Eine Rede von Arthur C. Clarke in den 1960er Jahren, in der er geostationäre Satelliten erklärte, gab Pearson die Inspiration für das gesamte Konzept der Weltraumaufzüge, als er während der Tage der Apollo-Mondlandungen am NASA Ames Research Center in Kalifornien arbeitete.
"Clarke sagte, ein guter Weg, um Kommunikationssatelliten in der geostationären Umlaufbahn zu verstehen, bestehe darin, sie sich auf einem hohen Turm vorzustellen, der 35.786 km über der Erde thront", erinnert sich Pearson Turm?"
Er erkannte, dass es theoretisch möglich war, ein Gegengewicht wie einen kleinen Asteroiden in einer geostationären Umlaufbahn zu parken und dann ein Kabel nach unten zu verlängern und es am Erdäquator zu befestigen. Theoretisch könnten Aufzugskabinen das lange Kabel hinauffahren und Fracht zu einem Bruchteil des Preises, den chemische Raketen liefern, aus der Schwerkraft der Erde in den Weltraum befördern.
… in der Theorie. Das Problem damals und heute ist, dass das Material, das benötigt wird, um auch nur das Gewicht des Kabels in der Schwerkraft der Erde zu tragen, nicht existiert. Erst in den letzten Jahren, mit dem Aufkommen von Kohlenstoffnanoröhren - mit einer Zugfestigkeit im Stadion - haben die Menschen endlich die Lachphase hinter sich gelassen und begonnen, sie ernsthaft zu untersuchen. Und während Kohlenstoffnanoröhren im Labor in kleinen Mengen hergestellt wurden, sind die Ingenieure noch Jahre davon entfernt, sie zu einem langen Kabel zu verweben, das die erforderliche Festigkeit bieten könnte.
Pearson wusste, dass die technischen Herausforderungen gewaltig waren, und fragte sich: "Warum nicht einen Aufzug auf dem Mond bauen?"
Auf dem Mond ist die Schwerkraft ein Sechstel dessen, was wir hier auf der Erde fühlen, und ein Weltraumaufzugskabel gehört zu unserer aktuellen Fertigungstechnologie. Wenn Sie ein Kabel von der Mondoberfläche nach oben strecken, haben Sie eine kostengünstige Methode, um Mineralien und Vorräte in die Erdumlaufbahn zu bringen.
Ein Mondraumaufzug würde anders funktionieren als einer auf der Erde. Im Gegensatz zu unserem eigenen Planeten, der sich alle 24 Stunden dreht, dreht sich der Mond nur einmal alle 29 Tage um seine Achse. die gleiche Zeit, die benötigt wird, um eine Umlaufbahn um die Erde zu absolvieren. Deshalb können wir immer nur eine Seite des Mondes sehen. Das Konzept der geostationären Umlaufbahn macht rund um den Mond keinen Sinn.
Es gibt jedoch fünf Stellen im Erd-Mond-System, an denen Sie ein Objekt mit geringer Masse - wie einen Satelliten… oder ein Gegengewicht eines Weltraumaufzugs - platzieren und mit sehr wenig Energie stabil halten können: die Erd-Mond-Lagrange-Punkte. Der L1-Punkt, ein Punkt ungefähr 58.000 km über der Mondoberfläche, wird perfekt funktionieren.
Stellen Sie sich vor, Sie schweben im Weltraum an einem Punkt zwischen Erde und Mond, an dem die Schwerkraft beider perfekt ausbalanciert ist. Wenn Sie nach links schauen, ist der Mond ungefähr 58.000 km entfernt. Wenn Sie nach rechts schauen, ist die Erde mehr als fünfmal so weit entfernt. Ohne jegliche Art von Triebwerken werden Sie irgendwann aus diesem perfekten Gleichgewichtspunkt herausdriften und dann entweder in Richtung Erde oder Mond beschleunigen. L1 ist ausgeglichen, aber instabil.
Pearson schlägt vor, dass die NASA ein Raumschiff startet, das eine riesige Kabelspule zum L1-Punkt trägt. Es würde sich langsam vom L1-Punkt zurückziehen, während es sein Kabel zur Mondoberfläche abwickelte. Sobald das Kabel an der Mondoberfläche verankert war, würde es für Spannung sorgen und das gesamte Kabel würde in perfekter Balance hängen, wie ein Pendel, das auf den Boden gerichtet ist. Und wie ein Pendel hielt sich der Aufzug immer perfekt auf den L1-Punkt ausgerichtet, während die Schwerkraft der Erde daran zerrte. Die Mission könnte sogar einen kleinen solarbetriebenen Kletterer umfassen, der von der Mondoberfläche auf die Oberseite des Kabels klettern und Proben von Mondgesteinen in eine hohe Erdumlaufbahn befördern könnte. Weitere Missionen könnten ganze Klettererteams ausliefern und das Konzept in einen Massenproduktionsbetrieb verwandeln.
Der Vorteil der Verbindung eines Aufzugs mit dem Mond anstelle der Erde ist die einfache Tatsache, dass die beteiligten Kräfte viel kleiner sind - die Schwerkraft des Mondes beträgt 1/6 der Schwerkraft der Erde. Anstelle von exotischen Nanoröhren mit extremen Zugfestigkeiten könnte das Kabel aus hochfesten handelsüblichen Materialien wie Kevlar oder Spectra hergestellt werden. Tatsächlich hat sich Pearson auf eine kommerzielle Faser namens M5 konzentriert, die nach seiner Berechnung nur 6.800 kg wiegen würde, wenn ein volles Kabel eine Tragfähigkeit von 200 kg an der Basis tragen würde. Dies entspricht den Fähigkeiten der stärksten Raketen von Boeing, Lockheed Martin und Arianespace. Ein Start ist, um einen Aufzug auf den Mond zu bringen. Und sobald der Aufzug installiert war, konnten Sie ihn mit zusätzlichen Materialien wie Glas und Bor verstärken, die auf dem Mond hergestellt werden konnten
Was würden Sie also mit einem mit dem Mond verbundenen Weltraumaufzug tun? "Viele", sagt Pearson, "es gibt alle Arten von Ressourcen auf dem Mond, die dort viel einfacher zu sammeln und in die Umlaufbahn zu bringen wären, als sie von der Erde aus zu starten." Mondregolith (Mondschmutz) könnte als Abschirmung für Raumstationen verwendet werden; Metalle und andere Mineralien könnten von der Oberfläche abgebaut und für den Bau im Weltraum verwendet werden. und wenn am Südpol des Mondes Eis entdeckt wird, könnten Sie das Raumschiff mit Wasser, Sauerstoff und sogar Treibstoff versorgen. "
Wenn am Südpol des Mondes Wassereis auftaucht, können Sie dort ein zweites Kabel verlegen und es am Ende mit dem ersten Kabel verbinden. Dies würde es einer südlichen Mondbasis ermöglichen, Material in die Erdumlaufbahn zu befördern, ohne sich entlang des Bodens zur Basis des ersten Aufzugs bewegen zu müssen.
Es wäre großartig für Felsen, aber nicht für Menschen. Selbst wenn ein Kletterer mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Kilometern pro Stunde das Kabel hinauffuhr, waren Astronauten wochenlang unterwegs und der Strahlung des Weltraums ausgesetzt. Aber wenn Sie über Fracht sprechen, gewinnt langsam und stetig das Rennen.
Pearson veröffentlichte seine Idee eines Mondaufzugs bereits 1979 und stellt sie seitdem auf. In diesem Jahr lacht die NASA jedoch nicht, sie hört zu. Das Unternehmen von Pearson, Star Technology and Research, erhielt kürzlich vom NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) einen Zuschuss in Höhe von 75.000 USD für eine sechsmonatige Studie, um die Idee weiter zu untersuchen. Wenn sich die Idee als vielversprechend herausstellt, könnte Pearson einen größeren Zuschuss erhalten, um einige der technischen Herausforderungen zu bewältigen und nach Partnern innerhalb und außerhalb der NASA zu suchen, die bei ihrer Entwicklung helfen.
NIAC sucht nach Ideen, die weit außerhalb der normalen Komfortzone der NASA liegen - zum Beispiel… ein Aufzug auf dem Mond - und hilft, sie so weit zu entwickeln, dass viele der Risiken und Unbekannten ausgeräumt wurden.
Pearson hofft, dass dieser Zuschuss ihm helfen wird, der NASA klar zu machen, dass ein Mondaufzug ein unschätzbarer Beitrag zur neuen Vision der Mond-Mars-Weltraumforschung sein wird, die zukünftige Mondbasen und Industrien im Weltraum unterstützt. Und es würde den Ingenieuren eine Möglichkeit geben, die Schwierigkeiten beim Bau von Aufzügen in den Weltraum zu verstehen, ohne sich der immensen Herausforderung zu stellen, sie zuerst auf der Erde zu bauen.
Geschrieben von Fraser Cain
