Um elevador espacial é um sistema de transporte proposto conectando a superfície da Terra' ao espaço. O elevador permitiria que os veículos viajassem para a órbita ou espaço sem o uso de soquetes. Embora a viagem de elevador não fosse mais rápida do que a viagem de foguete, seria muito mais barata e poderia ser usada continuamente para transportar carga e possivelmente passageiros.
Konstantin Tsiolkovsky descreveu pela primeira vez um elevador espacial em 1895. Tsiolkovksy propôs construir uma torre da superfície até a órbita geoestacionária, essencialmente fazendo um edifício incrivelmente alto. O problema com sua ideia era que a estrutura seria esmagada por todo o peso acima dela. Os conceitos modernos de elevadores espaciais são baseados em um princípio diferente - a tensão. O elevador seria construído usando um cabo conectado em uma extremidade à superfície da Terra' e um contrapeso maciço na outra extremidade, acima da órbita geoestacionária (35.786 km). A gravidade puxaria o cabo para baixo, enquanto a força centrífuga partiria o contrapeso em órbita puxaria para cima. As forças opostas reduziriam o estresse no elevador, em comparação com a construção de uma torre para o espaço.
Enquanto um elevador normal usa cabos móveis para puxar uma plataforma para cima e para baixo, o elevador espacial depende de dispositivos chamados rastreadores, escaladores ou elevadores que viajam ao longo de um cabo ou fita estacionário. Em outras palavras, o elevador se moveria no cabo. Múltiplos escaladores precisariam viajar em ambas as direções para compensar as vibrações da força Coriolis agindo em seu movimento.
Partes de um elevador espacial
A configuração do elevador seria algo assim: uma estação enorme, asteróide capturado ou grupo de alpinistas seria posicionado mais alto do que a órbita geoestacionária. Como a tensão no cabo estaria em seu máximo na posição orbital, o cabo seria mais grosso lá, afinando em direção à superfície da Terra'. Muito provavelmente, o cabo seria implantado do espaço ou construído em várias seções, movendo-se para a Terra. Os escaladores se moviam para cima e para baixo no cabo em rolos, mantidos no lugar por fricção. A energia pode ser fornecida por tecnologia existente, como transferência de energia sem fio, energia solar e / ou energia nuclear armazenada. O ponto de conexão na superfície poderia ser uma plataforma móvel no oceano, oferecendo segurança para o elevador e flexibilidade para evitar obstáculos.
Viajar em um elevador espacial não seria rápido! O tempo de viagem de uma ponta a outra seria de vários dias a um mês. Para colocar a distância em perspectiva, se o escalador se movesse a 300 km / h (190 mph), levaria cinco dias para alcançar a órbita geossíncrona. Como os escaladores precisam trabalhar em conjunto com os outros no cabo para torná-lo estável, é provável que o progresso seja muito mais lento.
Desafios a serem superados
O maior obstáculo para a construção do elevador espacial é a falta de um material com alta resistência, elasticidade e elasticidade suficiente para construir o cabo ou fita. Até agora, os materiais mais fortes para o cabo seriam nanotubos de diamante (sintetizados pela primeira vez em 2014) ou nanotúbulos de carbono. Esses materiais ainda precisam ser sintetizados com comprimento suficiente ou resistência à tração para razão de densidade. As ligações químicas covalentes que conectam átomos de carbono em nanotubos de carbono ou diamante só podem resistir a tanto estresse antes de serem descompactados ou rasgados. Os cientistas calculam a tensão que as ligações podem suportar, confirmando que embora seja possível um dia construir uma fita longa o suficiente para se estender da Terra até a órbita geoestacionária, ela não' não seria capaz de sustentar a tensão adicional do ambiente, vibrações e escaladores.
Vibrações e oscilações são considerações sérias. O cabo seria suscetível à pressão do vento solar, harmônicos (ou seja, como uma corda de violino muito longa), raios e oscilação da força de Coriolis. Uma solução seria controlar o movimento dos rastreadores para compensar alguns dos efeitos.
Outro problema é que o espaço entre a órbita geoestacionária e a superfície da Terra' está repleto de lixo e detritos espaciais. As soluções incluem limpar o espaço próximo à Terra ou tornar o contrapeso orbital capaz de desviar de obstáculos.
Outros problemas incluem corrosão, impactos de micrometeoritos e os efeitos dos cinturões de radiação de Van Allen (um problema para materiais e organismos).
A magnitude dos desafios, juntamente com o desenvolvimento de foguetes reutilizáveis, como os desenvolvidos pela SpaceX, diminuíram o interesse em elevadores espaciais, mas isso não significa que a ideia do elevador está morta.
Elevadores espaciais Aren' t Apenas para a Terra
Um material adequado para um elevador espacial baseado na Terra ainda não foi desenvolvido, mas os materiais existentes são fortes o suficiente para suportar um elevador espacial na Lua, outras luas, Marte ou asteróides. Marte tem cerca de um terço da gravidade da Terra, ainda gira aproximadamente na mesma taxa, então um elevador espacial marciano seria muito mais curto do que um construído na Terra. Um elevador em Marte teria que abordar a órbita baixa da lua Fobos, que cruza o equador marciano regularmente. A complicação para um elevador lunar, por outro lado, é que a Lua não gira rápido o suficiente para oferecer um ponto de órbita estacionário. No entanto, os pontos de Lagrange podem ser usados em seu lugar. Mesmo que um elevador lunar tivesse 50.000 km de comprimento no lado próximo da Lua e ainda mais longo no lado oposto, a gravidade mais baixa torna a construção viável. Um elevador marciano poderia fornecer transporte contínuo para fora do poço gravitacional do planeta' enquanto um elevador lunar poderia ser usado para enviar materiais da Lua para um local facilmente acessível pela Terra.
Quando um elevador espacial será construído?
Numerosas empresas propuseram planos para elevadores espaciais. Estudos de viabilidade indicam que um elevador não será construído' até que (a) seja descoberto um material que possa suportar a tensão de um elevador terrestre ou (b) haja' há necessidade de um elevador no Lua ou Marte. Embora seja provável que as condições sejam satisfeitas no século 21, adicionar uma viagem de elevador espacial à sua lista de desejos pode ser prematuro.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D." Como funcionaria um elevador espacial." ThoughtCo, 16 de fevereiro de 2021, thinkingco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
