Matematičar i inženjer strojarstva na Sveučilištu Johns Hopkins

Matematičar i inženjer strojarstva sa Sveučilišta Johns Hopkins u Sjedinjenim Državama sugerirao je da će sve dok proizvođači dizala usvoje više bioloških tehnika, prilagode procjene rizika i izgrade neke automatizirane robote za popravak, izgraditi prostor u bliskoj budućnosti. Lift je potpuno moguć.
Sina Tehnološke vijesti Pekinško vrijeme 11. lipnja Vijesti, prema izvješćima stranih medija, svemirska dizala dugo su bila jedna od tema znanstvene fantastike u stvarnom životu, a to je također izvedivost NASA-e i drugih institucija. Predmet istraživanja. Trenutačni konsenzus do kojeg su došli inženjeri je da su svemirska dizala vrlo dobra ideja, ali proces izgradnje uključuje ogroman stres i pritisak, a postojeći materijali ne mogu zadovoljiti njihove zahtjeve.

Međutim, matematičar i inženjer strojarstva sa Sveučilišta Johns Hopkins u Sjedinjenim Državama sugerirao je da će sve dok proizvođači dizala usvajaju više bioloških tehnika, prilagođavaju procjene rizika i grade neke automatizirane robote za održavanje, oni graditi budućnost. Svemirska dizala su sasvim moguća.

U izvješću o istraživanju, autori Dan Popescu i Sean Sun simulirali su dizajn svemirskog dizala, koji je otkrio maksimalni stres i maksimalnu vuču na temelju bioloških struktura (npr. ligamenata i tetiva). Izračunava se omjer čvrstoće produžetka. To je mnogo više od omjera naprezanja i čvrstoće koji se koristi u inženjerstvu, a sposobnost materijala da apsorbira sile je najmanje dvostruko veća od sile loma.

Istraživači ističu da su ovakvi omjeri naprezanja i intenziteta prihvatljivi za normalne građevinske projekte, ali za velike zgrade taj je omjer prestrog da bi se kontrolirala vjerojatnost kvara. Vrijedno je napomenuti da je svemirsko dizalo vrlo veliko i da je možda najveća građevinska struktura koju su izgradili ljudi.

Konstrukcija svemirskih dizala omogućuje transport ljudi i svemirskih materijala izvan Zemljine atmosfere. U nekim nacrtima svemirskih dizala ne spominje se potreba za korištenjem raketa. Najraniji koncept svemirskog dizala predložio je ruski znanstvenik Konstantin Ciolkovski 1895. godine.

Od 1895. znanstvenici su nastavili usavršavati dizajn svemirskih dizala, ali osnovni dizajn dizala nije se promijenio. Svemirsko dizalo sadrži kabel koji je čvrst na zemlji, obično se proteže prema gore u geostacionarnu orbitu - oko 35.786 kilometara od tla.

Na gornjem kraju kabela je ravnoteža, gravitacija i vanjska centrifugalna sila stavljaju kabel u napetost, postavljajući pretinac za teret duž kabela koji se pomiče gore-dolje po kabelu. Glavni problem s ovim svemirskim dizalom je taj što je pritisak na iznimno dugačku sajlu toliko velik da trenutno ništa nije dovoljno da ga izdrži.

U posljednjih nekoliko desetljeća bilo je nekoliko velikih natječaja za projektiranje i prijedloga za rješavanje ovog problema, ali do sada nitko nije uspio. Nedavno predloženo rješenje bio je projekt Google X koji je Google pokrenuo 2014. godine, ali nitko nije uspio proizvesti kabele od ugljikovih nanocijevi super čvrstoće duljine preko 1 metra, a plan izgradnje svemirskog dizala je stavljen na čekanje.

Razumije se da su ugljikove nanocijevi velika nada za svemirska dizala riječ brand lift inženjera, ali ova bi se nada mogla izjaloviti. Model istraživanja iz 2006. predvidio je da moraju postojati određeni nedostaci u kabelu od nanocijevi dugom oko 100.000 metara, što je smanjilo ukupnu čvrstoću kabela za 70%.

Propscu je u izvješću o istraživanju predložio drugačije rješenje. Iako su ugljikove nanocijevi teoretski najbolji izbor za kabele svemirskih dizala, trenutna tehnologija ne može proizvesti ugljikove nanocijevi veće od nekoliko centimetara, pa se koriste ugljikovi nanometri. Nije moguće proizvesti svemirska dizala. Međutim, predložio je korištenje nekih kompozitnih materijala - ugljikovih nanocijevi u kombinaciji s drugim materijalima, iako je čvrstoća slabija od čistih ugljikovih nanocijevi, ali mi koristimo mehanizme samozacjeljivanja kako bismo povećali čvrstoću materijala kako bismo osigurali stabilnost super zgrade.

Ovaj mehanizam samoiscjeljivanja je ključan, a istraživači su predložili dizajn kabela koji dijeli svoj smjer na dva, prema gore, u niz "naslaganih segmenata"; bočno, u niz "paralelnih kabelskih niti. Kada bilo koja kabelska nit pokvari, ova situacija će se često dogoditi, njegov utjecaj je ograničen na vlastiti dio hrpe, a težina tereta se odmah dijeli na paralelni kabel dok robot za popravak ne stigne na zamjenu.

Istraživači su istaknuli da ovim "autonomnim mehanizmom popravka" svemirska dizala mogu osigurati pouzdanost pri visokim razinama naprezanja, a istovremeno mogu biti izrađena od materijala manje čvrstoće, što stvarnu izvedivost čini bližom.

Propscu je istaknuo da je osnova svih ovih modela svemirskih dizala omjer naprezanja koji se postupno smanjuje, kombinacija standarda inženjerskog dizajna i bioloških principa. Naglasio je da ljudske Ahilove tetive i kralježnica mogu izdržati goleme naprezanja, vrlo blizu njihovoj vlačnoj čvrstoći, koja je veća od naprezanja koja inženjeri dizajniraju na čeliku.

Glavni razlog je taj što, barem donekle, tetive i kralježnica imaju moć samoobnavljanja, što nedostaje čeličnim materijalima. Istraživači vjeruju da dodavanje bioloških mehanizama tetiva i kralježnice dizajnu svemirskih dizala znači da ne moramo čekati nove futurističke materijale.

Propscu je rekao: "Vjerujemo da super-velike građevinske strukture kao što su svemirska dizala moraju u potpunosti uzeti u obzir mogućnost kvara komponenti, a također im je potreban mehanizam za samoozdravljenje za zamjenu oštećenih komponenti. To će osigurati da prostorno dizalo bude pod velikim opterećenjem. Otpustite bez oštećenja njegovog integriteta. To znači da je moguće graditi nadgrađe koristeći postojeće materijale!"