Die leichtgewichtigen und unglaublich starken Befürworter haben Kohlenstoffnanoröhren als ultimativen Baustoff angepriesen. Diese winzigen Zylinder aus miteinander verbundenen Kohlenstoffmolekülen sind überall aufgetaucht, von Rennrädern bis zu biomedizinischen Geräten. Und viele Wissenschaftler haben vorgeschlagen, mit diesem Material den lang gehegten Traum eines Weltraumlifts von der Fiktion in die Realität umzusetzen. Eine neue Studie wirft jedoch ein weiteres Problem auf: Die Anordnung der Atome in den winzigen Kohlenstoffstrukturen könnte den Zusammenbruch des gesamten Systems zur Folge haben, berichtet George Dvorsky für Gizmodo .
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Ein Weltraumaufzug funktioniert genau so, wie der Name schon sagt, und hebt ein Auto oder ein Gehege von der Erdoberfläche in den Weltraum. Die Technologie könnte die Raumfahrt revolutionieren, indem sie einfacher und billiger wird als das Starten eines Raumfahrzeugs an Bord von riesigen Raketenmotoren.
Die Idee wurde 1979 von Sir Arthur C. Clarke in seinem Science-Fiction-Roman Die Brunnen des Paradieses in die Populärkultur eingeführt. Michelle Z. Donahue berichtet für Smithsonian.com. Wissenschaftler haben sich später an das Konzept gewöhnt und sind jahrzehntelang auf die hoch aufragende Struktur zugegangen.
Der Bau eines Weltraumaufzugs ist keine leichte Aufgabe. Die Grundidee ist, dass der Weltraumaufzug an einer Position auf der Erde verankert ist und sich zu einem Terminal im Weltraum erstreckt, das sich synchron mit der Umlaufbahn und Rotation der Erde bewegt. Da sich das Kabel jedoch über Zehntausende von Kilometern erstrecken müsste, müsste das Material sowohl robust als auch leicht sein, damit es funktioniert.
Eine neue Studie hat jedoch herausgefunden, dass Kohlenstoffnanoröhren nicht die perfekte Lösung sind. Während ein perfekt konstruiertes Kohlenstoffnanoröhrchen etwa so breit wie ein Faden sein kann, dass ein Auto angehoben werden kann, halbiert die Verlegung eines einzelnen Atoms seine Zugfestigkeit.
„Nur [Kohlenstoffnanoröhren] mit extremer Qualität können ihre ideale Festigkeit beibehalten“, sagt Feng Ding, Forscher an der Hong Kong Polytechnic University und Hauptautor der Studie, gegenüber Jacob Aron für New Scientist . „Die meisten Massenprodukte [Kohlenstoffnanoröhren] sind hochgradig defekt, und qualitativ hochwertige [Kohlenstoffnanoröhren] sind in großen Mengen schwer herzustellen.“
Ding und seine Kollegen führten Computersimulationen durch, um zu testen, wie sich die hexagonale Gitterstruktur der meisten Kohlenstoffnanoröhren bei einer Änderung behaupten würde. Sie fanden heraus, dass ein einzelnes nicht ausgerichtetes Atom eine Schwäche verursacht, die im Wesentlichen die gesamte Röhre "öffnen" könnte, wie wenn man einen losen Faden an einem Pullover zieht, berichtet Aron.
Die Herstellung von Nanoröhren steckt noch in den Kinderschuhen, weshalb einige schlechte Röhren unvermeidlich sind. Diese jüngste Studie zeigt jedoch, dass diese wenigen schwachen Glieder möglicherweise größere Strukturen lahm legen können. Sogar die optimistischsten Befürworter von Weltraumaufzügen wissen seit langem, dass es noch lange dauert, bis sie Wirklichkeit werden. Diese Studie legt jedoch nahe, dass Wissenschaftler noch mehr Hindernisse für die Errichtung der massiven Struktur haben, schreibt Dvorsky.
"Solange keine großen Durchbrüche bei der Synthese von [Kohlenstoffnanoröhren] erzielt werden können, wäre der Bau eines Weltraumaufzugs mit [Kohlenstoffnanoröhren] äußerst schwierig", erklärt Ding gegenüber Aron.
