|
آسانسور فضايي
حتما بارها و بارها سوار آسانسور
شدهايد: طبقه اول، دوم، پنجم،
دهم و ... . بلندترين آسانسور روی
زمين در شهر دبی واقع شده است.
اين آسانسور میتواند شما را تا
طبقه 160ام و به 818 متری زمين
منتقل کند.
 اما
آيا با کمک آسانسورها بيشتر از
اين هم میتوان از زمين دور شد؟
چه میشد اگر آسانسورها
میتوانستند ما را تا جو زمين و
يا حتی تا کره ماه بالا ببرند؟
آرزويي بسيار تخيلی و دور از
دسترس است. آدم را ياد کتابهای
ژولورن میاندازد.
اما اين بار ژولورن نبود که در
ذهنش با آسانسور به فضا رفت؛ بلکه
آرتور سی کلارک بود که در سال
1975 و در کتاب "چشمههای بهشت"
(يا فوارههای بهشت) سوار بر يک
آسانسور، به فضا سفر کرد. گويا
پيش از اينکه کلارک اين ايده را
مطرح کند، در سال 1895 مهندسی
روسی با الهام از برج ايفل، ساخت
چنین وسيلهای را پیشنهاد کرده
بود. اما آيا دنيای واقعی و
قوانين فيزيکی به ما اجازه
میدهند که همانند دنيای خيالی،
اين پلکان فضايي را بسازيم؟
برای ساخت اين پلکان فضايي لازم
است بتوانيم محلی را در آسمان
پيدا کنيم که اگر جسمی در آن قرار
گيرد، نسبت به زمین ثابت باقی
بماند. در اين صورت شايد بتوان
طنابی را از اين نقطه آسمانی به
سطح زمین انداخت و یک سیستم
آسانسوری که زمین را به آسمان وصل
میکند، راهاندازی کرد. بر اساس
قوانين و محاسبات اختر فيزيکی، در
ارتفاع 35600 کیلومتری زمين،
میتوان مداری ثابتی را تصور کرد
که فضاپیماها با قراگيری در آن
میتوانند هر 23 ساعت و 56 دقیقه
و 4 ثانیه، یک بار به دور زمین
بگردند. اين زمان، طول مدت يک
شبانهروز زمينی است. يعنی
فضاپیماها با قراگيری در اين
مدار، نسبت به زمین ثابت
میمانند. برای اينکه تعادل اين
مجموعه حفظ شود، لازم است اين
طناب را 64 هزار کیلومتر دیگر نيز
امتداد داد و آنرا به يک وزنه
تعادلی وصل کرد.
اکنون که میدانيم قوانين فيزيکی
مانع ساخت آسانسور فضايي ما
نمیشوند، میتوانيم در مورد
چگونگی ساخت و اجزاي آن بهتر فکر
کنيم. بهتر است اول يک آسانسور
معمولی را تصور کنيم. اين آسانسور
از سه جزء اصلی تشکيل شده است: يک
کابل، يک بالارونده و يک منبع
تامين نيرو. آسانسور فضايي نيز
دقيقاَ از همين اجزا تشکيل شده
است. از نگاه دانشمندان گره اصلی
ساخت اين مجموعه، ساخت کابل
آسانسور است. ريسمان بسيار محکم و
سبکی که بتواند هزاران کيلومتر
کشيده شود.
اگر از يک ريسمان معمولی برای
ساخت اين کابل استفاده کنيم، با
توجه به طول کابل و فشاری که در
اثر وزن خود به بستهای انتهای آن
در ایستگاه فضایی وارد میشود،
لازم است که قطر کابل با کاهش
ارتفاع و نزدیکتر شدن به سطح
زمین، کمتر شود و حالت مخروطی به
خود بگیرد. یک کابل معمولی که
ضخامتش در سطح زمین به اندازه یک
ريسمان پهن است، در ارتفاع 36
هزار کیلومتری باید قطری به
اندازه خود زمین داشته باشد!
نباید نگران اين مشکل و تحقق ايده
آسانسور فضايي بود، فناوری نانو
میتواند اين مشکل را حل کند.
تقريباً تا 10سال پيش تمامی
کابلهايي که برای آسانسور فضايي
پيشنهاد میشد، از ورقههاي استيل
و فلزی ساخته شده بود. با كشف
نانولولههای کربنی در سال 1991،
دانشمندان فضايي متوجه اين
نانوساختار کربنی شدند. مادهای
که يكصد برابر محكمتر از استيل و
50 هزار برابر ريزتر از يك موي
انسان است و تنها یک گرم از این
ماده، برای ساخت نخی به طول 29
کیلومتر کافی است. اين صفحههای
گرافن لوله شده، ترکیبی
استوانهای از اتمهای کربن هستند
که به کمک آنها میتوان کابلی به
نازکی کاغذ و به محکمی الماس
ساخت. با توجه به وزن بسيار کم
نانولولههای کربنی، برای تنظيم
فشار وارد بر بستهای انتهای
آسانسور کافی است که قطر کابل در
ارتفاع 36 هزار کیلومتری تنها 9
برابر قطر آن در سطح زمین باشد.
نکته قابل توجه در استفاده از
نانولولههای کربنی اين است که
رشتههای طولانی از اين ماده،
ساختار شکنندهای دارند.
دانشمندان برای حل اين مشکل،
نانولولههای جدا از هم را در یک
ساختار تارگونه در هم تنیده و
آنها را به رشتههای محکمتر و
طولانیتری تبدیل کردهاند.
 دانشمندان
پيشبينی میکنند که با تکمیل
هستهی اولیهی کابل، میتوان
وسایل مکانیکیای با نام
«بالارونده» را بر روی کابل سوار
کرد. بالاروندهها، عمان طور که
از نامشان برمیآيد، به کمک
غلطکهایی پلاستیکی بالا و پایین
میروند. تابش نور ليزر يکی از
گزينههای پيشنهادی برای تامين
انرژی آسانسور است. لیزری که از
روی سکوی مبدأ، بر صفحههای
خورشیدی انتهای بالاروندهها
متمرکز میشود و نیروی لازم برای
حرکت موتورها را فراهم میکند.
ایده آسانسورهای فضایی تا
پيادهسازی و تبديل شدن به يک
دستگاه واقعی هنوز راه زيادی را
در پيش دارد و انتظار نمیرود که
تا قبل از ده سال آينده، به حقيقت
بپیوندد؛ اما مفهوم آن در حال
گسترش است و روزبهروز علاقمندان
بیشتری پيدا میکند.
ناسا نیز در راستای برنامه
مسابقات صد سالگی خود، جایزهای 5
میلیون دلاری را با اعتبار 5 ساله
به نام مسابقه 2010 برای کار روی
آسانسور فضایی تعیین کرده است.
تیمهای شرکتکننده در این مسابقه
باید بتوانند یک نمونه کوچکمقیاس
از آسانسور خود را بسازند که
بتواند فاصلهای به طول یک
کیلومتر را عمودی و با حداقل سرعت
متوسط 2 متر بر ثانیه بپیماید.
بهترین نتیجهای که تاکنون بدست
آمده، رسیدن به ارتفاع 100 متری
با سرعت 1.8 متر بر ثانیه بوده
است.
پس از اين بررسي مقدماتي، برخي از
اثرات عيوب بلوري را بر خواص مواد
بررسي ميکنيم و از طريق مثال هاي
واقعي، اثرات عيوب بلوري را در
بهبود يا تخريب برخي از خواص نشان
ميدهيم. |