h i t n u me r u Struktura nanorurek węglowych
A co, jeS
li istniałoby lepsze
rozwiązanie - wstęga, po której sta-
tek kosmiczny mógłby wjeżdżać
w niebo?
Koncepcja kosmicznej windy
nie jest nowa. Sto lat temu urzą-
dzenie to projektował rosyjski na-
ukowiec Konstanty Ciołkowski.
W literaturze science fiction rów-
nież występowała - pisał o niej np.
Arthur C. Clarke. Ten pomysł istnie-
je, odkąd ludzie, patrząc w gwiaz-
dy, zaczęli marzyć, by ich dotknąć.
Miał różne postaci - drabiny Jaku-
bowej i wieży Babel. LudzkoS
ci od
bardzo dawna towarzyszy marzenie
zbudowania czegoS
tak wysokiego,
by sięgnęło niebios.
K L U C Z
D O P O D B O J U K O S M O S U
Marzenie ludzkoS
ci zamknię-
te jest w czarnej plastikowej teczce
na biurku Brada Edwardsa. Bez ce-
remonii pokazuje ją ciekawskim.
Winda do nieba W teczce znajduje się kawałek czar-
Mo n i k a Wi t a n
WIND
NA MARSA?
W ciągu 15 lat może ruszyć
kosmiczna winda, wynosząca
satelity, statki kosmiczne
i części stacji kosmicznych
na wysokość 100 tysięcy kilo-
metrów.
dzieS
na S
wiecie są tęgie mó-
zgi, które kombinują, jak można
G wykorzystać naszą Ziemię.
Chcą ni mniej, ni więcej, tylko pod-
bić wszechS
wiat. Jaki mają na to
pomysł? Chcą zbudować trwały
most prowadzący właS
nie TAM...
Obecnie jedynym sposobem
dotarcia w kosmos są rakiety. Ra-
kieta może wynieS
ć satelitę albo
prom na orbitę, ale można to po-
równać do podróży na grzbiecie
bomby. Rakiety są niebezpieczne,
kosztowne - no i cóż - wciąż jedno- Umieszczanie wstęgi / rys. LiftPort Inc.
razowe.
14
1
4
TEKST A
ATWY
MA
ODY TECHNIK
10/2004
st o l at t emu kosmi czną wi ndę zaproj ekt ował
Konst ant y Ci oł kowski
nej wstęgi o długoS
ci około 30 cm mogłaby więc TANIO transporto- do pływającej platformy na równiku
i szerokoS
ci 6 mm rozpięty na stalo- wać satelity, statki kosmiczne czy (u spokojnych, południowoamery-
wej ramie. częS
ci stacji kosmicznych - z Ziemi kańskich wybrzeży Pacyfiku, gdzie
Co? Żadnych antygrawitacyj- na orbitę. Obniżenie kosztów trans- mało jest wyładowań i huraganów),
nych dysków czy S
wiecących ta- portu otwiera też nowe możliwoS
ci z drugiej strony - na satelicie ważą-
jemniczych przedmiotów? Tylko związane z turystyką kosmiczną. cym 650 ton.
marny kawałek taS
my z czarnych Winda, zdolna codziennie transpor-  Szyb całej windy stanowi-
włókien?  To pochodzi z pięcioki- tować ładunek 5 ton, może ruszyć łaby właS
nie wstęga z nanorurek.
lometrowej szpuli, - mówi Ed- w ciągu 15 lat. R
rodek masy kabla wypadłby na or-
wards, nawijając taS
mę na wska- bicie geostacjonarnej Ziemi.  Dłuż-
zujący palec. - Ta technologia P R O J E K T sza wstęga pozwalałaby przeka-
szybko idzie naprzód. zywać ładunki na Księżyc, Marsa,
Edwards kieruje projektem asteroidy lub Wenus - uważa
C Z A R N A W S T Ę G A związanym z powstaniem kosmicz- Edwards.
nej windy w Institute for Scientific Do wyniesienia na orbitę tej
Wstążka jest kawałkiem Research w Fairmont (Wirginia Za- wstęgi można wykorzystać trady-
kompozytu z nanorurek węglowych. chodnia). Dotąd NASA przeznaczyła cyjną rakietę. Gotową  windę za-
Nanorurki węglowe są 100 razy już na wstępne badania ponad silałyby ogniwa słoneczne, zamie-
bardziej wytrzymałe niż stal, 500 tys. dol. Kongres dodał kolejne niające S
wiatło Słońca na energię
a 50 000 takich rurek ma zaledwie 2,5 miliona dol. Edwards ocenia, elektryczną. Energię przekazywał-
gruboS
ć ludzkiego włosa. W prze- że windę można zbudować już za by laser.
ciągu 15 lat w technologii nanoru- 6 mld dol. Edwards ocenia, że rozwój
rek nastąpi taki postęp, że wstęga Warunkiem powstania windy węglowych nanorurek (zanim uzy-
o szerokoS
ci 90 cm i cieńsza od jest właS
ciwe wykorzystanie i ulep- ska się pożądaną wytrzymałoS
ć)
kartki papieru, z której czytacie, bę- szenie węglowych nanorurek - tak powinien zająć około dwóch lat.
dzie mogła być zacumowana z jed- wytrzymałych jak diamenty, a przy  Z techniką nie powinno być - mo-
nej strony na platformie na Ziemi, tym giętkich i znacznie lżejszych od im zdaniem - problemu. Najwięk-
a drugim końcem sięgnie 100 000 stali. Wstęga wykonana z nanoru- szą przeszkodą jest prawdopodob-
km w niebo i będzie  zakotwiczo- rek (lub włókna z ich zawartoS
cią) nie polityka i finanse, a to jedno
na w przestrzeni kosmicznej. Bę- byłaby na tyle mocna, by utrzymać i to samo - powiedział.
dzie się ona utrzymywała na miej- własny ciężar oraz ciężar wind
scu dzięki sile doS
rodkowej po- wjeżdżających na orbitę. F A K T Y I M I T Y
wstałej w wyniku rotacji Ziemi. Według koncepcji Edwardsa,
Drogi i niebezpieczny rakietowy winda poruszałaby się po kablu, Wiele opowieS
ci science fic-
biznes skończy się, bo kosmiczna z jednej strony byłby on zaczepiony tion, włączając w to nowele Arthu-
winda zaspokoi wszelkie wymaga-
nia. Będzie mogła wynosić na niską Platforma z panelami słonecznymi. /rys. Institute for Scientific Research, Inc
orbitę turystów, na orbitę geosyn-
chroniczną satelity komunikacyjne,
a na wysoką statki kosmiczne, bo
tam rotacja Ziemi ułatwi im start
w kierunku Księżyca, Marsa i jesz-
cze dalej... Kolejne windy pozwoli-
łyby na prowadzenie w przestrzeni
kosmicznej operacji na wielką skalę
przy zredukowanych kosztach.
K O R Z Y R
C I
Winda miałaby kosztować je-
dynie 6 miliardów dolarów. To nie
tak wiele jak się wydaje, wziąwszy
pod uwagę sumy wydawane na ra-
kiety. Są i oszczędnoS
ci. Obecnie
wyniesienie każdego kilograma ła-
dunku na orbitę Ziemi (na pokła-
dzie promu kosmicznego) kosztuje
S
rednio 10-40 tys. dol. Wyniesienie
ładunku windą kosmiczną obniżyła-
by ten koszt do tysiąca dolarów. Im
więcej wind, tym taniej - cena ta
mogłaby spaS
ć do 50-100 dolarów -
oceniają eksperci. Kosmiczna winda
15
1
5
MA
ODY TECHNIK
10/2004
Oto błędne koncepcje, jakie
mogą wam wpaS
ć do głowy:
Nic nie jest wystarczająco
wytrzymałe, by można było zbu-
dować Kosmiczną Windę.
Nanorurki węglowe, odkryte w 1991
roku, są prawie na pewno wystar-
czająco wytrzymałe. Teoria mówi,
że są 3-5 razy bardziej wytrzymałe,
niż jest to konieczne. Pomiary labo-
ratoryjne, bardzo trudne do wyko-
Dostarczanie satelity windą
/ rys. LiftPort Inc. Scenariusz uruchomienia kosmicznej
windy
ra C. Clarke a, Roberta Forwarda
i Kim Stanley Robinson umieS
ciło
kosmiczne windy na Ziemi i Marsie.
Wszystkie te utwory były osadzone
dziesiątki lub nawet setki lat w przy-
szłoS
ci; kable wind miały metry lub
nawet kilometry S
rednicy i ważyły
miliardy ton. W niektórych ważnym
elementem fabuły była totalna za-
głada planety spowodowana pęk-
nięciem i upadkiem kabla. Wahadłowiec wynosi na or-
Obecna koncepcja Kosmicz- bitę wszystkie elementy: sa-
nej Windy bardzo nikle przypomina telitę, silniki pozycjonujące
te z literatury science fiction. Za- i oczywiście, węglową  linę . Montaż następuje na orbicie
miast gruboS
ci sekwoi - 30 centy-
metrów. Zamiast gigantycznych
magnetycznych pociągów podróżu-
jących tam i z powrotem - platformy
wielkoS
ci wywrotki będą wspinać
się po wstędze. No i nie będzie żad-
nej asteroidy jako przeciwwagi. Silniki po-
zycjonujące
utrzymują
stałe poło-
żenie całe-
Silniki pozycjonujące przesuwają go systemu
satelitę dokładnie na orbitę geo- w czasie
stacjonarną. Rozpoczyna się wte- rozwijania
dy opuszczanie liny około 15-to-
nowej liny
Satelita odwija
jeszcze linę,
tak aby środek
Zacumowanie ciężkości całe-
Platforma na oceanie dolnego koń- go systemu
/ rys. LiftPort Inc. ca liny na plat- znalazł się na
formie orbicie geosta-
16
1
6
cjonarnej
MA
ODY TECHNIK
10/2004
LEKSYKON
orbita geosynchroniczna  kołowa
orbita o niewielkim nachyleniu do
równika planety, na której prędkość
orbitalna satelity jest równa jej okreso- Jest fizycznie niemożliwe
wi obrotu; satelita zdaje się znajdo- zbudowanie wieży wysokiej na
wać stale w tym samym punkcie nad 100 tysięcy kilometrów.
określonym miejscem na powierzchni Kosmiczna Winda nie jest wieżą czy
planety nawet znanym nam szybem windy.
To w istocie sam kabel windy nawet
nanorurki (ang.  nanotubes )  struk- bez wielkich silników u góry do
tury o kształcie wydrążonego walca wciągania platformy. Pojazdy wraz Na platformie. / rys. LiftPort Inc.
i bardzo małych wymiarach, rzędu na- z ładunkiem będą musiały wciągnąć
nometrów, przy czym długość takich się po linie za pomocą własnych sil-
tworów może być o kilka rzędów wiel- ników i zasilania.
kości większa niż średnica ich prze- Nie jest możliwe złapanie
kroju poprzecznego. W postaci nano- asteroidy, żeby służyła za przeciw-
rurek występują m.in. sole nieorga- wagę.
niczne, głównie halogenki. Nanorurki Nikt nie zamierza tego robić. Celem
węglowe (ang.  carbon nanotubes ) zastosowania przeciwwagi jest
mogą być jedno- lub wielościenne, umiejscowienie S
rodka masy windy
mogą zmieniać wskutek defektów na orbicie geosynchronicznej (36 000
swój kształt czy przekrój, ale w naj- km). Cała winda będzie ważyć tak
prostszej formie przypominają płasz- mało, że nie potrzeba dużej masy, by
czyznę grafitu zwiniętą i sklejoną zrównoważyć ciężar windy. W rze-
wzdłuż jednej krawędzi. czywistoS
ci ciężar ekwipunku użyte-
go do konstrukcji windy będzie do-
stateczny.
nania i jeszcze nie definitywne, wy- Winda będzie podatna na Winda na Marsa
kazały ponad połowę wytrzymało- ataki terrorystyczne.
S
ci, która jest potrzebna. Po pierwsze, warto wiedzieć, że bę- ryS
ci raczej nie są w stanie zerwać
Jak dotąd najdłuższe nano- dzie więcej niż jedna Kosmiczna wstęgi na wysokoS
ci większej niż 15
rurki mają długoS
ć centymetrów, Winda. Druga ma powstać natych- km; w takim wypadku po kilku
a nie kilometrów, a już na pewno miast po pierwszej (uruchomienie dniach działałaby znowu.
nie 100 tysięcy kilometrów. pierwszej spowoduje znaczne pota- Pierwsza kotwica będzie
Nie potrzebujemy i nie liczymy na nienie drugiej konstrukcji). I tak ma- umiejscowiona na Pacyfiku - 650 ki-
to, że pojedyncza nanorurka osią- ją powstać następne - trzecia, lometrów od linii powietrznych lub
gnie długoS
ć całej wstęgi. Pojedyn- czwarta, piąta, itd. Atak na jedną wodnych. Przestrzeń powietrzna
cze włókno w linie ma długoS
ć zale- wstęgę jest mało prawdopodobny, wokół byłaby zamknięta. Wstęga
dwie kilku milimetrów, ale lina ma bo platformy na Ziemi będą odizolo- i baza windy byłyby strzeżone jak
dużą częS
ć teoretycznej wytrzyma- wane i atak na nie przyniósłby bar- inne cenne obiekty - prawdopodob-
łoS
ci włókien. dzo niewiele strat w ludziach. Terro- nie przez wojsko amerykańskie.
17
1
7
Energię do zasilania windy przekazuje laser. / rys. LiftPort Inc.
MA
ODY TECHNIK
10/2004