De construirse, el elevador espacial sería la proeza de
ingeniería más importante en la historia de la humanidad, ésta marcaría una
nueva etapa en la evolución de la vida del hombre, sin duda poco a poco revolucionaría
por completo la vida diaria, provocando que en la historia se escribiera un
antes y después, es más que extraordinario el potencial que puede llegar a
tener este gran aparato.
¿Qué es elevador
espacial?
Un elevador espacial es un ascensor hipotético que conecta a la
Tierra con el espacio, el cual nos conduce al espacio sin la necesidad de un
cohete o nave espacial como el transbordador.
¿Para qué
construir un elevador espacial?
Para economizar.
Cada misión que es enviada al espacio sea cual fuese, necesita
de una gran cantidad de combustible para alcanzar llegar al espacio y colocarse
ya sea en órbita terrestre o viajar por el Sistema Solar, según sea el caso y
el objetivo de la misión.
Lo que se pretende con este elevador es poder tener más acceso
al espacio, pudiendo realizar proyectos de suma importancia que sin esto
constarían muchísimo y que en la actualidad lamentablemente se están cancelando
por presupuesto.
Entre estos proyectos se encuentran construir grandes
telescopios espaciales, velas solares, estaciones espaciales inmensas, turismo
espacial, poder construir vehículos interestelares más grandes y eficientes
para poder llegar a otros planetas y satélites con más carga útil, puesto que
casi todo se pierde con el peso del combustible para salir de la Tierra.
Características generales
del elevador espacial:
En el tope
del elevador espacial tiene que orbitar una estación espacial suficientemente
masiva para que cualquier carga que pueda ser elevada por medio del ascensor no
la haga perder altitud en su órbita.
La estación
espacial debe de tener una órbita geosíncrona, es decir que se va a mover a al
mismo tiempo que el movimiento de rotación del Planeta, de manera que siempre
va a moverse a la par que la Tierra.
Un tipo de
órbita geosíncrona es la órbita geoestacionaria, la cual es circular y paralela
al ecuador y mantiene su posición relativa respecto a la Tierra, además ésta se colocaría a 35,790 kmsnm.
En su idea original
contempla un cable o una banda extendida desde la estación espacial en órbita
hasta la superficie de la Tierra, por medio de la cual serán transportados todo
aquello que se quiera llevar al espacio.
Retos principales:
1.
Material del
cable:
Para utilizar un cable, este debe de tener una resistencia
enorme debido a las fuertes tensiones sujetas sólo bajo su mismo peso y el de
la carga transportada. Hacer hincapié que estas tensiones no son por la fuerza
centrípeta de la estación espacial, ya que esta está en órbita y aunque sujeta
el cable, ésta se mueve independientemente del cable. Se puede hacer una
analogía cuando un avión es abastecido de combustible en el aire por medio de
otro avión el cual extiende un cable (manguera) y se engancha al otro, si bien
están unidos los 2 aviones por medio del cable, este último jamás jala al otro
avión, si fuese así se rompería el cable, lo mismo pasaría con el cable del elevador
espacial.
(Todo esto sólo para el elevador espacial con estación espacial
en órbita por sí misma, en cambio en el cable del elevador espacial en órbita
por fuerza centrípeta se tiene que considerar también la tensión del cable).
Lo que se desea es hacer el cable con un material liviano y muy
resistente, por eso se contempla fabricarlo con la alotropía de carbono “grafeno”
(material más duro sobre la Tierra, más que el diamante mismo) que en una
estructura tubular es muy resistente, mejor conocida como “nanotubos de carbono”,
ya que la estructura que forma es un teselado hexagonal compuesto por átomos de
carbono y enlaces covalentes que se formarían gracias a la superposición de los
híbridos sp2.
Para obtener un material más grueso y consecuentemente más resistente,
los nanotubos de carbono se tienen que unir en capas apiladas, en las cuales
los enlaces entre las capas son unidos por
fuerzas de Van der Waals.
2.
Resistencia
del cable:
La tensión máxima que los nanotubos podría soportar es 150 GPa,
lo que quiere decir que 1 cm2 de grosor de este material podría aguantar un
peso de 1,500 toneladas, comparándolo con un cable equivalente del mismo grosor
del mejor acero conocido puede soportar 20 toneladas, eso quiere decir que los
nanotubos de carbono son 75 veces más fuertes que el acero.
3. Producción del cable:
Un reto muy grande para que el elevador espacial pueda ser
construido con nanotubos de carbono es su baja producción, tan baja como una
escala milimétrica, entre sus métodos de producción se encuentran:
1. Ablación láser (alta dureza y poca cantidad).
2. Descarga de arco (alta dureza y poca cantidad).
3. Deposición Química de Vapor CVD (buena calidad y gran
cantidad relativamente).
4. Clima:
Los posibles huracanes y tornados que se podrían generar,
empujarían al cable, los cuales si son suficientemente fuertes harían descender
la altitud de estación espacial hasta una posible colisión con la Tierra.
La cuestión de la temperatura no es problema, ya que
térmicamente los nanotubos de carbono son muy estables, en el vacío pueden
soportar 2,800 °C y en la atmósfera 750 °C.
5. La atmósfera:
El rozamiento en el límite entre la atmósfera terrestre y el
espacio no es mucho problema, ya que la estación espacial orbitará al mismo
tiempo que la Tierra rota, con una velocidad de 1,674 km/h a 35,790 kmsnm, por
lo tanto no habrá un sobrecalentamiento del cable en esa zona. Cuando vemos que
el transbordador espacial se sobrecalienta al entrar a la atmósfera es porque
el transbordador va a 28,000 km/h y el contacto con la atmósfera a tanta
velocidad genera calor para desacelerarlo.
Respecto a la parte de la sección del cable que se encuentra en
el Planeta (dentro de la atmósfera) no representa ningún problema, pudiera
pensarse que el rozamiento con la atmósfera jalaría al cable hasta hacer que la
estación espacial cayera, pero esto no pasaría puesto que la misma atmósfera
terrestre se está moviendo a la misma velocidad que el Planeta
6. Colocación del cable:
La colocación del cable puede ser de 2 formas:
1.
Llevar el cable
completo a la estación espacial desde donde descenderá poco a poco hasta que el
otro extremo alcance la superficie terrestre, de donde se anclará fuertemente al
suelo.
2.
Llevar sólo un filamento del cable a la estación espacial
desde donde descenderá hasta ser anclado al suelo, después desde la superficie
de la Tierra se irán elevando filamentos de cable hasta la estación espacial, de
manera que poco a poco esos filamentos se van haciendo más gruesos hasta formar
un cable. Este es un método comprobado en la instalación de los cables en los
puentes colgantes.
7. Vibración:
Es una de las partes técnicas que más se le tiene que poner atención,
ya que podría causar un desequilibrio en el cable y la estación espacial podría
descender y posiblemente caer a la Tierra, en su último caso el cable podría
romperse.
Todos los objetos tienen una cierta frecuencia, si esa
frecuencia de la onda se propagara al cable causaría una vibración posiblemente
catastrófica.
Recordar que así fue como se derrumbó el puente Tacoma Narrows.
Tipos de
elevadores espaciales:
Elevador Anclado
a tierra:
Es el más conocido y famoso de los elevadores espaciales.
Se trata de una estación espacial de gran masa en órbita geoestacionaria
de la cual se extiende un cable o una cinta de nanotubos de carbono anclada al
planeta Tierra.
El ancla puede estar sujeta ya sea a la superficie terrestre o
alguna plataforma marina.
Elevador Voladizo:
Este tipo de elevador espacial es igual que el elevador anclado
a tierra pero con la excepción que éste no está sujeto a la tierra o alguna
plataforma en la superficie del Planeta.
En cambio, el extremo inferior del cable está suspendido en el
aire sin tocar el suelo, pero cerca de él (1,000 m).
El propósito de este cable es evitar una catástrofe (que sería
muy grande y abarcaría casi toda la circunferencia de la Tierra ya que el
perímetro del Planeta es 40,074 km y la longitud del cable 35,790 km) por algún
error que se pudiera cometer.
Otra ventaja de este elevador es que puede desplazarse a través
del ecuador del Planeta, pero a velocidades bajas, para que no haya casi un
diferencial de velocidad entre atmósfera y cable, y así poder subir a bordo cargas
muy pesadas sin necesidad de transportarlas hasta un lugar fijo.
Elevador espacial
por fuerza centrípeta:
Es básicamente el mismo tipo de elevador espacial que el
elevador anclado a tierra con la excepción que la órbita en la que se encuentra
la estación espacial es determinada por la fuerza centrípeta que le proporciona
la Tierra por medio de un cable sujeto a tierra.
Las tensiones en este tipo de cable son muy altas, su anclaje a
tierra debe ser muy profundo y fuerte, entre más masiva sea la estación
espacial, con más fuerza jalará ésta del cable.
La ventaja de este tipo de elevador espacial es que no
necesariamente la estación espacial debe ser muy masiva.
Elevador
Sólido:
Este es el mejor tipo de elevador del futuro, de realizarse
sería la obra maestra de ingeniería de la humanidad en toda su historia.
Este tipo de elevador es muy distinto que los 2 primeros
expuestos. Se trata de un edificio como cualquier otro, pero a diferencia de
los demás, éste sería bastante alto, teniendo como altura 350 kmsnm que si se
construyera en el poblado llamado “Mitad del Mundo” cerca de Quito, Ecuador (2,850
msnm), mediría 419 veces más que el edificio Burj Khalifa en Dubai, EAU, que es
el más alto del mundo con 828 m.
Imaginémonos en un futuro (500 años) un edificio multiusos cilíndrico
con un espesor de 2 kilómetros, constaría con ciudades enteras por doquier, con
trenes hacia arriba para poder llegar al espacio, quizá con la ayuda de la levitación
magnética para llegar más rápido tubos de vacío para que no hubiera rozamiento
con la atmósfera durante el trayecto de subida. Habría tubos de vacío públicos y
accesibles por medio de una tarifa y privados para quienes los compren. Quizá a
10 km pueda haber zonas de paracaidismo y demás deportes extremos, lujosos
restaurantes, centros de conferencia, estadios que sobresalgan del edificio y viviendas
exclusivas. En el tope del edificio se llegaría al espacio, donde aguardarían
naves espaciales atracadas como camiones en una central de autobuses, desde donde
se darían paseos orbitales, se iría a Marte, a asteroides en el cinturón de
asteroides, al satélite Europa de Júpiter y a la Luna quizá por cuestiones de
trabajo.
Planes a futuro:
Japón (JAXA):
Japón está reclutando investigadores
de varios países para convertirse en el primer país con un elevador espacial en
el futuro cercano.
Se trata de un elevador de tipo fuerza
centrípeta para evitar que el peso puesto en órbita deba ser demasiado grande,
los científicos creen que lo mejor es “dejar cuerda
suelta” en el extremo superior del ascensor,
de forma que al girar tire de toda la construcción hacia arriba. Esto
implicaría un cable con una longitud total de casi 100,000 km.
Su costo se estima en US $9,000’000,000.
Estados Unidos
(NASA):
La NASA concede US $500,000 para quien resulte ganador del
concurso “The Space Elevator Games” organizado por “The Spaceward Foundation”
cada año, con esto busca aumentar las
ideas, creatividad y tecnología para que el elevador espacial sea una realidad
en un futuro cercano.
Ya que la NASA quiere llevar al primer hombre a Marte, su plan
es crear varios vehículos con suficiente
CARGA ÚTIL y así poder construir una estación marciana en la superficie del Planeta
Rojo, la cual tiene que ser suficientemente autosustentable para que los hombres
que vayan a Marte no necesiten nada de la Tierra durante 2 años; lo principal comida,
agua, oxígeno y que puedan despegar de la superficie marciana y así regresar a
la Tierra. Por lo que la carga útil se aumenta entre más se lleve al espacio y
el costo bajaría enormemente con un elevador espacial, que después de haber llegado
al espacio, se ensamblarían las partes de la primera nave espacial tripulada a
Marte.
A pesar de los retos técnicos que construir un elevador espacial
conlleva, la NASA planea construir una estación lunar para obtener los
recursos suficientes para la misión; como oxígeno e hidrógeno para el
combustible, agua potable y quizá la fabricación de materiales y componentes
para la misión, esto debido a que la atmósfera y gravedad de la Luna es menor en comparación
con la de la Tierra, lo que ahorraría combustible para salir de la atracción
del satélite y aumentaría la carga útil para Marte.
El cable del elevador espacial estará
sujeto a una plataforma ubicada en el ecuador, en la costa del Pacífico de
Sudamérica, donde los vientos son calmos, el clima es bueno y circulan pocos
aviones comerciales. La plataforma será móvil para que el cable se pueda mover
para sacarla del camino de los satélites en órbita.
Inversión
privada:
La empresa LiftPort Group fue fundada en abril del 2003 se
dedica a la creación de una forma barata, confiable y segura para tener acceso
al espacio, la compañía se centra en un elevador espacial compuesto por
nanotubos de carbono.
En 2005 anunció el plan de construir una panta manufacturera de
nanotubos de carbón a escala industrial.
El 20 de septiembre de 2005 logró suspender un cable a 300 m por
medio de un globo.
En 2006 lanzó una plataforma de observación y comunicación a
1.467 km de altura en una posición estacionaria por más de 6 horas mientras que los elevadores robóticos subían
y bajaban de la cinta.
Afirma que para el 2018 construirá una plataforma marítima desde
donde emergerá el elevador.
Su ascensor espacial se divide en 4 partes principales:
plataforma marítima, el emisor láser, la cinta de nanotubos de carbono y el
carro robot que subirá por la cinta.
Entonces: ¿el elevador espacial es posible?
En un futuro cercano (2025) no es posible, principalmente por la
baja producción de nanotubos de carbono y la baja inversión de capital.
Se estima que entre el 2036 y 2040 ya esté funcionando algún
elevador espacial, siendo así, en la década de los 40’s será la de los viajes a
la Luna y posteriormente siguiendo con la conquista del Sistema Solar llegando
el primer hombre a Marte. Si el hombre llega a Marte antes del 2050, sería un
gran logro tecnológico, es muy posible que suceda esto debido a la gran presión
sobre las agencias espaciales para que el hombre llegue a Marte, incluso hoy en
día, por lo que un elevador espacial falicitaría y haría más rápido esta proeza,
la cual si no se construye pudiera llevar más tiempo llegar a Marte, posiblemente
en el aniversario 100 de la llegada a la Luna en 2069 si tenemos suerte, si no
es que más.
La construcción de este aparato es un hecho y no nos queda más que esperar a los adelantos tecnológicos
para que la producción masiva de nanotubos de carbono nos llegue, y que el
futuro a mediano plazo gracias al elevador espacial sea más prometedor en la conquista
y exploración espacial, tanto de sondas como de seres humanos posados en otros
mundos.
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·
Detectar
planetas parecidos a la Tierra (ubicados en zona de habitabilidad (ni muy frío
ni muy caliente), masa como la de la Tierra y agua líquida).
·
Va
a poder observar longitudes de onda de luz visible y de infrarrojo cercano.
·
Pesará
cerca de 5,000 t y medirá 80 m de altura con una cúpula semiesférica con
alrededor de 100 m de diámetro.
Será construido en la región de Antofagasta, Chile; más
específicamente en el Cerro Armazones ubicada en la Sierra Vicuña Mackenna de
la Cordillera de la Costa y aproximadamente a 130 km de la ciudad de
Antofagasta.
