Jeszcze do niedawna pomysł skonstruowania windy kosmicznej można było traktować z równą powagą jak poszukiwania potwora z Loch Ness. Ale nie teraz. – Kosmiczna winda zostanie skonstruowana dziesięć lat po tym, jak przestaną się śmiać z tego pomysłu – stwierdził w 2003 roku Arthur C. Clark, autor powieści z gatunku science fiction. Właśnie teraz „przestali się śmiać".
Poziom, jaki osiągnęła współczesna technika, zupełnie nowe materiały, jakimi dysponuje nasza cywilizacja, sprawiają, że takie przedsięwzięcie nie należy już do kategorii fantazji naukowej. Pięć lat temu przekonanie to wyrazili w specjalnym raporcie eksperci z International Academy of Astronautics na portalu Space.
Metal nie udźwignie
Obecnie mamy rok 2019, budowy windy jeszcze nikt nie rozpoczął, ale większość ludzi wykształconych zdaje sobie sprawę, że główną przeszkodą w eksploracji kosmosu, zwłaszcza rejonów oddalonych od Ziemi, są gigantyczne koszty. Z tego powodu naukowcy coraz poważniej lansują pomysł zbudowania windy kosmicznej, przy pomocy której łatwiej byłoby wysyłać w przestrzeń urządzenia, aparaturę badawczą, teleskopy, satelity itp.
W 1895 roku wizjoner badań kosmicznych Konstanty Ciołkowski zaproponował skonstruowanie windy z liną długości 35 788 km sięgającą na wysokość, na jakiej unoszą się satelity umieszczane na orbicie geostacjonarnej, po linie przesuwałyby się kabiny, dlatego wystrzeliwanie rakiet nie byłoby potrzebne. Do tego pomysłu powróciły Amerykańska Agencja Kosmiczna NASA oraz JAXA – Japan Aerospace Exploration Agency. Podstawowym elementem windy byłaby lina sięgająca orbity. Jeździłyby po niej moduły dostarczające na orbitę urządzenia, surowce, sprzęt badawczy, zaopatrzenie, żywność – wszystko, czego wymaga eksploracja kosmosu.
Nie ma metalu, który zapewniłby linie taką wytrzymałość, aby nie zerwała się pod własnym ciężarem. Teraz jednak problem ten jest bliski rozwiązania. Nadzieję daje tworzywo, które stało się dostępne dopiero na początku XXI stulecia – są to włókna z nanorurek węglowych. Na podstawie symulacji komputerowych przeprowadzonych przez NASA fizycy i technicy doszli do wniosku, że podstawą kosmicznej windy nie może być lina, ale taśma z włókna wykonanego z węglowych nanorurek. Powinna mieć szerokość metra i grubość kartki papieru. Symulacje mechaniki i statyki takiej taśmy wskazują, że powinna wytrzymywać nacisk 630 ton na centymetr kwadratowy.
Specjaliści z NASA wybrali dwa miejsca na kuli ziemskiej dogodne do umocowania windy, obydwa na oceanie – 500 km od Australii, na wysokości Perth, i drugie 3200 km od Hawajów. Podstawą windy byłyby ogromne pływające konstrukcje, zakotwiczone na dnie.
Technologia wytwarzania włókien z nanorurek węglowych jest już na tyle zaawansowana, że zbudowanie windy kosmicznej możliwe będzie około roku 2030. Eksperci z International Academy of Astronautics sporządzili listę problemów, z jakimi będą musieli się zmierzyć projektanci struktury. Najważniejszym będą wibracje taśmy pod wpływem wiatrów, ruchu obrotowego Ziemi, ruchu kabin kursujących między orbitą a planetą.
Inna wizja
Inną koncepcję windy proponują Zephyr Penoyre z University of Cambridge i Emily Standford z Columbia University w Nowym Jorku. Opis projektu i materiałów wraz z aspektem ekonomicznym dostępny jest na platformie arXiv. Lina grawitowałaby wokół Ziemi, umocowana do Księżyca. Gigantyczny kabel nie dotykałby Ziemi, kończyłby się na wysokości 42,164 km ponad powierzchnia naszego globu. „Przedłużając linę kosmiczną umocowaną do Księżyca, aż do punktu, w którym grawitacja Ziemi jest już silna, moglibyśmy skonstruować stabilny kabel przystosowany do poruszania się po nim w sposób swobodny, poczynając od pobliża Ziemi, do powierzchni Księżyca" – piszą Penoyre i Standford.
Wyjaśniają, że to zredukowałoby do jednej trzeciej zużycie paliwa potrzebnego, aby rakiety docierały do Srebrnego Globu. Uważają, że mogłyby zostać użyte ekstremalnie wytrzymałe materiały, jakimi już dysponuje nasza cywilizacja, zwłaszcza polimer węgla o nazwie zylon.
