Un ascensore spaziale è un sistema di trasporto proposto che collega la superficie terrestre allo spazio. L'ascensore consentirebbe ai veicoli di viaggiare in orbita o nello spazio senza l'uso di razzi. Mentre il viaggio in ascensore non sarebbe più veloce del viaggio a razzo, sarebbe molto meno costoso e potrebbe essere utilizzato continuamente per trasportare merci e possibilmente passeggeri.
Konstantin Tsiolkovsky descrisse per la prima volta un ascensore spaziale nel 1895. Tsiolkovksy propose di costruire una torre dalla superficie fino all'orbita geostazionaria, essenzialmente creando un edificio incredibilmente alto. Il problema con la sua idea era che la struttura sarebbe stata schiacciata da tutto il peso sopra di essa. I moderni concetti di ascensori spaziali si basano su un principio diverso: la tensione. L'ascensore sarebbe stato costruito utilizzando un cavo collegato a un'estremità alla superficie terrestre e un massiccio contrappeso all'altra estremità, sopra l'orbita geostazionaria (35.786 km). La gravità tirerebbe giù sul cavo, mentre la forza centrifuga dal contrappeso orbitante tirerebbe verso l'alto. Le forze opposte ridurrebbero lo stress sull'ascensore, rispetto alla costruzione di una torre nello spazio.
Mentre un normale ascensore utilizza cavi mobili per tirare una piattaforma su e giù, l'ascensore spaziale si baserebbe su dispositivi chiamati cingolati, scalatori o sollevatori che viaggiano lungo un cavo o un nastro fisso. In altre parole, l'ascensore si muoverebbe sul cavo. Più scalatori dovrebbero viaggiare in entrambe le direzioni per compensare le vibrazioni della forza di Coriolis che agisce sul loro movimento.
Parti di un ascensore spaziale
La configurazione per l'ascensore sarebbe qualcosa del genere: una stazione massiccia, un asteroide catturato o un gruppo di scalatori sarebbero posizionati più in alto dell'orbita geostazionaria. Poiché la tensione sul cavo sarebbe al massimo nella posizione orbitale, il cavo sarebbe più spesso lì, assottigliando verso la superficie terrestre. Molto probabilmente, il cavo verrebbe distribuito dallo spazio o costruito in più sezioni, spostandosi verso la Terra. Gli scalatori si muovevano su e giù per il cavo su rulli, tenuti in posizione dall'attrito. L'energia potrebbe essere fornita dalla tecnologia esistente, come il trasferimento di energia wireless, l'energia solare e / o l'energia nucleare immagazzinata. Il punto di connessione in superficie potrebbe essere una piattaforma mobile nell'oceano, offrendo sicurezza per l'ascensore e flessibilità per evitare ostacoli.
Viaggiare su un ascensore spaziale non sarebbe veloce! Il tempo di percorrenza da un'estremità all'altra sarebbe di diversi giorni o un mese. Per mettere la distanza in prospettiva, se lo scalatore si muovesse a 300 km / h (190 mph), ci vorrebbero cinque giorni per raggiungere l'orbita geosincrona. Poiché gli scalatori devono lavorare di concerto con gli altri sul cavo per renderlo stabile, è probabile che il progresso sia molto più lento.
Sfide ancora da superare
Il più grande ostacolo alla costruzione di ascensori spaziali è la mancanza di un materiale con resistenza alla trazione ed elasticità abbastanza elevate e densità abbastanza bassa per costruire il cavo o il nastro. Finora, i materiali più resistenti per il cavo sarebbero i nanothread diamantati (sintetizzati per la prima volta nel 2014) o i nanotubuli di carbonio. Questi materiali devono ancora essere sintetizzati in lunghezza sufficiente o resistenza alla trazione in rapporto densità. I legami chimici covalenti che collegano gli atomi di carbonio nei nanotubi di carbonio o di diamante possono sopportare solo così tanto stress prima di decomprimere o strappare. Gli scienziati calcolano la tensione che i legami possono sostenere, confermando che mentre un giorno potrebbe essere possibile costruire un nastro abbastanza lungo da estendersi dalla Terra all'orbita geostazionaria, non sarebbe in grado di sostenere ulteriori stress dall'ambiente, dalle vibrazioni e dagli scalatori.
Vibrazioni e oscillazioni sono considerazioni serie. Il cavo sarebbe suscettibile alla pressione del vento solare, delle armoniche (cioè come una corda di violino molto lunga), dei fulmini e dell'oscillazione della forza di Coriolis. Una soluzione sarebbe quella di controllare il movimento dei cingolati per compensare alcuni degli effetti.
Un altro problema è che lo spazio tra l'orbita geostazionaria e la superficie terrestre è disseminato di spazzatura spaziale e detriti. Le soluzioni includono la pulizia dello spazio vicino alla Terra o la messa a contrappeso orbitale in grado di schivare gli ostacoli.
Altri problemi includono la corrosione, gli impatti di micrometeoriti e gli effetti delle fasce di radiazione di Van Allen (un problema sia per i materiali che per gli organismi).
L'entità delle sfide unita allo sviluppo di razzi riutilizzabili, come quelli sviluppati da SpaceX, hanno diminuito l'interesse per gli ascensori spaziali, ma ciò non significa che l'idea dell'ascensore sia morta.
Gli ascensori spaziali non sono solo per la Terra
Un materiale adatto per un ascensore spaziale terrestre deve ancora essere sviluppato, ma i materiali esistenti sono abbastanza forti da supportare un ascensore spaziale sulla Luna, altre lune, Marte o asteroidi. Marte ha circa un terzo della gravità della Terra, ma ruota all'inù alla stessa velocità, quindi un ascensore spaziale marziano sarebbe molto più corto di uno costruito sulla Terra. Un ascensore su Marte dovrebbe affrontare l'orbita bassa della luna Phobos, che interseca regolarmente l'equatore marziano. La complicazione per un ascensore lunare, d'altra parte, è che la Luna non ruota abbastanza velocemente da offrire un punto orbitale stazionario. Tuttavia, i punti lagrangiani potrebbero essere usati al suo posto. Anche se un ascensore lunare sarebbe lungo 50.000 km sul lato vicino della Luna e ancora più lungo sul suo lato più lontano, la gravità inferiore rende fattibile la costruzione. Un ascensore marziano potrebbe fornire un trasporto continuo al di fuori del pozzo gravitazionale del pianeta, mentre un ascensore lunare potrebbe essere utilizzato per inviare materiali dalla Luna a un luogo facilmente raggiungibile dalla Terra.
Quando verrà costruito un ascensore spaziale?
Numerose aziende hanno proposto piani per ascensori spaziali. Gli studi di fattibilità indicano che un ascensore non sarà costruito fino a quando (a) non verrà scoperto un materiale in grado di supportare la tensione per un ascensore terrestre o (b) c'è bisogno di un ascensore sulla Luna o su Marte. Mentre è probabile che le condizioni saranno soddisfatte nel 21 ° secolo, l'aggiunta di un giro in ascensore spaziale alla tua lista dei desideri potrebbe essere prematura.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. "Come funzionerebbe un ascensore spaziale". ThoughtCo, 16 febbraio 2021, thoughtco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
