솔직히 말해서, 로켓으로 우주에 물건을 발사하는 것은 일을하는 데 매우 비효율적 인 방법입니다. 로켓은 제작 비용이 비쌀뿐만 아니라 탈출 속도를 달성하기 위해 많은 양의 연료가 필요합니다. 재사용 가능한 로켓 및 우주 비행기와 같은 개념으로 인해 개별 발사 비용이 절감되는 반면 우주 엘리베이터를 건설하는 것이 더 영구적 인 해결책이 될 수 있습니다.
그리고 이와 같은 메가 엔지니어링 프로젝트는 현재로서는 실현 가능하지 않지만, 전 세계에 우주 엘리베이터를 현실로 만드는 데 전념하는 많은 과학자와 회사가 있습니다. 예를 들어, 시즈오카 대학 공학부의 일본 엔지니어 팀은 최근 내일 (9 월 11 일) 우주로 발사 될 우주 엘리베이터의 스케일 모델을 만들었습니다.
우주 엘리베이터의 개념은 매우 간단합니다. 기본적으로, 그것은 인장 구조에 의해 지구에 테 더링되는 지구 동기 궤도 (GSO)로 우주 정거장의 건설을 요구합니다. 지구의 회전 속도가 동일한 지점 위에 유지되도록 테더 웨이트를 스테이션의 다른 쪽 끝에 연결하여 밧줄을 똑바로 유지합니다. 우주 비행사와 승무원은 자동차의 밧줄을 위아래로 이동하여 로켓 발사가 전혀 필요하지 않습니다.
스케일 모델을 위해 시즈오카 대학의 엔지니어들은 두 개의 초소형 CubeSat을 만들었습니다. 각각의 크기는 10cm (3.9 인치)입니다. 이들은 약 10 미터 길이의 32.8 피트 강철 케이블, 모터를 사용하여 우주 엘리베이터처럼 작동하는 컨테이너와 케이블을 따라 연결되며 각 위성에 장착 된 카메라는 컨테이너의 진행 상황을 모니터링합니다.
초소형 위성은 9 월 11 일 국제 우주 정거장 (ISS)에 발사 될 예정이며, 시험을 위해 우주에 배치 될 예정이다. 다른 위성들과 함께 실험은 가고시마 현 다 네가 시마 우주 센터에서 발사 될 H-IIB 7 번 차량에 의해 수행 될 것이다. 케이블이 우주에서 확장 된 유사한 실험이 이전에 수행되었지만, 이것은 물체가 두 위성 사이의 케이블을 따라 이동하는 첫 번째 테스트가 될 것입니다.
시즈오카 대학 대변인은 AFP의 기사에서 다음과 같이 인용했습니다.“우주에서 엘리베이터 움직임을 테스트하는 것은 세계 최초의 실험이 될 것입니다.”
“이론상 우주 엘리베이터는 그럴듯합니다. 우주 여행은 미래에 인기가있을 것입니다.”라고 시즈오카 대학 엔지니어 요시 이시카와는 덧붙였습니다.
실험이 성공하면 실제 우주 엘리베이터의 기초를 마련하는 데 도움이됩니다. 그러나 우주 엘리베이터에 접근하는 모든 것을 건설하기 전에 많은 중요한 과제를 해결해야합니다. 그중에서도 테더를 만드는 데 사용되는 재료가 가장 가벼우 며 (붕괴되지 않도록) 엘리베이터의 카운터 웨이트에 작용하는 원심력에 의해 유발되는 장력을 견디기 위해 놀라운 인장 강도를 가져야합니다.
또한 테더는 지구의 대기 조건에 의해 유발 된 스트레스를 언급 할 필요없이 지구, 태양 및 달의 중력을 견뎌야합니다. 이러한 도전은 20 세기에이 개념이 Arthur C. Clarke와 같은 작가들에 의해 대중화되었을 때 극복 할 수없는 것으로 간주되었습니다. 그러나 세기가 바뀌면서 탄소 나노 튜브의 발명 덕분에 과학자들은 그 아이디어를 재고하기 시작했다.
그러나 GSO 내 스테이션에 도달하는 데 필요한 규모로 나노 튜브를 제조하는 것은 여전히 우리의 현재 기능을 훨씬 능가합니다. 또한 기술자, 엔지니어, NSS (National Space Society)의 공동 설립자 인 Keith Henson은 탄소 나노 튜브가 단순히 관련된 스트레스의 종류를 견디는 데 필요한 힘을 가지고 있지 않다고 주장합니다. 이를 위해 엔지니어들은 다이아몬드 나노 필라멘트와 같은 다른 재료의 사용을 제안했지만 필요한 규모로이 재료를 생산하는 것은 현재 우리의 능력을 넘어선 것입니다.
우주 쓰레기와 운석이 우주 엘리베이터와 충돌하는 것을 피하는 방법, 지구에서 우주로 전기를 전달하는 방법, 테더가 고 에너지 우주 광선에 대한 내성을 확보하는 방법 등 다른 과제도 있습니다. 그러나 만약 우주 엘리베이터가 건설 될 수 있다면, 엄청난 돈을 지불 할 수있을 것입니다.
2000 년에 재사용 가능한 로켓을 개발하기 전에 기존 로켓을 사용하여 페이로드를 정지 궤도에 배치하는 비용은 킬로그램 당 약 US $ 25,000 (파운드당 US $ 11,000)였습니다. 그러나 Spaceward Foundation이 작성한 추정에 따르면 페이로드는 kg 당 $ 220 (파운드당 $ 100)로 GSO로 전송 될 수 있습니다.
또한, 엘리베이터는 우주 기반 태양 광 어레이와 같은 차세대 위성을 배치하는 데 사용될 수 있습니다. 주간 / 야간주기와 날씨 변화에 영향을받는 지상 기반 태양열 어레이와 달리이 어레이는 연중 무휴로 하루 24 시간 전력을 수집 할 수 있습니다. 이 전력은 마이크로파 이미 터를 사용하여 위성에서 지상의 수신기 스테이션으로 전송 될 수 있습니다.
우주선은 또 다른 비용 절감 조치 인 궤도에 조립 될 수도 있습니다. 현재 우주선은 지구에서 완전히 조립되어 우주로 발사되거나 개별 구성 요소가 궤도로 발사 된 후 우주로 조립되어야합니다. 어느 쪽이든, 무거운 발사기와 많은 양의 연료가 필요한 값 비싼 공정입니다. 그러나 우주 용 엘리베이터를 사용하면 비용의 일부만으로도 부품을 궤도로 들어 올릴 수 있습니다. 더 좋은 방법으로, 자율 공장을 궤도에 배치하여 필요한 구성 요소를 구축하고 우주선을 조립할 수 있습니다.
그렇다면 왜 여러 회사와 조직이 그러한 구조에 수반되는 기술 및 엔지니어링 문제를 극복 할 수있는 방법을 찾고 있는지 궁금합니다. 한편으로는 2008 년에 우주 엘리베이터의 개발, 건설 및 운영을 촉진하기 위해 설립 된 National Space Society의 계열사 인 국제 우주 엘리베이터 컨소시엄 (ISEC)이 있습니다.
그런 다음 2050 년까지 시즈오카 대학과 함께 우주 엘리베이터를 만들기 위해 노력하고있는 Obayashi Corporation이 있습니다. 계획에 따르면, 엘리베이터의 케이블은 100 개를 운반 할 수있는 96,000km (59,650 마일) 탄소 나노 튜브 케이블로 구성됩니다. 톤 등산가. 또한 400m (1312ft) 직경의 부유 식 지구 포트와 12,500 톤 (13,780 톤)의 카운터 웨이트로 구성됩니다.
일본 대학 과학 기술 대학 (오바 야시의 우주 엘리베이터 프로젝트를 감독하는)의 요시오 아오키 (Yoshio Aoki) 교수는 다음과 같이 말했습니다. ”
물론, 우주 엘리베이터를 건설하는 비용은 엄청날 것이며 국제적이고 다세대적인 노력이 필요할 것입니다. 그리고 상당한 기술 개발이 필요한 중대한 과제가 남아 있습니다. 그러나이 일회성 지출 (유지 보수 비용 포함)의 경우, 인류는 가까운 미래를위한 공간에 크게 접근 할 수 있고 비용을 크게 절감 할 수있었습니다.
이 실험이 성공하면 언젠가 우주 엘리베이터를 만들 수있는 필수 데이터를 제공 할 것입니다.
