Seamos honestos, lanzar cosas al espacio con cohetes es una forma bastante ineficiente de hacer las cosas. Los cohetes no solo son caros de construir, sino que también necesitan una tonelada de combustible para lograr la velocidad de escape. Y aunque los costos de los lanzamientos individuales se reducen gracias a conceptos como cohetes reutilizables y aviones espaciales, una solución más permanente podría ser construir un elevador espacial.
Y si bien este proyecto de megaingeniería simplemente no es factible en este momento, hay muchos científicos y empresas en todo el mundo que se dedican a hacer realidad un ascensor espacial en nuestras vidas. Por ejemplo, un equipo de ingenieros japoneses de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Shizuoka creó recientemente un modelo a escala de un ascensor espacial que lanzarán al espacio mañana (11 de septiembre).
El concepto de un elevador espacial es bastante simple. Básicamente, exige la construcción de una estación espacial en órbita geosíncrona (OSG) que está atada a la Tierra por una estructura de tracción. Se colocaría un contrapeso en el otro extremo de la estación para mantener la correa recta mientras que la velocidad de rotación de la Tierra asegura que permanezca sobre el mismo lugar. Los astronautas y las tripulaciones viajarían arriba y abajo de la correa en los automóviles, lo que eliminaría por completo la necesidad de lanzar cohetes.
Por el bien de su modelo a escala, los ingenieros de la Universidad de Shizuoka crearon dos CubeSats ultrapequeños, cada uno de los cuales mide 10 cm (3.9 pulgadas) de lado. Estos están conectados por un cable de acero de aproximadamente 10 metros de largo (32.8 pies), un contenedor que actúa como un elevador espacial se mueve a lo largo del cable usando un motor, y las cámaras montadas en cada satélite monitorean el progreso del contenedor.
Los microsatélites están programados para ser lanzados a la Estación Espacial Internacional (EEI) el 11 de septiembre, donde luego se desplegarán en el espacio por el simple hecho de realizar pruebas. Junto con otros satélites, el experimento será llevado por el vehículo H-IIB No. 7, que se lanzará desde el Centro Espacial Tanegashima en la prefectura de Kagoshima. Si bien anteriormente se realizaron experimentos similares en los que se extendieron cables en el espacio, esta será la primera prueba en la que un objeto se mueve a lo largo de un cable entre dos satélites.
Como un portavoz de la Universidad de Shizuoka fue citado diciendo en un artículo de la AFP: "Será el primer experimento del mundo para probar el movimiento del ascensor en el espacio".
“En teoría, un ascensor espacial es altamente plausible. Los viajes espaciales pueden convertirse en algo popular en el futuro ", agregó el ingeniero de la Universidad de Shizuoka, Yoji Ishikawa.
Si el experimento tiene éxito, ayudará a sentar las bases para un ascensor espacial real. Pero, por supuesto, aún deben resolverse muchos desafíos importantes antes de poder construir algo que se acerque a un ascensor espacial. El principal de ellos es el material utilizado para construir la correa, que debería ser ligero (para no colapsar) y tener una increíble resistencia a la tracción para resistir la tensión inducida por la fuerza centrífuga que actúa sobre el contrapeso del elevador.
Además de eso, la correa también tendría que soportar las fuerzas gravitacionales de la Tierra, el Sol y la Luna, sin mencionar las tensiones inducidas por las condiciones atmosféricas de la Tierra. Estos desafíos se consideraron insuperables durante el siglo XX, cuando el concepto fue popularizado por escritores como Arthur C. Clarke. Sin embargo, para el cambio de siglo, gracias a la invención de los nanotubos de carbono, los científicos comenzaron a reconsiderar la idea.
Sin embargo, la fabricación de nanotubos en la escala necesaria para llegar a una estación en OSG todavía está muy por encima de nuestras capacidades actuales. Además, Keith Henson, un tecnólogo, ingeniero y cofundador de la National Space Society (NSS), argumenta que los nanotubos de carbono simplemente no tienen la fuerza necesaria para soportar los tipos de estrés involucrados. Para esto, los ingenieros han propuesto utilizar otros materiales, como el nanofilamento de diamante, pero la producción de este material en la escala requerida también está más allá de nuestras capacidades actuales.
También hay otros desafíos, que incluyen cómo evitar que los desechos espaciales y los meteoritos choquen con el elevador espacial, cómo transmitir electricidad de la Tierra al espacio y garantizar que la correa sea resistente a los rayos cósmicos de alta energía. Pero si se pudiera construir un elevador espacial, tendría grandes beneficios, entre los cuales se encontraría la capacidad de transportar tripulaciones y carga al espacio por mucho menos dinero.
En 2000, antes del desarrollo de cohetes reutilizables, el costo de colocar cargas útiles en órbita geoestacionaria usando cohetes convencionales era de aproximadamente US $ 25,000 por kilogramo (US $ 11,000 por libra). Sin embargo, según las estimaciones compiladas por la Fundación Spaceward, es posible que las cargas útiles se transfieran a la OSG por tan solo $ 220 por kg ($ 100 por libra).
Además, el elevador podría utilizarse para desplegar satélites de próxima generación, como los paneles solares basados en el espacio. A diferencia de los paneles solares en tierra, que están sujetos al ciclo día / noche y a las condiciones climáticas cambiantes, estos paneles podrían recolectar energía las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año. Esta potencia podría transmitirse desde los satélites utilizando emisores de microondas a las estaciones receptoras en el suelo.
Las naves espaciales también podrían ensamblarse en órbita, otra medida de reducción de costos. Actualmente, las naves espaciales necesitan estar completamente ensambladas aquí en la Tierra y ser lanzadas al espacio, o tener componentes individuales lanzados a la órbita y luego ensamblados en el espacio. De cualquier manera, es un proceso costoso que requiere lanzadores pesados y toneladas de combustible. Pero con un elevador espacial, los componentes podrían elevarse a órbita por una fracción del costo. Aún mejor, las fábricas autónomas podrían situarse en órbita para poder construir los componentes necesarios y ensamblar naves espaciales.
No es de extrañar entonces por qué múltiples compañías y organizaciones esperan encontrar formas de superar los desafíos técnicos y de ingeniería que tal estructura implicaría. Por un lado, tiene el Consorcio Internacional de Elevadores Espaciales (ISEC), una filial de la Sociedad Espacial Nacional que se formó en 2008 para promover el desarrollo, construcción y operación de un elevador espacial.
Luego está la Obayashi Corporation, que está trabajando con la Universidad de Shizuoka para crear un elevador espacial para el año 2050. Según su plan, el cable del elevador estaría compuesto por un cable de nanotubos de carbono de 96,000 km (59,650 millas) capaz de transportar 100 -Ton escaladores. También consistirá en un puerto de tierra flotante de 400 m (1312 pies) de diámetro y un contrapeso de 12,500 toneladas (13,780 toneladas estadounidenses).
Como dijo el profesor Yoshio Aoki de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Nihon (que supervisa el proyecto de ascensor espacial de Obayashi Corp.): “[Un ascensor espacial] es esencial para que las industrias, las instituciones educativas y el gobierno se unan para el desarrollo tecnológico . "
Por supuesto, el costo de construir un elevador espacial sería enorme y probablemente requeriría un esfuerzo internacional y multigeneracional concertado. Y quedan desafíos importantes que requerirán desarrollos tecnológicos significativos. Pero para este gasto único (más el costo de mantenimiento), la humanidad tendría acceso sin restricciones al espacio en el futuro previsible, y a costos significativamente reducidos.
Y si este experimento tiene éxito, proporcionará datos esenciales que algún día podrían informar la creación de un ascensor espacial.
