Ucapan oleh Arthur C. Clarke pada tahun 1960-an, yang menjelaskan satelit geostasioner memberi Pearson inspirasi untuk keseluruhan konsep lif angkasa ketika dia bekerja di Pusat Penyelidikan Ames NASA di California pada hari pendaratan Apollo Moon.
"Clarke mengatakan bahawa cara yang baik untuk memahami satelit komunikasi di orbit geostasioner adalah dengan membayangkannya di puncak menara tinggi, bertengger 35.786 km (22.236 batu) di atas Bumi," kenang Pearson, "Saya mengira, mengapa tidak membangun yang sebenarnya menara? "
Dia menyedari bahawa secara teori boleh meletakkan berat badan, seperti asteroid kecil, di orbit geostasioner dan kemudian memanjangkan kabel ke bawah dan melekatkannya di khatulistiwa Bumi. Secara teori, kereta lif dapat menaiki kabel panjang, dan memindahkan kargo keluar dari graviti Bumi dengan baik dan ke angkasa dengan sebahagian kecil dari harga yang dihantar oleh roket kimia.
… secara teori. Masalahnya ketika itu, dan sekarang, adalah bahawa bahan yang diperlukan untuk menyokong walaupun berat kabel di graviti Bumi tidak ada. Hanya dalam beberapa tahun terakhir, dengan munculnya nanotube karbon - dengan kekuatan tegangan di taman permainan - orang akhirnya bergerak melewati tahap ketawa, dan mula menyiasatnya dengan serius. Dan sementara nanotube karbon telah dihasilkan dalam kuantiti yang sedikit di makmal, jurutera masih bertahun-tahun untuk menenunnya bersama menjadi kabel panjang yang dapat memberikan kekuatan yang diperlukan.
Pearson tahu cabaran teknikalnya sangat sukar, jadi dia bertanya-tanya, "mengapa tidak membina lif di Bulan?"
Di Bulan, gaya graviti adalah seperenam dari apa yang kita rasakan di Bumi, dan kabel lif angkasa berada dalam teknologi pembuatan kita sekarang. Peregangkan kabel dari permukaan Bulan, dan anda akan mempunyai kaedah yang murah untuk menghantar mineral dan bekalan ke orbit Bumi.
Lif ruang lunar akan berfungsi berbeza daripada yang berdasarkan Bumi. Tidak seperti planet kita sendiri, yang berputar setiap 24 jam, Bulan hanya menghidupkan paksinya 29 hari sekali; jumlah masa yang sama yang diperlukan untuk menyelesaikan satu orbit mengelilingi Bumi. Inilah sebabnya mengapa kita hanya dapat melihat satu sisi Bulan. Konsep orbit geostasioner tidak begitu masuk akal di sekitar Bulan.
Terdapat, bagaimanapun, lima tempat dalam sistem Bumi-Bulan di mana anda boleh meletakkan objek berjisim rendah - seperti satelit ... atau alat berat ruang angkasa - dan membiarkannya tetap stabil dengan sedikit tenaga: titik Bumi-Bulan Lagrange. Titik L1, tempat kira-kira 58,000 km di atas permukaan Bulan, akan berfungsi dengan sempurna.
Menggambarkan bahawa anda melayang di angkasa pada titik antara Bumi dan Bulan di mana daya graviti dari keduanya seimbang. Lihat ke kiri anda, dan Bulan terletak kira-kira 58,000 km (37,000 batu); melihat ke kanan anda dan Bumi lebih dari 5 kali jaraknya. Tanpa jenis pendorong, anda akhirnya akan keluar dari titik keseimbangan sempurna ini, dan kemudian mula memecut ke arah Bumi atau Bulan. L1 seimbang, tetapi tidak stabil.
Pearson mencadangkan agar NASA melancarkan kapal angkasa yang membawa kabel besar ke titik L1. Ia perlahan-lahan akan mundur dari titik L1 ketika melepaskan kabelnya ke permukaan Bulan. Setelah kabel disambungkan ke permukaan bulan, ia akan memberikan ketegangan, dan seluruh kabel akan tergantung dengan keseimbangan sempurna, seperti bandul yang menunjuk ke arah tanah. Dan seperti bandul, lif akan sentiasa berada di sudut yang sempurna menuju titik L1, ketika graviti Bumi menariknya. Misi ini boleh merangkumi pendaki bertenaga suria kecil yang dapat naik dari permukaan bulan ke puncak kabel, dan mengirimkan sampel batu bulan ke orbit Bumi yang tinggi. Misi lebih jauh dapat menyerahkan seluruh pasukan pendaki, dan mengubah konsepnya menjadi operasi produksi besar-besaran.
Kelebihan menghubungkan lif ke Bulan dan bukannya Bumi adalah fakta sederhana bahawa daya yang terlibat jauh lebih kecil - graviti Bulan adalah 1/6 daripada Bumi. Daripada nanotube eksotik dengan kekuatan tegangan yang melampau, kabel boleh dibina menggunakan bahan yang tersedia secara komersial dengan kekuatan tinggi, seperti Kevlar atau Spectra. Sebenarnya, Pearson memusatkan perhatian pada serat komersial yang disebut M5, yang menurutnya hanya berat 6,800 kg untuk kabel penuh yang akan menyokong kapasiti mengangkat 200 kg di dasar. Ini sesuai dengan kemampuan roket paling kuat yang dibekalkan oleh Boeing, Lockheed Martin dan Arianespace. Satu pelancaran yang diperlukan untuk meletakkan lif di Bulan. Setelah lif dipasang, anda boleh mula mengukuhkannya dengan bahan tambahan, seperti kaca dan boron, yang boleh dibuat di Bulan
Jadi, apa yang akan anda lakukan dengan lif ruang yang dihubungkan ke Bulan? "Banyak," kata Pearson, "ada semua jenis sumber daya di Bulan yang akan lebih mudah dikumpulkan di sana dan dibawa ke orbit daripada melancarkannya dari Bumi. Lolar regolith (kotoran bulan) dapat digunakan sebagai pelindung bagi stesen angkasa; logam dan mineral lain boleh dilombong dari permukaan dan digunakan untuk pembinaan di angkasa; dan jika ais ditemui di kutub selatan Bulan, anda dapat membekalkan air, oksigen dan bahkan bahan bakar ke kapal angkasa. "
Sekiranya ais air muncul di kutub selatan Bulan, anda boleh menggunakan kabel kedua di sana, dan kemudian sambungkannya di hujung ke kabel pertama. Ini akan membolehkan pangkalan Bulan selatan menghantar bahan ke orbit Bumi tinggi tanpa perlu bergerak di sepanjang jalan ke dasar lif pertama.
Ia bagus untuk batu, tetapi tidak untuk orang. Walaupun pendaki menggerakkan kabel pada jarak ratusan kilometer sejam, angkasawan akan melakukan perjalanan selama berminggu-minggu, dan terdedah kepada radiasi ruang dalam. Tetapi ketika anda bercakap tentang kargo, lambat dan mantap memenangi perlumbaan.
Pearson pertama kali menerbitkan idea tentang lif lunar pada tahun 1979 dan sejak itu dia mengetengahkannya. Namun tahun ini, NASA tidak ketawa, mereka mendengar. Syarikat Pearson, Star Technology and Research, baru-baru ini diberikan geran $ 75,000 dari Institut Konsep Lanjutan (NIAC) NASA untuk kajian selama enam bulan untuk menyiasat idea itu dengan lebih lanjut. Sekiranya ideanya terbukti menjanjikan, Pearson dapat menerima pemberian yang lebih besar untuk mulai mengatasi beberapa cabaran kejuruteraan, dan mencari rakan kongsi di dalam dan NASA dan untuk membantu dalam pengembangannya.
NIAC mencari idea yang berada di luar zon selesa teknologi NASA - contohnya ... lif di Bulan - dan membantu mengembangkannya sehingga banyak risiko dan yang tidak diketahui telah diselesaikan.
Pearson berharap pemberian ini akan membantunya membuat NASA mengatakan bahawa lif bulan akan menjadi sumbangan yang tidak ternilai untuk visi penerokaan ruang Bulan-Mars yang baru, yang menyokong pangkalan dan industri bulan depan di angkasa lepas. Dan ini akan memberi para jurutera cara untuk memahami kesukaran membina lif ke angkasa tanpa mengambil cabaran besar untuk membinanya di Bumi terlebih dahulu.
Ditulis oleh Fraser Cain
