phpRS

Dnešní datum: 24. 10. 2017   | Hlavní stránka | Seznam rubrik | Download | Weblinks |    

  Hlavní menu
  • Hlavní stránka
  • Seznam rubrik
  • Download
  • Weblinks
  • Ankety
  • TOP 15
  • Personalizace
  • Rozšířené vyhledávání

  •   Vyhledávání

    Hledej
    v nanotechnologiích!



      Informace
    NanoTech
    svět lidí z molekul
    Copyright
    Michal Václavík, 2004

    Vesmírný výtah
    Vydáno dne 27. 12. 2003 (7623 přečtení)

    ~1750 slov
    Nanotechnologie umožní konstrukci vesmírného výtahu. Borci již testují materiály, ze kterých bude výtahové lano upleteno. Výtah zlevní dopravu do kosmu. Co to bude znamenat?

    Pokud si vynesete do grafu cenu uhlíkových nanotrubiček za posledních několik let. Uvidíte, že cena nanotrubiček strmě klesá. S tím jak jsou nalézány stále výnosnější způsoby jejich výroby. Zároveň se daří vyrábět stále rozměrnější (delší) nanotrubky. Je spočítáno, že jakmile překročí délka nanotrubiček hranici 4 milimetrů, bude možné z nich vyrábět velice pevné kompozity. Z těchto kompozitních materiálů bude možné vyrobit tak silné lano, že vydrží napnutí z vesmíru z oběžné dráhy až na povrch země. Po takovém laně bude moci jezdit nahoru a dolů kosmický výtah.

    Tuto myšlenku rozebíralo již mnoho učenců a snad jeden z prvních zaznamenaných konceptů byl již u pana C.Cijolkovského, který ale posléze celou myšlenku zavrhl. I na snílka Cijolkovského byl na sklonku 19.století příliš silné kafe. Myšlenku vesmírného výtahu oprášil v první polovině sedmdesátých let minulého století A.C.Clark ve svém románu Fountains of Paradise. Jako stavební materiál tehdy použil diamant, protože v té době ještě nebyly uhlíkové nanotrubky vůbec (ani teoreticky) známy.

    S pokroky v oblasti uhlíkové nanotechnologie se problém lana na vesmírný výtah zmenšuje a datum, kdy se poprvé odlepí vesmírný výtah od země se blíží. Na otázku, kdy se tak stane, odpověděl A.C. Clark: "za padesát let od chvíle, kdy se této myšlence přestanou lidé smát". Když se o této myšlence s okolím bavím, lidé se tomu přestávají smát a začínají se zajímat, jak to má fungovat a kdy to bude. Takže za padesát let :-)

    Současným asi největším problémem je napájení vesmírného výtahu, i když existuje firma, která to asi brzy zmákne. Výtah bude napájen laserem z pozemní stanice, čímž se výrazně redukuje startovní hmotnost výtahu, a tak velká část startovní hmotnosti výtahu bude užitečná zátěž. Před nedávnem probleskla médii informace (léto 2003), že amíci zkouší bezpilotní letoun napájený laserovým paprskem. Kabina vesmírného výtahu se bude pohybovat v ještě podstatně větších výšinách než letadla, ale po dalším zdokonalení laserového systému, bude možné použít ho i k pohonu kabiny vesmírného výtahu.

    Nejčastější otázkou, se kterou se setkávám, když přijde řeč na vesmírný výtah. Jak je možné, že drží lano natažené do nebe? Proč nespadne? Vždyť, když si natáhnu lano z okna a dole na dvorku ho ukotvím a pak ho pustím, tak nezůstane odstředivou silou rotace země vztyčené, ale spadne dolů. Jak po takovém laně může jezdit výtah? Ano skutečně odstředivá síla způsobená rotací země je menší než gravitace, a tak by lano mělo spadnout. Celý vtip vesmírného výtahu spočívá v tom, že je lano nesmírně dlouhé. Současný projekt počítá s délkou lana kolem 100 tisíc kilometrů. Což je téměř třetina vzdálenosti Země-Měsíc. Je to obrovská vzdálenost. Nač tak dlouhé lano? Inu jde o to, že pokud má lano stále mířit do stejného bodu na obloze vzhledem ke stanici na zemi, musí obíhat kolem země jednou za 24 hodin, jinak by se lano začalo navíjet na Zeměkouli. Je zapotřebí, aby spolu se Zemí rotovalo a to v periodě jednoho dne, tj. 24 hodin. Periodu oběhu jeden den lze dosáhnout na geostacionární dráze, která se nachází ve výšce 36 tisíc kilometrů. Celá soustava vesmírného výtahu, tj. lano, které bude zpočátku tvořit největší váhu (než se nahoru vyvozí celý komplex hotelů, průmyslových provozů, laboratoří, turistů ...atd.), musí mít těžiště přesně na geostacionární dráze, aby lano obíhalo kolem země jednou za 24 hodin, a tak se nekýklalo a mířilo stále do stejného bodu na obloze vzhledem k pozorovateli u kotvy lana na zemi nebo aby se dokonce nezačalo navíjet na zeměkouli. Lano dolů nespadne ze stejného důvodu z jakého dolů nespadne geostacionární družice, která má také své těžiště na geostacionární oběžné dráze. Je třeba však podotknout, že na rozdíl od družice bude mít lano mnohem větší rozměry, a tak bude vystaveno podstatně výrazněji působení slapových sil. Na vzdálenost 100 tisíc kilometrů dosahují slapové síly obrovských rozměrů, a proto je zapotřebí použít speciálního materiálu (ocel, kevlar dokonce ani pavoučí vlákna - nejlepší snovači jsou na tom po mechanické stránce podobně jako kevlar - svou pevností ke stavbě něčeho takového nestačí).

    Vzhledem ke strachu z teroristických akcí, které v posledních letech táhnou světem, bylo rozhodnuto, že první výtah bude ukotven ve vodách Pacifiku daleko od jakékoliv pevniny. Materiál lana má velmi nízkou hustotu. Lano je spřadeno z mnoha tisíc vláken, o průměru několik mikrometrů. Tato vlákna jsou naskládána vedle sebe a tvoří jakýsi pás, který je tlustý jako vlákno, tj. několik mikrometrů, a šíře pásu je téměř jeden metr. Jednotlivá vlákna jsou propojena přepažením. Pravidelně uspořádané propojky mezi vlákny udržují jeho celistvost. Tento koncept je velice výhodný z hlediska spolehlivosti. Pokud by narazil do lana mikrometeorit, vytvořil by pouze lokální dírku (přetrhl by pár vláken), ale lano zůstane celé a při příštím přejezdu ho kabina výtahu opraví (kabina výtahu bude obsahovat lano opravující jednotku) nebo budou po laně přejíždět údržbářské roboty. Kdyby se přeci jen stalo, že by se lano přetrhlo, bude vzhledem, ke své hustotě padat na zem stejně jako dlouhatánská stránka novinového papíru s tím rozdílem, že kompozitní vlákna z nanotrubiček jsou tak pevná, že nedojde k další fragmentaci ani v divokých částech atmosféry (vichřice, tajfun). Rozklad vlákna v přírodě bude velmi pomalý díky silným vazbám v nanotrubkách (na diamantu si většinou baktérie také moc nepochutnají). Karcinogenita a bilologická rozložitelnost nanotrubek se nicméně v současné době zkoumá. Nejnovější zprávy ukazují, že nanotrubky jsou biologicky velice snášenlivý materiál. To znamená, že pokud budete mít v noze střepinu z dělostřeleckého granátu (tj. bude se jednat o nějakou kovovou slitinu) tělo z toho nebude zrovna odvázaný a bude se snažit střepiny zbavit, zpravidla vyplavit ji ven z těla. Pokud se to nebude dařit, tak ji zapouzdří (střepina obroste houževnatým pletivem). K takové reakci u nanotrubvek nedochází. Nanotrubky zůstávají v tkáni a tělo na ně nijak nereaguje. Nedochází k zapouzdření ani vypuzování z těla. To je velice příjemný poznatek a myslím, že z toho pan Feritas, který nyní dává dohromady knížku o biokompatibilitě v nanomedicíně má velkou radost. Znamená to, že nanotrubky jistě najdou také široké uplatnění v medicíně. Samozřejmě, že vzhledem k potřebnému množství materiálu na stavbu vesmírného výtahu se dříve setkáme spíše s nanotrubkovými umělými klouby. Umělé kyčle z nanotrubek však budou jasným signálem, aby jsme si začali bookovat jízdenky na kosmický výtah a nakoupili si akcie výtahových společností.

    Otázkou již dnes není zda vesmírný výtah bude či nebude. A už vůbec nestojí otázka zda je to nesmysl nebo je to možné. Možné to je, není to nesmysl ani vědecky, ani technicky a nyní to již přestává být nesmysl i ekonomicky. Vesmírný výtah je pouze otázkou času. A.C.Clark byl většinou ve svých předpovědích velmi přesný a myslím, že mu to i tentokráte vyjde. Takže za padesát let startujem směr patro geostacionár.

    Velké stanice budou pravděpodobně zpočátku vznikat na nižších oběžných drahách, protože zde budou ještě pod ochranou van Allenových radiačních pásů. Zejména sondy a průmyslové stroje budou využívat celou délku vesmírného výtahu, protože při své délce 100 tisíc kilometrů bude konec lana výtahu obíhat rychlostí, která je větší než je úniková rychlost z gravitačního pole Země. Vypouštěné sondy tak nebudou muset mít ani pohonnou jednotku, což nesmírně zlevní další provoz ve sluneční soustavě. Postupně vznikne výtah i na Měsíci, Marsu, jupiterových měsících a dalších objektech sluneční soustavy. Těžební automaty, které budou vypouštěné z konce lana budou obsahovat pouze plachtu, kotevní mechanizmy a komunikační jednotku. Ve vhodném okamžiku se uvolní na konci lana výtahu ve výšce 100 tisíc kilometrů a opustí gravitační pole Země. Budou putovat po vypočtené dráze vstříc malému asteroidu. Až k němu dorazí, ukotví se na něm a rozvinou plachtu. Prostřednictvím slunečního větru pak doplachtí na oběžnou dráhu Země spolu s asteroidem. Materiál asteroidu bude využit v továrnách na oběžné dráze. Většina produktů se využije na oběžné dráze, ale některé budou putovat dolů na Zemi. S tím jak pojedou dolů k Zemi, tak jako protiváhu mohou nahoru vytáhnout turisty, a tak ve chvíli, kdy bude čilá doprava nejen do kosmu, ale i z kosmu, nebude cestování ani energeticky náročné.

    Jak to bude vypadat s pocitem tíže? Když nastoupíte do výtahu, a kabina bude stát dole na zemi, ucítíte normální tíži. Ve chvíli, kdy se kabina začne pohybovat, tak pocítíte mírné přetížení , protože kromě zemské gravitace na vás bude působit setrvačná síla způsobená urychlováním kabiny směrem vzhůru (kabina bude urychlována motory, které se budou odrážet od lana, energii budou motory získávat ze solárních článků, které budou napájeny ze země laserem). S tím jak kabina nabere potřebnou rychlost (zhruba 250 km/hod), což bude během minuty, vrátí se pocit tíže do stejné velikosti jako předtím. Cesta rychlostí 250 km/hod bude na geostacionární dráhu trvat 6 dnů. Během těchto šesti dnů bude tíže stále postupně klesat až šestý den klesne na nulu a změní se ve stav beztíže. Zároveň se bude během oněch šesti dnů zvyšovat tečná rychlost způsobená rotací lana, která se na geostacionární dráze bude rovnat rychlosti oběžné, a tak se na geostacionární dráze bude moci kabina výtahu připojit ke geostacionární stanici bez dalšího urychlování. Pokud bychom chtěli vystoupit na nižší oběžné dráze, např. 500 km nad povrchem Země, kam dorazíme již po dvou hodinách, museli bychom přesednout z kabiny výtahu do rakety, která by zvýšila naši oběžnou rychlost, protože oběžná rychlost je v této výšce něco kolem 7 kilometrů za vteřinu. Využití vesmírného výtahu pro jiné oběžné dráhy než geostacionární tedy znamená přesto vybavit kabinu raketovými motory nebo vytvořit na nízké oběžné dráze na laně zavěšenou stanici, kde se bude přesedat na raketové prostředky, které umožní nabrat potřebnou oběžnou rychlost. Z tohoto důvodu se může stát, že cestování vesmírným výtahem na stanice na nízkých oběžných drahách bude dražší než cestování na stanice na dráze geostacionární.

    S vesmírným výtahem vtrhne do kosmu možnost velice levně, téměř zadarmo cestovat. Do kosmu se přesune turistický ruch, spousta laboratoří, průmyslových center, zábavních parků. Postupně na oběžné dráze vzniknou obrovská města s umělou gravitací (buď způsobenou rotací těchto měst či jejich obytných částí nebo jinak, pokud něco chytřejšího do té doby vymyslíme). Budou se stavět další a další výtahy se stále větší nosností. Začne docházet k migraci do kosmu, protože bydlení (energie, prostory) bude v kosmu levnější (solární elektrárny v kosmu jsou smysluplnější než na zemi a místa v kosmu je opravdu dost). V té době dojde k přesídlování lidí do kosmu. Bude opět možné, aby populace dál výrazně rostla. Poprvé ve známé historii začne cena pozemků na zemi klesat (do té doby, rozuměj do roku 2100 však stihne ještě narůst na z dnešního hlediska astronomickou úroveň, a tak investice do pozemků se stále vyplatí, nedávno jsem upozorňoval na výprodej drahého kamení v horizontu 20-30 let, je vhodné převést prostředky z drahých šutráků do pozemků).



    ( Celý článek! | Autor: Michal Václavík | Počet komentářů: 362 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek )

      Anketa
    Samoreplikující se stroj bude vyroben

    do 10-ti let 
     (1681 hl.)
    do 20-ti let 
     (1328 hl.)
    do 50-ti let 
     (1277 hl.)
    nikdy 
     (1129 hl.)

    Celkem hlasovalo: 5415


      Kalendář
    <<  Říjen  >>
    PoÚtStČtSoNe
           1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     

    Reklama serveru www.wz.cz. Děkuji za poskytnutí prostoru pro nanotechnologie.

    Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

    Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
    Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
    nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.