Ta hissen till himlen

2000-09-27 13:00  
En rymdhiss längs en enormt lång himlastång. "Bottenplanet", finns i ett högt torn på jordytan medan "översta hissplanet" är en rymdstation tusentals kilometer ovanför jordens yta. Hissen färdas med överljudsfart, flera gånger ljudhastigheten, och restiden till rymdstationen blir ett antal timmar.
 
Detta låter som en vild vision. Men konceptet är faktiskt resultatet av en seriös studie för framtida rymdfärder. Studien kommer från Nasas rymdtekniska utvecklingscentrum
 
Marshall Space Flight Center (MSFC). Den är tänkt att inspirera forskare och tekniker att utveckla ett nytt system som ersätter de dyra rymdfärjorna och bärraketerna, och ger betydligt billigare resor ut i rymden än de som görs idag. Studien har dock långt framtidsperspektiv: att bygga "hiss till rymden" är möjligt tidigast om femtio år.
 
"Hiss till himlen" är en gammal idé som fängslat visionärer och science fiction-entusiaster genom åren.
 
Det började redan i bibeln med "Jakobs stege", fortsatte som vetenskapliga idéer av bland andra den ryske vetenskaparen Tsiolkovski och den amerikanske fysikern Jerome Pearson och presenterades 1979 av författaren Arthur C Clarke i science-fictionvisionen "The Fountains of Paradise".
 
Amerikanska rymdetablissemanget har nu tagit till sig idéerna på allvar och studerat vad som skulle krävas för ett framtida superhissprojekt. I studien presenterar David Smitherman vid Nasa-MSFC olika hisskoncept, den teknik som krävs och när den kan vara mogen att göra verklighet av visionen.
 
Koncepten i studien "Space Elevators: An advanced Earth-Space Infrastructure for the New Millennium" bygger på den vetenskapliga idé som Jerome Pearson presenterade redan 1975 (Acta Astronomica). Pearsons idé var en rymdhiss som färdas längs ett enormt långt rör mellan jorden och en annan himlakropp. Röret hålls rakt om tyngdpunkten ligger på geostationär höjd; då snurrar det helt i takt med en motsvarande punkt på jordytan. Röret hålls sträckt om ena ändan förankras i jordytan och den andra i en lämplig "motvikt", en rymdfarkost eller en lagom stor asteroid.
 
I Nasas koncept används en väldig rymdstation i geostationär bana som centrum och tyngdpunkt i hissbygget. Men Smitherman och hans medhjälpare har också en variant där de skalat ner Pearsons idé till mindre och rimligare proportioner. I detta koncept är hissen ett utsträckt, vertikalt hängande "rymdskepp" med flera tusen kilometers längd som svävar fritt runt jorden tolv varv per dygn i en "halvhög" bana. Hissens "bottenplan" ligger 150 kilometer upp, medan de övre hissplanen placeras på 2000 och 4000 kilometers höjd. Bottenplanet når man med rymdflygplan.
 
De tekniska lösningarna skapar en rad frågor, vid sidan av det "triviala" problemet att hitta en asteroid lämplig som ankarplats. Är ens det enklare konceptet tekniskt möjligt? Kan dessa enorma strukturer konstrueras och byggas? Vad krävs för att lyfta upp alla modulerna till hissbygget?
 
De flesta frågorna får svar i studien. Smitherman och hans medhjälpare tycks anse att den pågående teknikutvecklingen inom Nasa och tekniksamhället duger som grund för en framtida rymdhiss. Men de kräver stora framsteg inom fem tekniska nyckelområden: material- och nanoteknik, material- och byggteknik för superhöga torn, kabelteknik, avancerad elektromagnetisk drivteknik och transportsystem för hissmaskineriets många, stora moduler.
 
Framförallt krävs en snabb utveckling av nya supermaterial, speciellt för tornbyggen och kablar. Smithermans studie menar att den utvecklingen redan pågår och, i en förlängning, kan klara studiens 50-årsprespektiv. Hos Nasa och USAs nationella labb utvecklas redan lätta nanotekniska kolfibermaterial, bland annat i diamantform, vars styrka är mer än hundra gånger större än det bästa stålets. Men det krävs förstås ytterligare förbättringar om materialen ska duga i en rymdhiss som startar på jorden.
 
Kabeltekniken måste också utvecklas mycket, både när det gäller material och tillverkningsteknik. Men lätta kolfiber-, metallfiber- och andra fiberarmerade material används redan inom den tekniskt avancerade industrin. De finns i dagens satelliter och kommer i nya hypersoniska farkoster.
 
Nya lösningar för att stärka fibermaterialen tas hela tiden fram i labben, exempelvis för rymddräkter och rymdkablar i så kallade elektronfångare. Det som främst behöver utvecklas för framtidens rymdhissprojekt är tekniken för att kontrollera tillståndet hos långa fiberstrukturer.
 
Byggtekniken för mycket höga torn anses vara det som är minst utvecklat, åtminstone om man jämför med de krav som ställs för en rymdhiss.
 
Världens högsta byggnader idag är tevetorn i USA och Ryssland med itet över 600 meters höjd. Men, enligt studien, finns material och byggteknik redan idag som skulle tillåta några kilometer höga byggnader. Forskarna som tagit fram underlaget för Nasastudien menar också att det kan räcka med att vidareutveckla den byggteknik som används för dagens rymdstationer. Allt tar bara mycket längre tid att bygga när hissmaskineriet blir flera tusen kilometer långt.
 
Drivtekniken för "hisskorgarna" anses i studien vara det minst svåra teknikområdet. Nasa-MSFC leder idag projekt, där elektromagnetisk drivning (Maglev) utvecklas för höghastighets marktransporter, och för raketmotorer med strålstyrning (Aerospike). Rymdhisstudien säger att båda drivteknikerna kan utvecklas till brukbar rymdhissteknik inom tio till tjugo år.

Sven-Olof Carlsson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt