Cómo funcionaría un elevador espacial

Un ascensor espacial es un sistema de transporte propuesto que conecta la superficie de la tierra con el espacio. el elevador permitiría a los vehículos viajar a la órbita o al espacio sin el uso de cohetes . Si bien el viaje en ascensor no sería más rápido que el viaje en cohete, sería mucho menos costoso y podría usarse continuamente para transportar carga y posiblemente pasajeros.

Konstantin Tsiolkovsky describió por primera vez un ascensor espacial en 1895. Tsiolkovksy propuso construir una torre desde la superficie hasta la órbita geoestacionaria, esencialmente haciendo un edificio increíblemente alto. El problema con su idea era que la estructura sería aplastada por todo el peso sobre ella. Los conceptos modernos de los ascensores espaciales se basan en un principio diferente: la tensión. el elevador se construiría usando un cable conectado en un extremo a la superficie de la tierra y a un contrapeso masivo en el otro extremo, por encima de la órbita geoestacionaria (35,786 km). la gravedad tiraría hacia abajo del cable, mientras que la fuerza centrífuga del contrapeso en órbita tiraría hacia arriba. Las fuerzas opuestas reducirían la tensión en el ascensor, en comparación con la construcción de una torre al espacio.

Mientras que un elevador normal usa cables móviles para tirar de una plataforma hacia arriba y hacia abajo, el elevador espacial dependería de dispositivos llamados rastreadores, escaladores o elevadores que viajan a lo largo de un cable o cinta estacionaria. en otras palabras, el elevador se movería por el cable. múltiples escaladores tendrían que viajar en ambas direcciones para compensar las vibraciones de la fuerza de coriolis que actúa sobre su movimiento.

La configuración del elevador sería algo como esto: una estación masiva, un asteroide capturado o un grupo de escaladores se colocarían más arriba que la órbita geoestacionaria. debido a que la tensión en el cable sería máxima en la posición orbital, el cable sería más grueso allí, disminuyendo gradualmente hacia la superficie de la tierra. Lo más probable es que el cable se despliegue desde el espacio o se construya en múltiples secciones, bajando a la tierra. los escaladores subirían y bajarían el cable con rodillos, sostenidos en su lugar por fricción. La energía podría ser suministrada por la tecnología existente, como la transferencia inalámbrica de energía, la energía solar y / o la energía nuclear almacenada. El punto de conexión en la superficie podría ser una plataforma móvil en el océano, ofreciendo seguridad para el elevador y flexibilidad para evitar obstáculos.

¡Viajar en un ascensor espacial no sería rápido! El tiempo de viaje de un extremo al otro sería de varios días a un mes. Para poner la distancia en perspectiva, si el escalador se moviera a 300 km / h (190 mph), tomaría cinco días alcanzar la órbita geosíncrona. Debido a que los escaladores tienen que trabajar en concierto con otros en el cable para que sea estable, es probable que el progreso sea mucho más lento.

El mayor obstáculo para la construcción de elevadores espaciales es la falta de un material con una resistencia a la tracción  y  elasticidad lo suficientemente altas y una densidad lo suficientemente baja como para construir el cable o la cinta. Hasta ahora, los materiales más fuertes para el cable serían nanohilos de diamante (sintetizados por primera vez en 2014) o  nanotubulos de carbono . estos materiales aún no se han sintetizado a una longitud suficiente o resistencia a la tracción y relación de densidad. los enlaces químicos covalentesconectar átomos de carbono en nanotubos de carbono o diamante solo puede resistir tanto estrés antes de descomprimir o desgarrar. Los científicos calculan la tensión que pueden soportar los enlaces, confirmando que si bien podría ser posible algún día construir una cinta lo suficientemente larga como para extenderse desde la Tierra hasta la órbita geoestacionaria, no podría soportar un estrés adicional del medio ambiente, vibraciones y escaladores

Las vibraciones y el bamboleo son una consideración seria. el cable sería susceptible a la presión del viento solar , armónicos (es decir, como una cuerda de violín realmente larga), rayos y bamboleo por la fuerza del coriolis. Una solución sería controlar el movimiento de los rastreadores para compensar algunos de los efectos.

Otro problema es que el espacio entre la órbita geoestacionaria y la superficie de la Tierra está lleno de basura espacial y escombros. Las soluciones incluyen limpiar el espacio cercano a la tierra o hacer que el contrapeso orbital pueda esquivar obstáculos.

Otros problemas incluyen corrosión, impactos de micrometeoritos y los efectos de los cinturones de radiación van allen (un problema tanto para los materiales como para los organismos).

La magnitud de los desafíos, junto con el desarrollo de cohetes reutilizables, como los desarrollados por Spacex, han disminuido el interés en los ascensores espaciales, pero eso no significa que la idea del ascensor esté muerta.

Aún no se ha desarrollado un material adecuado para un elevador espacial basado en la Tierra, pero los materiales existentes son lo suficientemente fuertes como para soportar un elevador espacial en la luna, otras lunas, Marte o asteroides. Marte tiene aproximadamente un tercio de la gravedad de la Tierra, pero gira aproximadamente a la misma velocidad, por lo que un ascensor espacial marciano sería mucho más corto que uno construido en la Tierra. un elevador en Marte debería abordar la órbita baja de los fobos lunares , que se cruzan regularmente con el ecuador marciano. La complicación para un elevador lunar, por otro lado, es que la luna no gira lo suficientemente rápido como para ofrecer un punto de órbita estacionaria. sin embargo, los puntos lagrangianospodría usarse en su lugar. a pesar de que un elevador lunar tendría 50,000 km de largo en el lado cercano de la luna y aún más largo en el lado lejano, la menor gravedad hace posible la construcción. un elevador marciano podría proporcionar transporte continuo fuera del pozo de gravedad del planeta, mientras que un elevador lunar podría usarse para enviar materiales desde la luna a un lugar fácilmente alcanzado por la tierra.

numerosas compañías han propuesto planes para ascensores espaciales. los estudios de factibilidad indican que no se construirá un elevador hasta que (a) se descubra un material que pueda soportar la tensión de un elevador de tierra o (b) se necesite un elevador en la luna o en Marte. Si bien es probable que las condiciones se cumplan en el siglo XXI, agregar un viaje en ascensor espacial a su lista de deseos podría ser prematuro.

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