Seien wir ehrlich, das Abfeuern von Dingen mit Raketen in den Weltraum ist eine ziemlich ineffiziente Methode. Der Bau von Raketen ist nicht nur teuer, sie benötigen auch eine Tonne Treibstoff, um die Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen. Und während die Kosten für einzelne Starts dank Konzepten wie wiederverwendbaren Raketen und Raumflugzeugen gesenkt werden, könnte eine dauerhaftere Lösung darin bestehen, einen Weltraumaufzug zu bauen.
Und während ein solches Projekt der Mega-Technik derzeit einfach nicht realisierbar ist, gibt es viele Wissenschaftler und Unternehmen auf der ganzen Welt, die sich dafür einsetzen, dass ein Weltraumaufzug in unserem Leben Realität wird. Beispielsweise hat ein Team japanischer Ingenieure der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Shizuoka-Universität kürzlich ein maßstabsgetreues Modell eines Weltraumaufzugs erstellt, das sie morgen (am 11. September) in den Weltraum bringen werden.
Das Konzept für einen Weltraumaufzug ist recht einfach. Grundsätzlich wird der Bau einer Raumstation im geosynchronen Orbit (GSO) gefordert, die durch eine Zugstruktur mit der Erde verbunden ist. Am anderen Ende der Station wird ein Gegengewicht angebracht, um die Leine gerade zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit der Erde sicherstellt, dass sie über derselben Stelle bleibt. Astronauten und Besatzungen würden in Autos auf und ab fahren, was die Notwendigkeit von Raketenstarts insgesamt beseitigen würde.
Für ihr maßstabsgetreues Modell haben die Ingenieure der Shizuoka-Universität zwei ultrakleine CubeSats entwickelt, von denen jeder an einer Seite 10 cm misst. Diese sind durch ein etwa 10 Meter langes Stahlkabel verbunden, ein Container, der sich wie ein Weltraumaufzug verhält, bewegt sich mithilfe eines Motors entlang des Kabels, und an jedem Satelliten montierte Kameras überwachen den Fortschritt des Containers.
Die Mikrosatelliten sollen am 11. September zur Internationalen Raumstation (ISS) gebracht werden, wo sie dann zu Testzwecken im Weltraum eingesetzt werden. Zusammen mit anderen Satelliten wird das Experiment vom H-IIB-Fahrzeug Nr. 7 durchgeführt, das vom Tanegashima Space Center in der Präfektur Kagoshima aus gestartet wird. Während ähnliche Experimente, bei denen Kabel im Weltraum verlängert wurden, bereits durchgeführt wurden, ist dies der erste Test, bei dem ein Objekt entlang eines Kabels zwischen zwei Satelliten bewegt wird.
Ein Sprecher der Shizuoka-Universität sagte in einem Artikel der AFP: "Es wird das weltweit erste Experiment sein, bei dem die Bewegung von Aufzügen im Weltraum getestet wird."
„Theoretisch ist ein Weltraumaufzug sehr plausibel. Die Raumfahrt könnte in Zukunft populär werden “, fügte der Ingenieur der Shizuoka-Universität, Yoji Ishikawa, hinzu.
Wenn sich das Experiment als erfolgreich erweist, wird es helfen, die Grundlagen für einen tatsächlichen Weltraumaufzug zu legen. Aber natürlich müssen noch viele bedeutende Herausforderungen gelöst werden, bevor etwas gebaut werden kann, das sich einem Weltraumaufzug nähert. Zu den wichtigsten gehört das Material, aus dem der Haltegurt hergestellt wird. Er muss sowohl leicht sein (um nicht zusammenzufallen) als auch eine unglaubliche Zugfestigkeit aufweisen, um der Spannung zu widerstehen, die durch die auf das Gegengewicht des Aufzugs wirkende Zentrifugalkraft entsteht.
Darüber hinaus müsste die Leine den Gravitationskräften der Erde, der Sonne und des Mondes standhalten, ganz zu schweigen von den Belastungen, die durch die atmosphärischen Bedingungen der Erde verursacht werden. Diese Herausforderung wurde im 20. Jahrhundert als unüberwindbar angesehen, als das Konzept von Schriftstellern wie Arthur C. Clarke populär gemacht wurde. Um die Jahrhundertwende begannen die Wissenschaftler dank der Erfindung der Kohlenstoffnanoröhren, die Idee zu überdenken.
Die Herstellung von Nanoröhren in der Größenordnung, die erforderlich ist, um eine Station in GSO zu erreichen, liegt jedoch noch weit über unseren derzeitigen Möglichkeiten. Darüber hinaus argumentiert Keith Henson - Technologe, Ingenieur und Mitbegründer der National Space Society (NSS) -, dass Kohlenstoffnanoröhren einfach nicht die notwendige Stärke haben, um die damit verbundenen Belastungen auszuhalten. Zu diesem Zweck haben Ingenieure vorgeschlagen, andere Materialien wie Diamant-Nanofilamente zu verwenden, aber die Herstellung dieses Materials im erforderlichen Maßstab liegt auch außerhalb unserer derzeitigen Möglichkeiten.
Es gibt auch andere Herausforderungen, darunter die Vermeidung von Kollisionen von Weltraummüll und Meteoriten mit dem Weltraumaufzug, die Übertragung von Elektrizität von der Erde in den Weltraum und die Sicherstellung, dass die Leine gegen hochenergetische kosmische Strahlen beständig ist. Aber wenn und wann ein Weltraumaufzug gebaut werden könnte, hätte dies enorme Vorteile, nicht zuletzt die Möglichkeit, Besatzungen und Fracht für weitaus weniger Geld in den Weltraum zu transportieren.
Im Jahr 2000, vor der Entwicklung wiederverwendbarer Raketen, betrugen die Kosten für die Platzierung von Nutzlasten in der geostationären Umlaufbahn mit herkömmlichen Raketen etwa 25.000 US-Dollar pro Kilogramm (11.000 US-Dollar pro Pfund). Nach Schätzungen der Spaceward Foundation ist es jedoch möglich, dass Nutzlasten für nur 220 USD pro kg (100 USD pro Pfund) an GSO übertragen werden.
Darüber hinaus könnten mit dem Aufzug Satelliten der nächsten Generation eingesetzt werden, beispielsweise weltraumgestützte Solaranlagen. Im Gegensatz zu bodengestützten Solaranlagen, die dem Tag / Nacht-Zyklus und wechselnden Wetterbedingungen unterliegen, können diese Anlagen 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche und 365 Tage im Jahr Strom sammeln. Diese Leistung könnte dann von den Satelliten unter Verwendung von Mikrowellensendern zu Empfangsstationen am Boden gestrahlt werden.
Raumschiffe könnten auch im Orbit montiert werden, eine weitere Maßnahme zur Kostensenkung. Derzeit müssen Raumfahrzeuge entweder hier auf der Erde vollständig zusammengebaut und in den Weltraum gebracht werden, oder einzelne Komponenten müssen in die Umlaufbahn gebracht und dann im Weltraum zusammengebaut werden. In jedem Fall ist es ein teurer Prozess, der schwere Trägerraketen und Tonnen Kraftstoff erfordert. Mit einem Weltraumaufzug könnten Komponenten jedoch zu einem Bruchteil der Kosten in die Umlaufbahn gebracht werden. Noch besser wäre es, wenn autonome Fabriken in eine Umlaufbahn gebracht würden, die sowohl die erforderlichen Komponenten bauen als auch Raumfahrzeuge zusammenbauen könnte.
Kein Wunder also, warum mehrere Unternehmen und Organisationen hoffen, Wege zu finden, um die technischen und technischen Herausforderungen zu bewältigen, die eine solche Struktur mit sich bringen würde. Einerseits haben Sie das International Space Elevator Consortium (ISEC), eine Tochtergesellschaft der National Space Society, die 2008 gegründet wurde, um die Entwicklung, den Bau und den Betrieb eines Weltraumaufzugs zu fördern.
Dann gibt es die Obayashi Corporation, die mit der Shizuoka-Universität zusammenarbeitet, um bis zum Jahr 2050 einen Weltraumaufzug zu entwickeln. Nach ihrem Plan würde das Aufzugskabel aus einem 96.000 km langen Kohlenstoffnanoröhrenkabel bestehen, das 100 tragen kann -ton Kletterer. Es wird auch aus einem schwimmenden Erdhafen mit einem Durchmesser von 400 m (1312 ft) und einem Gegengewicht von 12.500 Tonnen (13.780 US-Tonnen) bestehen.
Professor Yoshio Aoki vom Nihon University College für Wissenschaft und Technologie (der das Weltraumaufzugsprojekt der Obayashi Corp. überwacht) sagte: „[Ein Weltraumaufzug] ist für Industrie, Bildungseinrichtungen und die Regierung von wesentlicher Bedeutung, um sich für die technologische Entwicklung zusammenzuschließen . ”
Zugegeben, die Kosten für den Bau eines Weltraumaufzugs wären enorm und würden wahrscheinlich einen konzertierten internationalen und generationenübergreifenden Aufwand erfordern. Und es bleiben erhebliche Herausforderungen, die erhebliche technologische Entwicklungen erfordern. Ohne diese einmaligen Ausgaben (zuzüglich der Unterhaltskosten) hätte die Menschheit auf absehbare Zeit uneingeschränkten Zugang zum Weltraum und dies zu erheblich geringeren Kosten.
Und wenn sich dieses Experiment als erfolgreich erweist, liefert es wichtige Daten, die eines Tages die Schaffung eines Weltraumaufzugs beeinflussen könnten.
