خطاب من آرثر سي كلارك في الستينيات ، يشرح الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض ، أعطى بيرسون الإلهام للمفهوم الكامل لمصاعد الفضاء أثناء عمله في مركز أبحاث نايس أميس في كاليفورنيا خلال أيام هبوط أبولو مون.
يتذكر بيرسون قائلاً: "قال كلارك إن الطريقة الجيدة لفهم أقمار الاتصالات في المدار الثابت بالنسبة للأرض هي تخيلها على قمة برج طويل ، يعلو 35786 كيلومترًا (22.236 ميلًا) فوق الأرض" ، وتذكرت "لم أحسب لماذا نبني بالفعل برج؟"
لقد أدرك أنه من الممكن نظريًا إيقاف ثقل موازن ، مثل كويكب صغير ، في مدار ثابت بالنسبة للأرض ثم مد كابلًا لأسفل وتثبيته عند خط الاستواء. من الناحية النظرية ، يمكن لسيارات المصاعد أن تتحرك أعلى الكابل الطويل ، ونقل البضائع من جاذبية الأرض بشكل جيد وإلى الفضاء بجزء صغير من السعر الذي يتم تسليمه بواسطة الصواريخ الكيميائية.
… نظريا. المشكلة في ذلك الوقت ، والآن ، هي أن المواد المطلوبة لدعم وزن الكابل فقط في جاذبية الأرض غير موجودة. فقط في السنوات القليلة الماضية ، مع ظهور الأنابيب النانوية الكربونية - مع قوة الشد في الملعب - انتقل الأشخاص أخيرًا إلى مرحلة الضحك ، وبدأوا في التحقيق فيها بجدية. وبينما تم تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية بكميات صغيرة في المختبر ، لا يزال المهندسون بعيدون عن نسجها معًا في كابل طويل يمكن أن يوفر القوة اللازمة.
أدرك بيرسون أن التحديات التقنية هائلة ، لذا تساءل: "لماذا لا نبني مصعدًا على القمر؟"
على سطح القمر ، قوة الجاذبية هي سدس ما نشعر به هنا على الأرض ، وكابل المصعد الفضائي جيد ضمن تقنية التصنيع الحالية لدينا. مد كابلًا من سطح القمر ، وستكون لديك طريقة غير مكلفة لتوصيل المعادن والإمدادات إلى مدار الأرض.
يعمل مصعد الفضاء القمري بشكل مختلف عن المصعد القائم على الأرض. على عكس كوكبنا ، الذي يدور كل 24 ساعة ، يقوم القمر بتشغيل محوره مرة واحدة فقط كل 29 يومًا ؛ نفس الوقت الذي يستغرقه إكمال مدار واحد حول الأرض. هذا هو السبب في أننا لا نستطيع أن نرى سوى جانب واحد من القمر. إن مفهوم المدار الثابت بالنسبة للأرض ليس له معنى حول القمر.
ومع ذلك ، هناك خمسة أماكن في نظام الأرض والقمر حيث يمكنك وضع جسم منخفض الكتلة - مثل الأقمار الصناعية ... أو ثقل موازنة المصعد الفضائي - وجعلها مستقرة مع القليل جدًا من الطاقة: نقاط الأرض والقمر لاغرانج. ستعمل النقطة L1 ، التي تقع على ارتفاع 58000 كيلومتر تقريبًا فوق سطح القمر ، بشكل مثالي.
تصوير أنك تطفو في الفضاء عند نقطة بين الأرض والقمر حيث تكون قوة الجاذبية من كليهما متوازنة تمامًا. انظر إلى يسارك ، والقمر يبعد تقريبًا 58000 كيلومتر (37000 ميل) ؛ انظر إلى يمينك والأرض هي أكثر من 5 أضعاف تلك المسافة. بدون أي نوع من الدفعات ، ستخرج في النهاية عن نقطة التوازن المثالية هذه ، ثم تبدأ في التسارع نحو الأرض أو القمر. L1 متوازن ولكنه غير مستقر.
يقترح بيرسون أن تطلق ناسا مركبة فضائية تحمل بكرة ضخمة من الكابلات إلى النقطة L1. وستتراجع ببطء بعيدًا عن النقطة L1 حيث قامت بفك الكبل إلى سطح القمر. بمجرد تثبيت الكابل على سطح القمر ، سيوفر التوتر ، وسيعلق الكابل بالكامل بتوازن مثالي ، مثل بندول موجه نحو الأرض. ومثل البندول ، سيبقي المصعد دائمًا محاذاة تمامًا نحو النقطة L1 ، حيث تجذبه جاذبية الأرض بعيدًا. يمكن أن تتضمن المهمة أيضًا متسلقًا صغيرًا يعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن يصعد من سطح القمر إلى أعلى الكابل ، وينقل عينات من صخور القمر إلى مدار أرضي مرتفع. يمكن أن تؤدي مهام أخرى فرقًا كاملة من المتسلقين ، وتحويل المفهوم إلى عملية إنتاج ضخمة.
ميزة توصيل مصعد إلى القمر بدلاً من الأرض هي حقيقة أن القوى المعنية أصغر بكثير - جاذبية القمر هي 1/6 جاذبية الأرض. بدلاً من الأنابيب النانوية الغريبة ذات قوة الشد القصوى ، يمكن بناء الكابل باستخدام مواد عالية القوة متاحة تجاريًا ، مثل Kevlar أو Spectra. في الواقع ، ركز بيرسون على ألياف تجارية تسمى M5 ، والتي حسبها سيزن فقط 6،800 كجم لكابل كامل يدعم قدرة رفع تبلغ 200 كجم في القاعدة. هذا جيد في حدود قدرات أقوى الصواريخ التي تقدمها بوينج ولوكهيد مارتن وأريان سباس. إطلاق واحد هو أن الأمر يتطلب وضع مصعد على القمر. وبمجرد تركيب المصعد ، يمكنك البدء في تعزيزه بمواد إضافية ، مثل الزجاج والبورون ، والتي يمكن تصنيعها على القمر
لذا ، ماذا ستفعل مع مصعد الفضاء متصل بالقمر؟ يقول بيرسون: "الكثير ، هناك جميع أنواع الموارد على القمر التي سيكون من الأسهل جمعها هناك وإحضارها إلى المدار بدلاً من إطلاقها من الأرض. يمكن استخدام الأسطح القمرية (أوساخ القمر) كدروع للمحطات الفضائية ؛ يمكن تعدين المعادن والمعادن الأخرى من السطح واستخدامها للبناء في الفضاء ؛ وإذا تم اكتشاف الجليد في القطب الجنوبي للقمر ، يمكنك توفير المياه والأكسجين وحتى الوقود للمركبات الفضائية ".
إذا ظهر الجليد المائي في القطب الجنوبي للقمر ، فيمكنك تشغيل كابل ثانٍ هناك ، ثم توصيله في النهاية بالكابل الأول. سيسمح ذلك لقاعدة القمر الجنوبية بتوصيل المواد إلى مدار حول الأرض دون الحاجة إلى السفر على طول الأرض إلى قاعدة المصعد الأول.
سيكون رائعًا للصخور ، ولكن ليس للناس. حتى لو صعد متسلق الكابل بسرعة مئات الكيلومترات في الساعة ، فإن رواد الفضاء سوف يسافرون لأسابيع ويتعرضون لإشعاع الفضاء العميق. ولكن عندما تتحدث عن البضائع ، فإن البطء والثبات يفوز بالسباق.
نشر Pearson لأول مرة فكرته عن المصعد القمري في عام 1979 وهو يراه منذ ذلك الحين. هذا العام ، على الرغم من أن وكالة ناسا لا تضحك ، فهي تستمع. مُنحت شركة Pearson ، Star Technology and Research مؤخرًا منحة قدرها 75000 دولار أمريكي من معهد NASA للمفاهيم المتقدمة (NIAC) لدراسة لمدة ستة أشهر لإجراء مزيد من الدراسة للفكرة. إذا أثبتت الفكرة أنها واعدة ، يمكن أن تحصل Pearson على منحة أكبر للبدء في التغلب على بعض التحديات الهندسية ، والبحث عن شركاء داخل وكالة ناسا وخارجها للمساعدة في تطويرها.
يبحث NIAC عن أفكار بعيدة عن منطقة الراحة الطبيعية لتقنيات وكالة ناسا - على سبيل المثال ... مصعد على القمر - ويساعد على تطويرها لدرجة أنه تم تسوية العديد من المخاطر والمجهول.
يأمل بيرسون أن تساعده هذه المنحة في توضيح حالة وكالة ناسا أن مصعد القمر سيكون مساهمة لا تقدر بثمن في رؤية استكشاف القمر والمريخ الجديدة ، ودعم القواعد القمرية المستقبلية والصناعات في الفضاء. وسيعطي المهندسين طريقة لفهم صعوبات بناء المصاعد في الفضاء دون مواجهة التحدي الهائل المتمثل في بنائه على الأرض أولاً.
كتبه فريزر كين
