آسانسور فضایی
تا حالا چند طبقه با آسانسور جابه جا شدیده اید؟ 5 طبقه؟ 10 طبقه؟ یا شاید هم 20 طبقه؟آیا به این موضوع فکر کردهاید که سوار یک آسانسو شوید و سر از مریخ در بیاورید!!چی؟! غیرممکنه؟ شبیه به داستان‌های علمی تخیلی است؟ رفتن به فضا با آسانسور ممکن است داستانی علمی ـ تخیلی جلوه کند، اما دانشمندان در حال بررسی این پروژه هستند.
مطالب علمی ـ تخیلی همیشه در حد تخیل باقی نمی‌مانند. برای مثال، در سال 1863، ژول ورن، نویسنده‌ی فرانسوی، داستان شگفت‌انگیزی با نام «پاریس در قرن بیستم» تحریر کرد. او در آن داستان در مورد آسمانخراش‌های ساخته شده از استیل و شیشه، ماشین حساب‌ها، دستگاه‌های فاکس و شبکه‌ی ارتباطی جهانی نوشت.
حتی از آن قابل توجه‌تر این‌که دو سال بعد او داستان بین‌المللی پرفروش خود «از زمین به ماه» را منتشر کرد. داستان، موفقیت عظیمی را به همراه داشت ولی طبیعتاً خوانندگان آن به هیچ وجه تصور نمی‌کردند که چنین سفری در کمتر از 100 سال آینده به وقوع بپیوندد. هم اکنون، ناسا در تلاش، برای تبدیل ایده‌ی علمی ـ تخیلی دیگری به واقعیت می‌باشد. این ایده، 23 سال پیش در کتاب «چشمه‌های بهشت» نوشته‌ی آرتور سی.کلارک مطرح شد که هم اکنون آسانسورهای فضایی نامیده می‌شود.
ایده‌ی اولیه
این ایده اولین بار در سال 1895 توسط نویسنده‌ی روسی
«کی. ای. تسیولکوسکی» در نوشته‌اش با نام
«تعمق درباره‌ی زمین و آسمان و سنگ‌های آسمانی» توضیح داده شد و برای اولین بار طرح این ایده در یک ژورنال علمی، در سال 1975 در نشریه علوم فضایی
«آکتا آستروناتیکا» توسط «جروم پیرسون» که در آن زمان برای ناسا در پروژه‌ی آپولو کار می‌کرد، انجام شد.
پیرسون می‌گوید: «من داشتم به اظهارات آرتور کلارک در مجلس سنا گوش می‌دادم. او در مورد ماهواره‌های ثابت نسبت به زمین، که برای برقراری ارتباطات در کل زمین استفاده می‌شوند، صحبت می‌کرد. و آن‌ها را بدین گونه توصیف می‌نمود که بر بالای برج‌های تخیلی‌ای در 22000 مایل بالای استوا قرار داده شده‌اند.»
پیرسون، رئیس مؤسسه‌ی استار تکنولوژی ـ مؤسسه‌ای در ایالت ساوت کرولاینا که هدایت تحقیقات و توسعه‌ی نیروی هوایی را به عهده دارد ـ با خود چنین اندیشید: «چرا برج‌هایی واقعی نسازیم؟ چرا به طور واقعی یکی از آن ماهواره‌ها را با میله‌ای به زمین متصل نکنیم؟» سپس، او تصور کرد که آسانسور یا نردبانی می‌توان ساخت تا به جای راکت‌ها از نیروی الکتریکی برای رفتن به فضا استفاده شود.
ناسا جدی می‌شود
ناسا در ژوئن سال 1999 در کارگاه پیشرفتهی زیر‌ساخت‌های فضایی با موضوع
«مفاهیم کمند مداری ماهواره‌های ساکن نسبت به زمین: «آسانسورهای فضایی»» که در مرکز پرواز «مارشال اسپیس» در «هانتزویل آلاباما» برگزار شد، تحقیقات در این زمینه را به طور جدی آغاز کرد.
این موضوع، متخصصان زیادی را از ناسا و بخش‌های خصوصی صنعت دور یکدیگر جمع نمود. در اواخر ژانویه، کارگاه دو روزه‌ی دیگری برای بررسی پیشرفتهای انجام شده در این زمینه، در آتلانتا برگزار شد. به طور تئوریک، آسانسور فضایی، متشکل از کابل باریکی است که به وسیله یک شاتل فضایی در مدار پایینی حول زمین، قرار داده می‌شود (حدود 200 تا 300 مایل بالای زمین)، و سپس به مداری ثابت و ساکن نسبت به زمین در حدود 22000 مایلی، بالا برده می‌شود. سپس کابل تا سطح زمین پایین آورده شده و به سکوی متحرک اقیانوس‌پیمایی در اقیانوس آرام، در راستای خط استوا، چندین هزار مایل دورتر از سواحل اکوادر ـ ناحیه ای که به خاطر نداشتن طوفان‌های دریایی زیاد و کمی ترافیک عبور و مرور کشتی‌ها انتخاب شده‌است ـ بسته می‌شود. کابل مذکور به نازکی کاغذ می‌باشد ولی به آن اندازه شکننده نیست. در واقع، این کابل به محکمی الماس است و از عنصر اصلی مشابه به آن نیز تشکیل شده است: «کربن نانوتیوبها».
«برد ادواردز»، فیزیکدانی در «ساینتیفیک یورکا» که مطالعه‌ی 6 ماهه‌ای بر روی آسانسورهای فضایی را برای مؤسسه‌ی برنامه‌های پیشرفتهی ناسا هدایت کرده است می‌گوید: «کربن نانوتیوبها، در واقع لوله‌های بدون نقصی متشکل از اتم‌های کربن هستند، که 30 برابر از کِولار و یا استیل مستحکم‌تر می‌باشند و بسیار سبک هستند. ما آن‌ها را در ساختاری ترکیبی استفاده می‌کنیم تا طناب بلندی بسازیم. طنابی که در حدود 100،000 کیلومتر طول دارد.»
بالارونده‌ها
هنگامی که هسته‌ی اولیه‌ی کابل تکمیل شد، وسایل مکانیکی‌ای با نام «بالارونده‌ها» بر روی آن به کمک غلطک‌هایی پلاستیکی بالا و پایین می‌روند. لیزری از روی سکوی مبدأ، بر روی صفحه‌های خورشیدی انتهایی بالارونده‌ها متمرکز می‌شود تا نیروی لازم برای موتورهای آن‌ها را فراهم نماید. هنگامی که ساخت چنین کابلی به پایان برسد، توانایی حمل بارهایی 20 تنی را خواهد داشت که از قدرت حمل یک شاتل فضایی نیز بیشتر است ـ با هزینه‌ای بسیار کمتر از هزینه لازم برای حمل بار توسط شاتل-.
اگر چه چنین چیزی ممکن است کاملاً دور از دسترس و افسانه‌ای به نظر برسد، لیکن ناسا در حال حاضر چندین گروه برای مطالعه‌ی این مطلب تشکیل داده است. «دیوید اسمیترمن» از دفتر پروژه‌های پیشرفتهی ناسا مسؤول هماهنگ کردن جلسات این گروه‌ها می‌باشد. بنابر گفته‌ی اسمیترمن: «اجماع همگانی بر این است که با داشتن توسعه‌ی تکنولوژیکی مناسب، هیچ مشکل عمده‌‌ی قابل پیش‌بینی‌ای بر سر راه ما وجود نخواهد داشت. به نظر می‌رسد که با گذشت زمان، راه حل‌های منطقی مناسبی برای حل مشکلاتی که ما در کارگاه مربوط به آسانسورهای فضایی پیدا کردیم، وجود خواهد داشت. و ما باور داریم که ساخت چنین دستگاه‌هایی نهایتاً ممکن می‌باشد.»
رقبای دیگر
شرکت «های لیفت سیستمز» که مقر آن در شهر سیاتل در ایالت واشنگتن آمریکاست در حال بررسی چنین طرحی است و از «اداره فضا و هوانوردی ملی آمریکا» 570 هزار دلار کمک دریافت کرده است. این شرکت یک کنفرانس دو روزه برای بحث درباره این فن آوری و جلب سرمایه برای پیشبرد آن ترتیب داد و امیدوار است ساخت آن را طی چند سال آینده آغاز کند. «برد ادواردز» از مسوولان این شرکت گفت: «فن آوری به تدریج به پای داستان‌های تخیلی می‌رسد و باید آن را کاملاٌ جدی گرفت.»
وی افزود: «البته این فن آوری هنوز در دسترس نیست، اما شاید فن آوری ساخت چنین آسانسوری تا چند سال آینده فراهم شود.» دکتر ادواردز می‌گوید که طی 15 سال آینده ممکن است تا 10 آسانسور به فضا وصل شود و ممکن است آسانسورهایی عظیم که زمین را به مریخ وصل می‌کند راه‌اندازی شود. هر کسی نخستین آسانسور را بسازد می‌تواند برای 100 سال آینده فضا را در تصاحب خود داشته باشد.
فراتر از مدار زمین
هنگامی که آسانسور فضایی، در مدار پایداری در 22000 مایلی زمین به بهره برداری کامل برسد، دانشمندان امیدوارند بتوانند از آن به عنوان سکوی پرتاپ مجازی‌ای برای رفتن به مکان‌های دیگر فضا استفاده کنند. ادواردز می‌گوید که او در انتظار رسیدن به سیارات دیگر، مانند مریخ می‌باشد. البته، اگرچه ممکن است که همه‌ی این‌ها به طور تئوریک قابل دسترس باشد، اما این بدین معنی نیست که ناسا پول لازم برای پرداخت هزینه‌های آن را دارد. قیمت تخمینی اولیه برای آسانسور فضایی واقع بر روی زمین، 40 بیلیون دلار است.
از آن‌جایی که کارخانهها می‌توانند سود سرشاری از مسافرت‌های توریستی فضایی و ماهواره‌های تبلیغاتی و آزمایش‌های علمی ببرند، بنابراین صنایع خصوصی وارد این قضیه می‌شوند. به گفته‌ی ادواردز: «با ورود آن‌ها بلافاصله خرج مسافرت به فضا 100 برابر کمتر می‌شود. در مدتی طولانی‌تر این هزینه می‌تواند تا 10،000 برابر کاهش یابد.»
او اضافه می‌کند: «نهایتاً خرج رفتن به فضا ممکن است چندان از پرواز از آمریکا به اروپا یا آسیا گران‌تر نشود. همچنین این باعث افزایش ظرفیت ما می‌شود. ما می‌توانیم بار بیشتر و اجسام بزرگ‌تری به فضا حمل کنیم. ما می‌توانیم ایستگاه‌های فضایی را به طور از پیش ساخته شده به فضا بفرستیم.»
اسمیترمن می‌گوید که این پروژه چه از لحاظ همکاری‌های علمی و چه از لحاظ آینده‌ی اقتصادی موقعیت مناسبی را در اختیار ما قرار می‌دهد. او می‌افزاید: «به نظر من، این گونه پروژه‌ها از جمله چیزهایی هستند که می‌توانند باعث یک همکاری بین‌المللی در بین دولت‌ها و شرکت‌ها بشوند. این گونه پروژه‌ها، ظرفیت زیادی برای فعالیت‌های اقتصادی در بردارند.»
موانع بالقوه
با این حال به غیر از مشکل هزینه، موانع بالقوه‌ی دیگری بر سر راه قرار دارند. رابرت فریزبی از گروه پیشرانه‌های پیشرفتهی فضایی کتابخانه‌ی پیشرانه‌های جت ناسا (JPL) ریسک‌هایی چون هدف حمله‌ی تروریستی قرار گرفتن آسانسور و یا خطر برخورد آشغال‌های فضایی ـ چه تولیدات انسانی و چه اجرامی چون سنگ‌های آسمانی ـ به کابل را مطرح می‌کند.
پیرسون، نویسنده‌ی مقاله‌ی علمی سال 1975، می‌گوید که او نگران سنگ‌های آسمانی نیست چون آن‌ها معمولاً کوچکتر از آن هستند که به قطر 10 فوتی کابل آسیب جدی‌ای وارد کنند. پیرسون می‌افزاید: «تنها مشکلی که داریم امکان برخورد با آشغال‌های فضایی و ماهواره‌های در حال گذر و مسائلی این چنینی است و کاری که ما باید بکنیم پاکیزه کردن مدارهای نزدیک به زمین برای رهایی از چنین مشکلاتی است.»
ادواردز تأیید می‌کند که امکان دارد آسانسور، هدف حمله‌ی تروریستی قرار بگیرد، لیکن اضافه می‌کند: «آسانسور از همه چیز دور است. تعداد خطوط هوایی گذرنده از آن منطقه بسیار کم است و چند کشتی جنگی برای حفاظت از پایگاه، سکو و کابل کفایت می‌کنند.»
اگرچه قسمت اعظم تکنولوژی مورد نیاز، در حال حاضر، در دسترس است و یا در مراحل پیشرفتهای از توسعه قرار دارد، عنصر اصلی آسانسور فضایی هنوز بسیار از تکامل ایده‌آل دور است و این اصلی‌ترین مانع در برابر پیشرفت این پروژه می‌باشد.
ادواردز بر این باور است که جدول زمانی پیشرفت این پروژه بستگی به کربن نانوتیوبها و چسب مرکبی که آن‌ها را در کنار هم قرار می‌دهد دارد. ادواردز می‌افزاید: «این آخرین تکنولوژی خامی است که ما برای انجام این پروژه به آن نیاز داریم. هنگامی که این تکنولوژی حاصل شود، با یک تلاش همگانی و هماهنگ، می‌توانیم اولین آسانسور فضایی فعال را در عرض ده سال داشته باشیم.»
پیرسون می‌گوید: «همین که تکنولوژی ساخت کربن نانوتیوبها حاصل شود، به نظر من چیزی جلودار ما برای ساخت آسانسور فضایی در عرض 30 تا 40 سال بعد نیست.»
فریزبی عضو JPL می‌گوید: «چندین رقیب برای آسانسورهای فضایی وجود دارد، مثل پرتابگرهای الکترومغناطیسی برای پرتاب کردن اجسام به وسیلهی پرتابه‌های الکترومغناطیسی. ولی فرستادن اجسام از زمین به مدار، به کمک آسانسورهای فضایی وقتی که سیستم در مدار قرار گرفت از لحاظ هزینه، کار ساده‌ای نیست.»
هنگامی که کلارک کتاب «چشمه‌های بهشت» را که در آن ایده‌ی آسانسورهای فضایی مطرح شده بود نوشت، از او پرسیده شد که فکر می‌کند کی چنین ایده‌ای به تحقق بپیوندد. او جواب داد: «احتمالاً 50 سال بعد از این که همه دست از خندیدن به آن کشیدند.»
مسابقه طراحی آسانسورهای فضایی
این مسابقه از دو بخش تشکیل شده است:
- بخش اول ـ طراحی و ساخت کابل آسانسور
- بخش دوم ـ ساخت حمل‌کننده‌ی بار
یک میلیون دلار مبلغی است که به‌عنوان جایزه به یکی از شش تیم شرکت‌کننده در مسابقه‌های آسانسورهای فضایی تعلق خواهد گرفت.
بدیهی است که ساختن کابلی این چنین محکم، از قدرت تکنولوژیِ فعلی ما بیرون است. به همین دلیل یکی از دو چالش اصلی در این مسابقه‌ها، طراحی و ساخت کابلی مقاوم‌تر از هر محصول تجاری فعلی است.
از میان تمام تیم‌های شرکت‌کننده، تنها دو تیم به مرحله‌ی طراحی کابل راه پیدا می کنند. کابل‌های ساخته شده توسط این دو تیم به‌وسیله‌ی ابزارهای مخصوص آن‌قدر کشیده می‌شود تا یکی از آن‌ها پاره شود. سپس تیم برنده باید با «کابل خانگی» مبارزه کند؛ کابلی که از مواد در دسترس ساخته شده و سه گرم وزن دارد در حالی که وزن مجاز برای تیم‌های رقابت‌کننده تنها دو گرم است.
به‌علاوه کابل طراحی شده توسط رقابت‌کنندگان باید حداقل 50 درصد از «کابل خانگی» قوی‌تر باشد. کابلی که سال گذشته موفق شد 640 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.
بخش دیگر مسابقه - که «قدرت پرتو» نام گرفته است - به ساخت وسیله‌ای مربوط می‌شود که بتواند بدون نیاز به یک «منبع انرژی داخلی» از کابل فضایی بالا رود. این وسیله باید مانند یک آسانسور فضایی واقعی از یک منبع انرژی روی زمین (مانند: لیزر، امواج مایکرویو یا هرگونه انرژی قابل انتقال به‌کمک «پرتو») استفاده کند.
در جریان این بخش از مسابقه‌ها، وسیلهی نقلیه دانشگاه «ساسکاچوان»، برنده مسابقه‌های سال 1384 و 1385 (2005 و 2006 میلادی) به‌اندازه‌ی مورد نیاز، سریع نبود و نتوانست به‌قدر کافی از کابل بالا رود تا جایزهی نقدی را دریافت کند.
در این مرحله، همه‌چیز مهیا بود تا تیم «دزدان فضایی شهر کانزاس» (Kansas City Space Pirates) شانس خود را برای بردن جایزهی نقدی امتحان کنند. وسیلهی نقلیه‌ی آن‌ها از سلول‌های خورشیدی برای تأمین انرژی استفاده می‌کند و نور خورشید به کمک 19 آینه‌‌ی مستقر شده روی زمین به وسیله می‌رسند؛ اما شدت باد در زمان مسابقه مانع از موفقیت این تیم شد.
البته باد تنها مشکل مسابقه‌های امسال نبود. خودرو حامل وسایل تیم دانشگاه «مک‌گیل» (McGill University) - که بنا بود از امواج مایکرویو به‌عنوان منبع انرژی استفاده کند - در مسیرش به‌سمت محل مسابقه، دچار سانحه‌‌ی رانندگی شد.
این تصادف باعث از بین رفتن بسیاری از قطعه‌ها و دستگاه‌ها شد و علی‌رغم تلاش اعضا برای تعمیر آن‌ها، این تیم نتوانست در مسابقه شرکت کند.
به‌علاوه با توجه به احتمال بارش باران در روز مسابقه و ابری بودن هوا در روز بعد، انتظار می‌رود مسابقه‌ها به‌تأخیر بیافتد چرا که سه تیم از چهار تیم شرکت‌کننده از صفحه‌های خورشیدی به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند.
از طرف دیگر خیلی از تیم‌ها قادر به صبر کردن تا دو روز بعد نیستند و این امر موجب آن شده است که برگزاری ادامه‌ی مسابقه در هاله‌ای از ابهام فرو رود. شما نیز می توانید با مراجعه به آدرس http://www.spaceward.org/elevator2010.html در جریان آخرین اخبار این مسابقات قرار بگیرید.
نویسنده : علیرضا سرمدی
