Een artistiek concept van een ruimtelift die wordt gelanceerd vanaf het oppervlak van een groene planeet Mars. FlyingSinger/Flickr (CC BY 2.0)

Sinds mensen in de jaren vijftig satellieten in een baan om de aarde brachten, we hebben vertrouwd op grote, krachtige raketten om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen en de ruimte in te gaan. Maar grote raketten hebben een groot nadeel, in die zin dat ze ruimtelanceringen duur maken. Voorbeeld:NASA's Space Launch System zware raket, die is gepland voor zijn eerste vlucht in december 2019, kost naar schatting $ 1 miljard per lancering, volgens een rapport uit 2017 van NASA's Office of Inspector General (OIG). Lanceringskosten voor SpaceX's veel zuinigere Falcon Heavy, die in februari 2018 met succes werd gelanceerd vanaf het Kennedy Space Center, nog steeds variëren tussen $ 90 miljoen en $ 150 miljoen voor een volledig vervangbare, maximale versie, volgens CNBC.

Al decenia, echter, visionairs hebben gezocht naar manieren om de ruimte in te komen zonder - althans niet in de eerste plaats - op raketkracht te vertrouwen.

Lucht-naar-baan lanceringen

Een dergelijke alternatieve benadering, lucht-naar-baan lanceringen, lijkt op het punt om werkelijkheid te worden. Stratolancering, het private ruimtelanceringsbedrijf opgericht door Microsoft mede-oprichter Paul Allen in 2011, heeft een ambitieus plan om met 's werelds grootste vliegtuig te vliegen, met een spanwijdte van 385 voet (117 meter), tot een hoogte van 35, 000 voet (10, 668 meter). Daar, het zal dienen als een lanceerplatform op grote hoogte voor kleinere raketaangedreven voertuigen. Eenmaal vrijgegeven, die voertuigen hoeven de weerstand niet te overwinnen die wordt veroorzaakt door de dikte van de lagere atmosfeer, zoals een op de grond gelanceerde raket zou doen, en ze zullen in een baan om de aarde kunnen komen zonder zoveel brandstof te hoeven verbranden. In augustus 2018, het bedrijf kondigde zijn line-up van vier verschillende soorten draagraketten aan. Een voertuig dat zich nog in de ontwerpstudiefase bevindt, een herbruikbaar ruimtevliegtuig, ofwel vracht of een menselijke bemanning kon vervoeren. Stratolaunch is van plan om in 2020 lijndiensten aan te bieden. Stratolaunch Chief Executive Officer Jean Floyd zei in een persbericht dat het de missie van het bedrijf is om de toegang tot de ruimte "gemakkelijker te maken, betaalbaar en routinematig, " en dat het plannen van een satellietlancering uiteindelijk net zo eenvoudig zal zijn als het boeken van een vlucht van een luchtvaartmaatschappij. Ondertussen, een andere air-to-orbit outfit, maagdelijke baan, plannen om een ​​aangepaste Boeing 747-400 te gebruiken als platform voor zijn LauncherOne-raket, die satellieten in een baan om de aarde zal stuwen.

Verhoogde lanceerbuis

Verscheidene andere, nog exotischer, concepten liggen nog op de tekentafel. James R. Powell, de mede-uitvinder in het midden van de jaren zestig van de supergeleidende maglev-aandrijving voor treinen, en technische collega George Maise, pleiten er al jaren voor dat de technologie ook wordt gebruikt voor het lanceren van ruimtevaartuigen.

In plaats van een lanceerplatform, het Startram-project zou een enorme verhoogde lanceerbuis gebruiken. "Denk aan een magnetisch zwevende (maglev) trein in een vacuümtunnel, " legt Powell uit via e-mail. "Zonder luchtweerstand die het voertuig afremt, en zonder de noodzaak om grote hoeveelheden drijfgas aan boord mee te nemen (zoals het geval is bij raketten), het is relatief eenvoudig om omloopsnelheden van 18 te bereiken, 000 mijl per uur (2, 900 kilometer per uur) of meer. Wanneer het voertuig de tunnel op grote hoogte verlaat (bijvoorbeeld op de top van een hoge berg), het voertuig zou zo snel gaan dat het in feite uitrolt tot orbitale hoogte, waar een kleine raket wordt gebruikt om de baan cirkelvormig te maken. We hebben ook verschillende mechanismen ontworpen om het vacuüm in de tunnel intact te houden wanneer het voertuig de tunnel verlaat, zodat de tunnel snel opnieuw kan worden gebruikt om het volgende voertuig te lanceren. Alle belangrijke componenten van het StarTram-systeem bestaan ​​al en worden goed begrepen."

Powell begon in 1992 voor het eerst te overwegen om supergeleidende maglev te gebruiken voor het lanceren van ruimtevaartuigen, op voorstel van een collega van NASA. hij en Maise ontwikkelden een concept voor een systeem van $ 100 miljard dat geschikt is voor bemande ruimtelanceringen, waarin een buis zou worden gezweefd met massieve supergeleidende kabels. (Hier is een patent dat ze in 2001 voor dat systeem hebben gekregen.) Ze ontwierpen ook een verkleind, buizensysteem voor alleen vracht dat zich 100 kilometer zou uitstrekken en ten minste 13 zou klimmen, 123 voet (4, 000 meter) de helling van een hoge berg op. Ze schatten dat het systeem voor alleen vracht kan worden gebouwd voor $ 20 miljard, minder dan de kosten van het ontwikkelen van NASA's nieuwe zware lanceringsraket.

Maar eenmaal gebouwd, Startram kon 100 vervoeren, 000 ton (90, 718 ton) vracht per jaar de ruimte in, vele malen wat raketlanceringen momenteel dragen, en apparatuur in een lage baan om de aarde brengen voor een prijs van ongeveer $ 50 per pond (0,45 kilogram), zegt Powell. Dat zou een fractie zijn van de duizenden dollars per pond die het momenteel kost om ruimtevracht te vervoeren, volgens dit Bloomberg-artikel uit 2018.

"De grootste technische uitdaging is het uitgangsvenster van de lanceerbuis, " legt Powell uit. "De buis moet in vacuüm blijven, dus wanneer het voertuig de lanceerbuis verlaat tijdens de lancering, we moeten voorkomen dat er lucht uit de atmosfeer komt." Startram zou de lucht buiten houden door stoomstralen te gebruiken om de luchtdruk buiten de uitgang te verlagen en een magnetohydrodynamisch venster te gebruiken, die een sterk magnetisch veld zou gebruiken om de lucht continu weg te voeren.

De ruimtelift

Een ander idee dat al jaren bestaat, is de bouw van een ruimtelift. Dit artikel uit 2000 op de website van NASA beschrijft hoe een hoge basistoren nabij de evenaar van de aarde met een kabel zou worden bevestigd aan een satelliet in een geosynchrone baan om de aarde, 22, 236 mijl (35, 786 kilometer) boven zeeniveau, die als tegenwicht zouden dienen. Vier tot zes liftsporen zouden zich uitstrekken tot in de toren en de kabelstructuur, naar platforms op verschillende niveaus gaan. Elektromagnetische voertuigen zouden op de sporen stijgen, de reis naar de orbitale ruimte maken in ongeveer vijf uur - terwijl je onderweg een adembenemend uitzicht hebt.

Het concept dateert uit 1895, toen de Russische wetenschapper Konstantin Tsiolkovsky voorstelde om een ​​"hemels kasteel" te bouwen dat zou worden bevestigd aan een structuur vergelijkbaar met de Eiffeltoren in Parijs. Een NASA-onderzoeker schreef dit artikel uit 2005 over welke technologieën ontwikkeld zouden moeten worden om het te bouwen.

Vanaf dat moment, aanhangers van ruimteliften zijn het concept blijven aanprijzen, zoals dit 2015 IEEE Spectrum artikel details, en ze hebben een organisatie gevormd, het International Space Elevator Consortium, die conferenties houdt en technische rapporten publiceert. De haalbaarheid van een ruimtelift, Hoewel, kreeg een hit in 2016 toen Chinese onderzoekers een paper publiceerden met hun bevindingen dat koolstofnanobuisjes, het materiaal waarop voorstanders van ruimteliften hun hoop hebben gevestigd, waren kwetsbaar voor een fout die hun kracht aanzienlijk zou kunnen verminderen.

Andere ideeën die in de loop der jaren zijn ontstaan, zijn onder meer het sturen van ladingen die rond een spiraalvormige stalen baan wervelen voordat ze in een lage baan om de aarde worden geslingerd, en het gebruik van luchtschepen als lanceerplatforms.

Dat is nu interessant

Het concept van de ruimtelift werd voor het eerst gepopulariseerd door sciencefictionauteur Arthur C. Clarke in zijn roman 'The Fountains of Paradise' uit 1979.