مصعد الى الفضاء - ساينسوفيليا

متى سيصبح الحلم حقيقة على أرض الواقع (مصعد الفضاء)؟

بقلم: هبة رضا

مراجعة علمية: د. دينا فراج

     نعرف جميعا أن هناك مصاعد تستخدم فى المنازل التى تتكون من عدة طوابق للصعود إلى الطوابق العليا بأقل وقت وبأقل جهد . ولكن هل سمعت عن مصعد الفضاء ؟ هيا بنا نتعرف سويًا عن ماهو مصعد الفضاء ؟ هل هو حقيقة أم مجرد خيال ؟

     قديما كان صعود الإنسان إلى الفضاء و الهبوط على سطح القمر أمرا شبه مستحيل، ولكن مع تطور الأبحاث وتطور المعدات المستخدمة فى البحث تمكن الإنسان من الهبوط على سطح القمر .كان يتم إستخدام صواريخ الفضاء لإرسال الحمولات إلي الفضاء ولكن وجد إنها لا تنجح عملية الإرسال دائما غير إنها تكون مكلفة جدا حيث إن عملية إيصال صاروخ تكلف تقريباً عشرات الآلاف من الدولارات, كما أن في الغالب تتحطم معظم أجزاء الصاروخ خلال عملية الإطلاق ، ونتيجة لذلك ظهرت فكرة المصعد لإرسال الحمولات إلي الفضاء بشكل أسهل وأوفر من حيث التكاليف المادية .

 المصعد الفضائي:

     هوعبارة عن هيكل مصمم علي شكل شريط (حبل) بإستخدام تقنية النانو لنقل الحمولات من كوكب الأرض إلى الفضاء, ويكون علي ارتفاع (35800) كيلومتر للحفاظ علي قوي الجاذبية بين الطرفين .

تاريخ المصعد الفضائي:  

    كان التصور الأول عام 1895 لعالم الصواريخ قسطنطين تسيلكوفسكي (kastantin tisolkuvosky) حيث إنه أستوحي فكرة المصعد الفضائي من برج إيفل بباريس وتصور بناء برج معدني هوائي يوصل بين سطح الارض والمدار الخارجي (الجسم الطائر ف الفضاء) وتكون قمته سابحة في مدار فضائي حول الأرض. وكانت فكرته " إذا تم بناء المصعد على خط الاستواء و يدور بسرعة مع الأرض، فإن الجاذبية ستختفي بسبب المسافة من مركز الكوكب و قوة الطرد المركزي التي تتزايد بشكل متناسب مع تلك المسافة  فتنخفض قوة الجاذبية, لكن قوة الطرد المركزي التي تعمل في الإتجاه العكسي تزداد. وبما أن تقل الجاذبية كلما ارتفعنا إلي أعلي فان عند مسافة 36000 كم ستختفي تماما ثم تظهر مرة أخري فى إتجاه معاكس".  

    ظهر مصعد الفضاء لأول مرة في مجلة فنية روسية(آرتسوتانوف) عام 1960, وفي أوائل عام 1962  قام قسم الديناميكا  العامة بإجراء دراسة لمعرفة ما إذا كانت الأبراج العالية جدًا ستكون ذات قيمة لعلم الفلك والبحوث على مرتفعات  عالية والإتصالات وقواعد 

 إطلاق الصواريخ. 

تداول مفهوم المصعد الفضائي بعد ذلك في المجلات التقنية مثل: (إسحاق عام 1966 كانت الفكرة " يكون الكبل مدببًا ويتم لفه في كلا الإتجاهين في وقت واحد (أي باتجاه الأرض وبعيدًا عنها) بحيث يكون الهيكل متوازنًا دائمًا حول نقطة ثابتة بالنسبة للأرض،و سيكون من الممكن  رفع حمولات من الأرض إلى الفضاء بوسائل ميكانيكية بحتة " ؛ بيرسون عام 1975 ؛ كلارك عام 1979, و بدأ يظهر في الخيال العلمي (Clarke 1978؛ StanleyRobinson 1993). وفي عام 1999 عقدت وكالة ناسا اجتماع لدراسة التصميم المحتمل لمساحة المصعد.

 المواد المقترحة  لبناء المصعد الفضائي:

     من الدراسات التي اجريت عام 1962إتضح أن الأبراج الفولاذية يمكن بناؤها حتى إرتفاع 6 كيلومترات ، والأبراج المصنوعة من الألمنيوم حتى حوالي 10 كيلومترات  ولذلك يمكن إستخدام جبل إيفرست بإعتباره أعلى قمة في العالم للبناء عليه.

    حاليا هناك مواد أفضل بكثير من الفولاذ والألمنيوم في شكل مركبات  تعطي قوة عالية وكثافة منخفضة  و بناء برج من الدعامات المركبة من الجرافيت يمكن أن يصل إلى ارتفاع 40 كم بعرض  قاعدة 6 كم. ومن الممكن نظريًا وجود مواد أقوى بكثير  من بلورات الجرافيت. حيث أشار شيفيلد إلى أن الإلكترونات الخارجية  فقط هي التي تساهم من خلال روابطها الكيميائية  في قوة المادة الصلبة.

      و رأى بينويري  و زميلته إميلي ساندفورد خريجة «العلوم الفضائية» من جامعة كمبريدج، أنّ أنابيب الكربون النانوية هي أفضل المواد التي يمكن إستخدامها في صناعة هذا الخطّ، ولكنّها غير قابلة بعد للإستخدام في مشروعات بناء كبيرة.

    أمّا بالنسبة للخطّ نفسه، فقد أستكشف الباحثون عدداً من الأشكال، واستقرّوا أخيراً على سلك نحيل الطرفين لا ينهار تحت ضغط الجاذبية، ويصبح أكثر سماكة في الوسط لتفادي انقطاعه.

    وتم إنتاج بلورات الكربون في المختبرات  بطول يصل إلى 3000 كم, وفكرة وجود كميات غير محدودة من الكربون بشكل أساسي في العديد من الكويكبات  يكون تعدين الفضاء متأرجحًا  فلن يكون من الضروري استخدام المكوكات الفائقة لرفع كميات هائلة من مواد البناء إلى مدار ثابت بالنسبة للأرض. ولذلك إذا أردنا مواد عالية القوة  فيجب أن ننظر إلى العناصر ذات الأوزان الذرية المنخفضة وهذا هو السبب في أختيار الكربون, وطبقا لذلك فإن أفضل مادة لبناء مصاعد الفضاء هي الهيدروجين في الحالة الصلبة ،ونشرت مؤسسة العلوم الوطنية بيانا صحفيا بعنوان "شكل جديد من الهيدروجين تم إنشاؤه مع اقتراب العلماء من إنشاء الهيدروجين المعدني"  ويذكر أنه عند ضغط نصف مليون غلاف جوي ، يتم تحويل الهيدروجين إلى مادة صلبة بلورية كثيفة في درجة حرارة الغرفة ولكن الهيدروجين الصلب أكثر تفجيرا من 25 إلى 35 مرة من مادة TNT  لذلك حتى لو تمكنا من إنشاء هياكل من الهيدروجين الصلب فهناك إحتمال حدوث إنفجار هائل فتم إستبعاده.

 شريط كربوني بتقنية النانو 

 

في الأونه الاخيرة تتجه اليابان إلي إنشاء أول مصعد فضائي ومن المتوقع إنها سوف يتم الإنتهاء منه عام 2050 .