Thang máy không gian sẽ đưa con người vào vũ trụ?
Công nghệ thang máy đã có những bước nhảy lớn trong vòng 1 thế kỷ qua. Con người đã đi từ thang máy vận hành bằng hơi nước trong thế kỷ 19 – thường chỉ được sử dụng bên dưới các mỏ khai thác than và các tình huống tương tự – tiến lên thang máy chạy bằng điện đang ngày càng thông dụng hơn ngày nay. Người ta cho rằng thang máy đầu tiên đã được sinh ra bởi bàn tay của nhà sáng chế người Đức tài hoa Werner von Siemens. Giờ đây, công nghệ thang máy không còn đơn giản dừng lại ở việc thiết kế để thang di chuyển từ tầng này đến tầng kia nữa. Con người có những tham vọng lớn hơn và đang không ngừng sáng tạo ra những cách thứ di chuyển thông minh hơn. Khi nói đến quá trình phát triển, thiết kế thang máy hiện đại, một trong những chủ đề hấp dẫn và thu hút nhiều sự quan tâm nhất là tạo ra một chiếc siêu thang máy có khả năng di chuyển ra ngoài không gian.
Siêu thang máy đưa con người ra ngoài không gian
Một công ty xây dựng ở Nhật Bản đang có dự án phát triển một thang máy gọi là “thang máy không gian” (tiếng Anh: space elevator) có khả năng đưa con người không chỉ di chuyển qua các tầng khác nhau của tòa nhà mà lên thẳng không gian vũ trụ. Công ty này cho biết các kỹ sư của họ hi vọng rằng sẽ chế tạo thành công chếc thang máy không gian vào năm 2050, điều mà ngày nay có lẽ chỉ xuất hiện trong phim khoa học viễn tưởng. David Horn, hiệp hội thang máy không gian quốc tế nói: “Một khi tìm ra chất liệu phù hợp và làm việc một cách tập trung, chúng ta có thể tạo ra chiếc thang máy đầu tiên đi vào không gian trong vòng 10 năm “.
Thang máy không gian hoạt động thế nào?
Vậy siêu thang máy sẽ hoạt động như thế nào? Tính năng khác biệt nhỏ là việc di chuyển với chiếc thang này sẽ cần khoảng 7 ngày để đưa bạn đến đích, bởi vì trạm không gian được đặt 22.400 dặm phía trên trái đất. Phát hiện ra ống nano carbon năm 1991 đã làm cho ý tưởng về thang máy không gian trở nên khả thi vì chất liệu này cứng hơn 20 lần so với thép và có thể được sử dụng để sản xuất các sợi cáp với độ khỏe và bền cần thiết để đẩy một buồng thang máy lên không gian. Một sợi cáp dài tới 60.000 dặm được đưa vào không gian với một đầu gắn vào trạm không gian đặt trên trái đất và đầu kia được gắn với một đối trọng.
Nếu một hành trình 7 tiếng có vẻ là kiểu du ngoạn mà bạn thích thì công ty hi vọng có thể mang đến cơ hội di chuyển tới 30 người một lúc dựa trên các động cơ từ tuyến tính. Thang máy sẽ lao với tốc độ 125 dặm/giờ và sẽ có một trạm dừng ở trên đỉnh với các phòng lab và khu vực nghỉ ngơi. Đối với những người cho rằng những điều này hơi viễn tưởng, dự án có sự tham gia của nhiều cơ quan như Viện quản lý hàng không vũ trụ Mỹ (US National Aeronautics and Space Administration).
Thang máy không gian được hình dung như thế nào?
Bạn có biết chắc rằng mình đã hiểu khái niệm về thang máy không gian? Thang máy không gian là một loại đề xuất của hệ thống giao thông vận tải không gian. Thành phần chính của nó là một cáp ribbon giống như (còn gọi là tether ) neo vào bề mặt và kéo dài vào không gian. Nó được thiết kế để cho phép phương tiện vận tải dọc theo dây cáp từ một bề mặt hành tinh, chẳng hạn như của Trái đất, trực tiếp vào không gian hoặc quỹ đạo, mà không có việc sử dụng các tên lửa lớn.
Khái niệm về thang máy không gian
Khái niệm cho một thang máy không gian lần đầu tiên được xuất bản vào năm 1895 bởi Konstantin Tsiolkovsky. Đề xuất của ông cho một tháp miễn phí-đứng đạt từ bề mặt trái đất với chiều cao của quỹ đạo địa tĩnh. Giống như tất cả các tòa nhà, cấu trúc Tsiolkovsky sẽ được nén , hỗ trợ trọng lượng của nó từ bên dưới. Từ năm 1959, hầu hết các ý tưởng cho thang máy không gian đã tập trung vào các cấu trúc hoàn toàn căng , với trọng lượng của hệ thống tổ chức từ trên cao. Trong các khái niệm bền kéo, một tether không gian đến từ một khối lượng lớn (đối trọng) vượt ra ngoài quỹ đạo địa tĩnh xuống đất. Cấu trúc này được tổ chức trong sự căng thẳng giữa Trái Đất và đối giống như một upside-down plumb bob. Thang máy không gian đôi khi cũng được gọi là beanstalks, cầu không gian, thang máy không gian, thang không gian, skyhooks, tháp quỹ đạo, hoặc thang máy quỹ đạo.
Trên trái đất, với trọng lực tương đối mạnh mẽ, công nghệ hiện nay không phải là có khả năng sản xuất vật liệu tether có đủ mạnh mẽ và ánh sáng để xây dựng một thang máy không gian. Tuy nhiên, khái niệm gần đây cho một thang máy không gian là đáng chú ý cho kế hoạch của họ để sử dụng ống nano carbon hoặc vật liệu ống nano boron nitride dựa trên các yếu tố kéo trong thiết kế tether. Sức mạnh đo được của những phân tử này là cao so với mật độ của họ và họ hứa hẹn làm nguyên liệu để làm cho một thang máy không gian trên Trái Đất có thể.
Khái niệm này cũng áp dụng đối với các hành tinh khác và các thiên thể . Đối với các vị trí trong hệ thống năng lượng mặt trời với trọng lực yếu hơn Trái Đất (chẳng hạn như mặt trăng hoặc sao Hỏa ), các yêu cầu sức mạnh mật độ không phải là tuyệt vời đối với nguyên liệu tether. Vật liệu Hiện nay có sẵn (như Kevlar ) rất mạnh và đủ ánh sáng họ có thể được sử dụng như là vật liệu tether cho thang máy ở đó.
Thang máy không gian cao 20 km sắp xuất hiện
Các phi hành gia sẽ được đưa lên tầng bình lưu ở độ cao 20 km bằng thang máy trước khi bay vào không gian.
Ý tưởng chiếc thang máy khổng lồ
Với chiếc thang máy mới, dự kiến sẽ tiết kiệm được một phần ba chi phí cho các chuyến bay vào không gian. Chủ nhân của phát minh – Tiến sĩ Brendan Quine – cho biết “Các phi hành gia sẽ được đưa lên độ cao 12 dặm bằng một thang máy điện. Sau đó, từ trên đỉnh tháp, các phi thuyền sẽ được khởi động và bay vào quỹ đạo. Khi các nhiệm vụ hoàn thành, phi thuyền sẽ trở lại đỉnh tháp để tiếp nhiên liệu và chuẩn bị cho các chuyến bay tiếp theo”.
Phần lớn các chuyến bay vào không gian hiện nay được thực hiện bằng tên lửa. Điều này có thể sẽ không mang lại hiệu quả cao vì một lượng lớn nhiên liệu được dồn vào những quả tên lửa khiến chúng trở nên khổng lồ và rồi sau đó chúng lại phải cố sức để bay lên dưới sức cản của lực quán tính quán tính và lực cản của không khí. Đã có nhiều ý tưởng trước đó về một chiếc thang máy nối liền mặt đất và không gian. Tuy nhiên, những ý tưởng này khó thành hiện thực khi hầu hết các kỹ sư đều bó tay vì không thể tìm ra một vật liệu nào có thể giữ được cấu trúc của nó bền vững với độ cao từ mặt đất vào không gian.
Thoth Technology đã đề xuất một giải pháp cho vấn đề này thông qua một chiếc thang máy với quy mô nhỏ hơn. Thay vì xây thang máy thẳng vào quỹ đạo ở độ cao hơn 35.000 km, họ sẽ chỉ xây đến độ cao 20 km, nghĩa là chỉ chạm tới tầng bình lưu của Trái Đất.
Tàu con thoi có thể cất cánh từ đường băng trên đỉnh tháp
Tàu con thoi có thể cất cánh từ đường băng trên đỉnh tháp
“ThothX Tower”, tên của chiếc thang máy, nó sẽ có một thiết kế đặc biệt phức tạp với các bánh đà để bù đắp sự uốn cong của nó. Phía trên đỉnh sẽ là một đường băng, nơi cất cánh của các tàu không gian. Những chiếc buồng thang máy có thể chạy trong lõi của tháp như trong cấu trúc của các tòa nhà thông thường. Chúng cũng có thể được bố trí phía ngoài tòa tháp theo một tuyến giống dạng của những đường sắt leo núi. Mỗi một buồng được thiết kế với trọng tải 10 tấn.
Theo các nhà thiết kế, ngoài mục đích sử dụng cho các chuyến bay không gian, chiếc thang máy còn có thể phục vụ nghiên cứu khoa học, viễn thông và tạo năng lượng bằng tua bin gió. Bên cạnh đó, nó cũng có thể mở ra những lựa chọn mới cho lĩnh vực du lịch không gian khi chi phí của các chuyến bay được giảm tải.
Caroline Roberts, Giám đốc điều hành của Thoth Technology nói rằng “Hạ và cất cánh ở một độ cao tới 12 dặm so với mực nước biển không giống bất kỳ một chuyến bay không gian nào trước đây”. Đó cũng được coi là một thách thức của ý tưởng. Nếu được xây dựng thành công, chiếc thang máy này sẽ là cấu trúc nhân tạo cao nhất được xây dựng. Nó sẽ cao hơn 20 lần Burj Khalifa, tòa tháp cao nhất thế giới hiện nay tại Dubai.
Ý tưởng những chiếc thang máy không gian ngày càng trở nên thực tế
Cũng phải nói rằng, ý tưởng chiếc thang máy không gian đầu tiên được ghi nhận dành cho Konstantin Tsiolkovsky, một nhà khoa học người Nga vào năm 1895. Ông muốn xây một chiếc nối thẳng vào quỹ đạo Trái Đất, nghĩa là tới độ cao hơn 35.000 km. Dĩ nhiên là nó chưa từng được thực hiện, ngay cả với trình độ khoa học công nghệ như hiện nay, các kỹ sư vẫn coi điều đó là viễn tưởng.
Arthur C Clarke cũng nhắc đến ý tưởng một chiếc thang máy để vận chuyển hàng hóa và vệ tinh vào thẳng không gian trong cuốn tiểu thuyết “The Fountains of Paradise” của mình. LiftPort Group, một công ty đến từ Mỹ cũng đang làm việc với ý tưởng xây dựng một cấu trúc thang máy không gian trên Mặt Trăng sử dụng vật liệu ống nano carbon.
Có thể thấy rằng, với sự phát triển của khoa học vật liệu cùng với ngày càng nhiều công trình nghiên cứu cấu trúc độc đáo được ghi nhận, ý tưởng những chiếc thang máy khổng lồ nối liền mặt đất và không gian đã trở nên thực tế hơn rất nhiều. Và khi các bản thiết kế được hoàn thiện, chúng ta chỉ cần chờ đợi ngày chúng được xây dựng.
—
(Sưu tầm)