تحسين تصميم المصاعد الفضائية ، لكن التصميم الأساسي للمصعد لم يتغير. يحتوي المصعد الفضائي على كابل صلب على الأرض ، ويمتد عادةً صعودًا إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض - على بعد حوالي 35786 كيلومترًا من الأرض.

في الطرف العلوي من الكبل ، يوجد توازن وجاذبية وقوة طرد مركزي خارجية تضع الكابل في حالة توتر ، وتضع حجرة شحن على طول الكبل الذي يتحرك لأعلى ولأسفل الكبل. تكمن المشكلة الرئيسية في مصعد الفضاء هذا في أن الضغط على الكابل الطويل جدًا كبير جدًا بحيث لا يوجد ما يكفي حاليًا لتحمله.

في العقود القليلة الماضية ، كانت هناك بعض مسابقات التصميم الكبيرة والمقترحات لحل هذه المشكلة ، ولكن حتى الآن لم ينجح أحد. كان الحل المقترح مؤخرًا هو مشروع Google X الذي أطلقته Google في عام 2014 ، ولكن لم يكن أحد قادرًا على تصنيع كابلات أنابيب نانوية كربونية فائقة القوة بطول متر واحد ، وتم تعليق خطة بناء مصعد الفضاء.

من المفهوم أن الأنابيب النانوية الكربونية هي أمل كبير لمصعد الفضاء مصعد كلمة العلامة التجارية المهندسين ، لكن هذا الأمل قد يتلاشى. توقع نموذج بحث في عام 2006 أنه لا بد من وجود عيوب معينة في كابل الأنابيب النانوية بطول حوالي 100000 متر ، مما قلل من القوة الإجمالية للكابل بنسبة 70٪.

اقترح Propscu حلاً مختلفًا في تقرير البحث. على الرغم من أن الأنابيب النانوية الكربونية هي الخيار الأفضل نظريًا لكابلات المصاعد الفضائية ، إلا أن التكنولوجيا الحالية لا يمكنها إنتاج أنابيب نانوية كربونية بطول عدة سنتيمترات ، لذلك يتم استخدام مقاييس نانوية كربونية. لا يمكن تصنيع المصاعد الفضائية. ومع ذلك ، فقد اقترح استخدام بعض المواد المركبة - الأنابيب النانوية الكربونية جنبًا إلى جنب مع مواد أخرى ، على الرغم من أن القوة أضعف من الأنابيب النانوية الكربونية النقية ، لكننا نستخدم آليات الشفاء الذاتي لتعزيز قوة المادة لضمان استقرار المواد الفائقة. بناء.

تعتبر آلية الإصلاح الذاتي هذه حاسمة ، وقد اقترح الباحثون تصميم كابل يقسم اتجاهه إلى قسمين ، لأعلى ، إلى سلسلة من "مقاطع مكدسة" ؛ أفقياً ، في سلسلة من "خيوط الكابلات المتوازية. عندما يفشل أي خيط كبل ، يحدث هذا الموقف غالبًا ، ويقتصر تأثيره على قسم المكدس الخاص به ، ويتم مشاركة وزن الحمولة على الفور مع الكبل المتوازي حتى يصل روبوت الإصلاح إستبدال.

وأشار الباحثون إلى أنه مع "آلية الإصلاح المستقلة" هذه ، يمكن للمصاعد الفضائية ضمان الموثوقية عند مستويات الإجهاد العالية ، وفي الوقت نفسه ، يمكن تصنيعها من مواد ذات قوة أقل ، مما يجعل الجدوى الفعلية أقرب.

أشار Propscu إلى أن أساس كل نماذج المصاعد الفضائية هذه هو تناقص نسبة الإجهاد تدريجيًا ، والجمع بين معايير التصميم الهندسي والمبادئ البيولوجية. وأكد أن أوتار العرقوب البشرية والعمود الفقري يمكنهما تحمل ضغوط هائلة ، قريبة جدًا من قوة شدها ، وهي أكبر من الضغوط التي يصممها المهندسون من الفولاذ.

السبب الرئيسي هو أن الأوتار والعمود الفقري ، إلى حد ما على الأقل ، تتمتعان بقوة الإصلاح الذاتي ، والتي تفتقر إلى المواد الفولاذية. يعتقد الباحثون أن إضافة الآليات البيولوجية للأوتار والعمود الفقري إلى تصميم المصعد الفضائي يعني أنه لا يتعين علينا انتظار مواد جديدة مستقبلية.

قال Propscu: "نعتقد أن هياكل المباني الكبيرة جدًا مثل المصاعد الفضائية يجب أن تأخذ في الاعتبار إمكانية تعطل المكونات بشكل كامل ، كما تحتاج أيضًا إلى آلية إصلاح ذاتي لاستبدال المكونات التالفة. وهذا سيضمن أن مصعد الفضاء تحت حمولة عالية. الجري دون الإضرار بسلامتها ، وهذا يعني أنه من الممكن بناء الهياكل الفوقية باستخدام المواد الموجودة! "