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    Cómo funcionarán los ascensores espaciales
    El levantador visto en el concepto de este artista, podrá transportar hasta 13 toneladas de carga al espacio, propulsado por rayos láser. Vea más imágenes de exploración espacial. Foto cortesía de LiftPort Group

    Cuando el transbordador espacial Columbia despegó el 12 de abril, 1981, del Centro Espacial Kennedy, Fla., para comenzar la primera misión del transbordador espacial, el sueño de una nave espacial reutilizable se hizo realidad. Desde entonces, La NASA ha lanzado más de 100 misiones, pero el precio de las misiones espaciales ha cambiado poco. Ya sea el transbordador espacial o la nave espacial rusa no reutilizable, el costo de un lanzamiento es de aproximadamente $ 10, 000 por libra ($ 22, 000 por kg).

    Un nuevo sistema de transporte espacial que se está desarrollando podría convertir los viajes a la órbita terrestre geoestacionaria (GEO) en un evento diario y transformar la economía mundial.

    Un ascensor espacial hecho de un cinta compuesta de nanotubos de carbono anclado a una plataforma marina en alta mar se estiraría hasta un pequeño contrapeso de aproximadamente 62, 000 millas (100, 000 km) en el espacio. Los elevadores mecánicos unidos a la cinta luego subirían la cinta, llevar carga y humanos al espacio, a un precio de sólo alrededor de $ 100 a $ 400 por libra ($ 220 a $ 880 por kg).

    En este articulo, Veremos cómo la idea de un ascensor espacial se está moviendo de la ciencia ficción a la realidad.

    Contenido
    1. Cinta de elevador espacial
    2. Montar un ascensor espacial hasta la cima
    3. Mantenimiento de ascensores espaciales
    4. Impacto del elevador espacial

    Cinta de elevador espacial

    Un contrapeso al final del elevador espacial mantendrá tensa la cinta de nanotubos de carbono. Foto cortesía de LiftPort Group

    Para comprender mejor el concepto de ascensor espacial, piense en el juego de tetherball en el que se ata una cuerda en un extremo a un poste y en el otro a una pelota. En esta analogía, la cuerda es la cinta compuesta de nanotubos de carbono , el poste es la tierra y la pelota es el contrapeso. Ahora, imagina que la pelota gira perpetuamente alrededor del poste, tan rápido que mantiene la cuerda tensa. Esta es la idea general del ascensor espacial. El contrapeso gira alrededor de la Tierra, manteniendo el cable recto y permitiendo que los elevadores robóticos suban y bajen por la cinta.

    Bajo el diseño propuesto por LiftPort, el ascensor espacial sería de aproximadamente 62, 000 millas (100, 000 km) de altura. LiftPort es una de varias empresas que desarrollan planes para un ascensor espacial o componentes del mismo. Equipos de todo el mundo están listos para competir por los $ 400, 000 primer premio en los Space Elevator Games en la X Prize Cup en octubre de 2006 en Las Cruces, Nuevo Mexico.

    La pieza central del elevador será la cinta compuesta de nanotubos de carbono que tiene solo unos centímetros de ancho y es casi tan delgada como una hoja de papel. Nanotubos de carbon, descubierto en 1991, son las que hacen creer a los científicos que se podría construir el ascensor espacial. Según el Dr. Bradley Edwards de la Spaceward Foundation, "Anteriormente, los desafíos materiales eran demasiado grandes. Pero ahora nos estamos acercando a los avances en la creación de nanotubos de carbono y en la construcción de máquinas que pueden hacer girar las grandes longitudes de material necesario para crear una cinta que se estire hacia el espacio" [ref. ].

    Bajo algunos planes iniciales, Los materiales de construcción sobrantes se utilizarán para formar el contrapeso. Foto cortesía de LiftPort Group

    Los nanotubos de carbono tienen el potencial de ser 100 veces más fuerte que el acero y son tan flexible como el plástico . La fuerza de los nanotubos de carbono proviene de su estructura única, que se asemeja a balones de fútbol. Una vez que los científicos puedan fabricar fibras a partir de nanotubos de carbono, será posible crear hilos que formarán la cinta para el elevador espacial. Los materiales previamente disponibles eran demasiado débiles o inflexibles para formar la cinta y se habrían roto fácilmente.

    "Tienen un módulo elástico muy alto y su resistencia a la tracción es realmente alta, y que todo apunta a un material que, En teoria, debería hacer que un ascensor espacial sea relativamente fácil de construir, "dijo Tom Nugent, director de investigación, Grupo LiftPort.

    Una cinta se puede construir de dos formas:

    • Los nanotubos de carbono largos, de varios metros de largo o más, se trenzarían en una estructura parecida a una cuerda. A partir de 2005, los nanotubos más largos tienen todavía unos pocos centímetros de largo.
    • Se podrían colocar nanotubos más cortos en una matriz de polímero. Los polímeros actuales no se unen bien a los nanotubos de carbono, lo que da como resultado que la matriz se separe de los nanotubos cuando se coloca bajo tensión.

    Una vez que se crea una larga cinta de nanotubos, se enrollaría en un carrete que se pondría en órbita. Cuando la nave espacial que lleva el carrete alcanza una cierta altitud, quizás la órbita terrestre baja, comenzaría a desenvolverse, bajando la cinta de regreso a la Tierra. Al mismo tiempo, el carrete continuaría moviéndose a una altitud mayor. Cuando la cinta se baja a la atmósfera de la Tierra, sería atrapado y luego bajado y anclado a una plataforma móvil en el océano.

    La cinta serviría como las vías de una especie de ferrocarril al espacio. Luego, se usarían elevadores mecánicos para subir la cinta al espacio.

    Cómo se mide el ascensor espacial

    Si se construye, la cinta representará una maravilla del mundo moderno, y será la estructura más alta jamás construida. Tenga en cuenta que la torre independiente más alta del mundo en 2005 es la Torre CN , que sube 1, 815 pies 5 pulgadas (553,34 metros) sobre Toronto, Canadá. El ascensor espacial sería 180, ¡720 veces más alta que la Torre CN!

    El 62, 000 millas (100, El elevador espacial de 000 km) de largo se elevaría muy por encima de la altura de órbita promedio del transbordador espacial (115-400 millas / 185-643 km). De hecho, equivaldría a casi una cuarta parte de la distancia a la luna, que orbita la Tierra en 237, 674 millas (382, 500 km).

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    Montar un ascensor espacial hasta la cima

    Los escaladores en cada extremo del levantador enrollarán la cinta a una velocidad de aproximadamente 200 mph. Foto cortesía de LiftPort Group

    Si bien la cinta sigue siendo un componente conceptual, todas las demás piezas del ascensor espacial se pueden construir utilizando tecnología conocida, incluyendo el levantador robótico , estación de ancla y sistema de transmisión de energía . En el momento en que se construye la cinta, los otros componentes estarán casi listos para su lanzamiento alrededor de 2018.

    Levantador

    El levantador robótico utilizará la cinta para guiar su ascenso al espacio. Los rodillos de la banda de rodadura del elevador se sujetarían a la cinta y tirarían de la cinta, permitiendo al levantador subir por el elevador.

    Estación de ancla

    El ascensor espacial se originará en una plataforma móvil en el Pacífico ecuatorial, que anclará la cinta a la Tierra.

    Contrapeso

    En la parte superior de la cinta, habrá un pesado contrapeso . Los primeros planes para el ascensor espacial implicaban capturar un asteroide y usarlo como contrapeso. Sin embargo, Los planes más recientes como los de LiftPort y el Instituto de Investigación Científica (ISR) incluyen el uso de un contrapeso artificial. De hecho, el contrapeso podría ensamblarse a partir del equipo utilizado para construir la cinta, incluida la nave espacial que se utiliza para lanzarla.

    Haz de energía

    El levantador estará propulsado por un sistema láser de electrones libres ubicado en o cerca de la estación de anclaje. El láser emitirá 2,4 megavatios de energía a las células fotovoltaicas, quizás hecho de Arseniuro de galio (GaAs) unido al levantador, que luego convertirá esa energía en electricidad para ser utilizada por los motores eléctricos de CC con imán de niobio, según el ISR.

    Una vez operativo, los elevadores podrían estar subiendo al elevador espacial casi todos los días. Los elevadores variarán en tamaño desde cinco toneladas, en primer lugar, a 20 toneladas. El elevador de 20 toneladas podrá transportar hasta 13 toneladas de carga útil y tendrá 900 metros cúbicos de espacio. Los levantadores transportarían cargas que iban desde satélites hasta paneles de energía solar y, finalmente, humanos hasta la cinta a una velocidad de aproximadamente 118 millas por hora (190 km / hora).

    Mantenimiento de ascensores espaciales

    La cinta del elevador espacial estará anclada a una plataforma móvil en el Pacífico ecuatorial. Como parte de un sistema para ayudar al elevador a evitar los desechos orbitales, la plataforma móvil se puede reposicionar. Foto cortesía de LiftPort Group

    Con una longitud de 62, 000 millas (100, 000 km), el ascensor espacial será vulnerable a muchos peligros, incluido el clima, desechos espaciales y terroristas. A medida que avanzan los planes sobre el diseño del ascensor espacial, los desarrolladores están considerando estos riesgos y las formas de superarlos. De hecho, para asegurarse de que siempre haya un ascensor espacial operativo, los desarrolladores planean construir múltiples ascensores espaciales. Cada uno saldrá más económico que el anterior. El primer ascensor espacial servirá como plataforma desde la que construir ascensores espaciales adicionales. Al hacerlo, los desarrolladores se aseguran de que, incluso si un ascensor espacial encuentra problemas, los demás pueden continuar elevando cargas útiles al espacio.

    Evitando los desechos espaciales

    Como la estación espacial o el transbordador espacial, el ascensor espacial necesitará la capacidad de evitar objetos orbitales, como escombros y satélites. La plataforma de anclaje empleará evitación activa para proteger el ascensor espacial de tales objetos. En la actualidad, el Comando de Defensa Aeroespacial de América del Norte (NORAD) rastrea objetos de más de 10 cm (3,9 pulgadas). La protección del elevador espacial requeriría un sistema de rastreo de desechos orbital que pudiera detectar objetos de aproximadamente 1 cm (.39 pulgadas) de tamaño. Esta tecnología se encuentra actualmente en desarrollo para otros proyectos espaciales.

    "Nuestros planes son anclar la cinta a una plataforma móvil en el océano, "dijo Tom Nugent, de LiftPort. "De hecho, puedes mover tu ancla para sacar la cinta del camino de los satélites".

    Repeler ataques

    La ubicación aislada del ascensor espacial será el factor más importante para reducir el riesgo de un ataque terrorista. Por ejemplo, el primer ancla se ubicará en el Pacífico ecuatorial, 404 millas (650 km) de cualquier vía aérea o marítima, según LiftPort. Solo una pequeña parte del ascensor espacial estará al alcance de cualquier ataque, que es cualquier cosa de 9,3 millas (15 km) o menos. Más lejos, El ascensor espacial será un recurso global valioso y probablemente estará protegido por los EE. UU. y otras fuerzas militares extranjeras.

    Impacto del elevador espacial

    El concepto artístico de la vista solar. Foto cortesía de LiftPort Group

    El impacto global potencial del ascensor espacial está generando comparaciones con otro gran logro de transporte:el ferrocarril transcontinental de EE. UU. Terminado en 1869 en Promontory, Utah, el ferrocarril transcontinental unió las costas este y oeste del país por primera vez y aceleró el asentamiento del oeste americano. Los viajes a campo traviesa se redujeron de meses a días. También abrió nuevos mercados y dio lugar a industrias completamente nuevas. En 1893, Estados Unidos tenía cinco ferrocarriles transcontinentales.

    La idea de un ascensor espacial comparte muchos de los mismos elementos que el ferrocarril transcontinental. Un ascensor espacial crearía una conexión permanente Tierra-espacio que nunca se cerraría. Si bien no haría que el viaje al espacio fuera más rápido, haría que los viajes al espacio fueran más frecuentes y abriría el espacio a una nueva era de desarrollo. Quizás el factor más importante que impulsa la idea de un ascensor espacial es que reduciría significativamente el costo de poner carga en el espacio. Aunque más lento que el transbordador espacial propulsado químicamente, los elevadores reducen los costos de lanzamiento desde $ 10, 000 a $ 20, 000 por libra, a aproximadamente $ 400 por libra.

    Las estimaciones actuales sitúan el costo de construir un ascensor espacial en $ 6 mil millones con costos legales y regulatorios en $ 4 mil millones, según Bradley Edwards, autor de "The Space Elevator, Informe final de la Fase II del NIAC ". (Edwards también es el Dr. Bradley Carl Edwards, Presidente y fundador de Carbon Designs.) En comparación, El costo del programa del transbordador espacial se predijo en 1971 en $ 5.2 mil millones, pero terminó costando $ 19.5 mil millones. Adicionalmente, cada vuelo del transbordador espacial cuesta $ 500 millones, que es más de 50 veces más que las estimaciones originales.

    El ascensor espacial podría reemplazar al transbordador espacial como vehículo espacial principal, y utilizarse para el despliegue de satélites, defensa, turismo y exploración adicional. Para el último punto, una nave espacial subiría la cinta del ascensor y luego se lanzaría hacia su objetivo principal una vez en el espacio. Este tipo de lanzamiento requeriría menos combustible del que normalmente se necesitaría para salir de la atmósfera terrestre. Algunos diseñadores también creen que los ascensores espaciales podrían construirse en otros planetas, incluido Marte.

    La NASA financió la investigación del Dr. Edwards durante tres años. En 2005, sin embargo, sólo otorgó $ 28 millones de dólares a las empresas que investigaban el ascensor espacial. Aunque todavía está muy interesado en el proyecto, por ahora preferiría sentarse y esperar desarrollos más concretos.

    Para obtener mucha más información sobre ascensores espaciales y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.

    Probando la tecnología

    En febrero de 2006, LiftPort Group anunció que lanzó con éxito una plataforma utilizando globos de gran altitud. Estos globos mantuvieron la plataforma a una milla en el aire durante seis horas.

    LiftPort planea comercializar la plataforma, llamado HALE (High Altitude Long Endurance), como estación para cámaras de seguridad y transmisiones de telefonía celular y radio. [árbitro].

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    Más enlaces geniales

    • Grupo LiftPort
    • Instituto de Investigaciones Científicas
    • Nuestro asombroso sistema solar

    Fuentes

    • Express Lift to the Stars:CNN International - 18 de septiembre 2006 http://edition.cnn.com/2006/TECH/space/09/18/space.elevator/
    • El elevador espacial:Informe final de la fase II del NIAC http://www.liftport.com/files/521Edwards.pdf
    • Grupo LiftPort http://www.liftport.com/
    • Instituto de Investigaciones Científicas http://www.isr.us/SEHome.asp
    • Concurso Elevator 2010 http://www.elevator2010.org/site/competition.html
    • Sistemas de elevación http://www.americanantigravity.com/highlift.html
    • Un alzamiento a los cielos, Espectro IEEE http://www.spectrum.ieee.org/WEBONLY/publicfeature/aug05/0805spac.html
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