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Die Leute versuchen immer noch, einen Weltraumaufzug zu bauen

Stellen Sie sich einen hohlen Turm mit hauchdünnen Wänden vor. Stellen Sie sich jetzt vor, dass es aus dem leichtesten und stärksten Material der Welt besteht - vielleicht aus Nanokohlenstoff- oder Graphenfasern - mit einer Seitenlänge von 19 Kilometern und einer Höhe von 32.000 Kilometern. Transportwagen klettern auf und ab in die und aus der geosynchronen Umlaufbahn.

Was Sie sich vorstellen, ist ein Aufzug in den Weltraum - wie von Sir Arthur C. Clarke in seinem Science-Fiction-Roman The Fountains of Paradise von 1979 beschrieben .

Clarkes Buch war der erste populäre Bericht über eine Idee, die der russische Wissenschaftler Konstantin Tsiolkovsky im Jahr 1895 beschrieb und die sich eine „Himmelsburg“ im Weltraum vorstellte, die durch einen massiven Turm mit der Erde verbunden war. 1960 beschrieb ein russischer Ingenieur, Yuri Artsutanov, eine modernere Version. Erst 1975, als ein Ingenieur namens Jerome Pearson ein technisches Dokument über das Konzept veröffentlichte, wurde die Idee eines Aufzugs in den Weltraum wirklich wahrgenommen. Clarke stützte sich stark auf Pearsons Fachwissen, um das Buch zu schreiben.

Der neue Dokumentarfilm Sky Line untersucht, warum die Vorstellung von einem Weltraumaufzug trotz größerer technologischer Hindernisse und einiger ebenso großer zwischenmenschlicher Brüche fortbesteht. Der Film, der im November 2015 auf dem DocNYC-Filmfestival in New York uraufgeführt wurde, ist jetzt online verfügbar und wird während des gesamten Jahres 2016 auf dem DC Environmental Film Festival und anderen unabhängigen Festivals gezeigt.

Der neue Dokumentarfilm <em> Sky Line </ em> zeigt eine Gruppe von Menschen, die am Weltraumaufzugskonzept gearbeitet haben. Der neue Dokumentarfilm Sky Line porträtiert eine Gruppe von Menschen, die am Weltraumaufzugskonzept gearbeitet haben. (Jonny Leahan und Miguel Drake-McLaughlin)

Alle Aufzugsvorschläge haben Folgendes gemeinsam: Von einer Plattform, die irgendwo am Äquator im Meer verankert war, fuhren Aufzugskabinen über ein Seil oder ein breites, flaches Band aus einem Material auf Kohlenstoff-Nanoröhren-Basis, das gespannt war durch ein Gegengewicht 62.000 Meilen über der Erde. Mit Hilfe von Rollen oder Magnetschwebebahnen können Autos die geosynchrone Umlaufbahn in nur fünf Stunden zurücklegen, jedoch zu einem Bruchteil - vielleicht einem Hundertstel - der Kosten der heutigen Raketenstarts.

So ausgefallen es auch scheint, ein Weltraumaufzug würde den Zugang zum Weltraum erschwinglich und potenziell sehr lukrativ machen. Aber warum es noch nicht passiert ist, hängt im Grunde von den Materialien ab - selbst die besten superstarken und superleichten Materialien von heute sind noch nicht gut genug, um einen Weltraumaufzug zu tragen.

Nicht aus Mangel an Versuchen. Die Forscher von Penn State gaben 2014 bekannt, dass sie im Labor Diamant-Nanothreads hergestellt haben, die laut Computersimulationen australischer Forscher stärker und flexibler sein könnten, als zunächst angenommen. Die Erforschung der Carbon Nanotube (CNT) -Technologie wird fortgesetzt, und jeden Monat werden neue Fortschritte in der Graphenforschung angekündigt.

In Sky Line stellen die Filmemacher Jonny Leahan und Miguel Drake-McLaughlin eine Gruppe von Menschen vor, die eng am Weltraumaufzugskonzept gearbeitet haben. Die Geschichte folgt den bislang gründlichsten Bemühungen, einen Weltraumaufzug zu bauen, einschließlich der Finanzierung von Forschungs-, Design- und sogar XPRIZE-ähnlichen Herausforderungen durch die NASA im Jahr 2011. Ihre Motivation, den Film zu produzieren, beruht auf ständigen Diskussionen untereinander und mit Freunden über der aktuelle Stand der amerikanischen Raumfahrttechnik.

"Es gibt diese Idee, die wir aufgegeben haben, da die NASA das Shuttle eingestellt hat und wir nichts tun, um es zu ersetzen", sagt Leahan. „Aber die Leute verstehen nicht, dass die NASA sehr lebendig und gesund ist und an unglaublich vielen visionären Dingen arbeitet. Wir haben festgestellt, dass viel los ist, auch wenn sie derzeit nicht an einem Aufzug arbeiten. “

Die Idee eines Aufzugs selbst war ein Thema der Debatte zwischen den Filmemachern gewesen, und als sie sich näher damit befassten, entdeckten sie zwei Hauptfiguren, Bradley Edwards und Michael Laine.

Edwards, ein Physiker mit langjähriger Erfahrung in der Astrophysik, einschließlich einer elfjährigen Tätigkeit am Los Alamos National Laboratory, arbeitet seit 1998 an einem Weltraumaufzugskonzept. Laine ist ein Privatunternehmer und Gründer von LiftPort, einem Unternehmen, dessen Ursprünglichkeit Mission war es, die Carbon Nanotube-Technologie voranzutreiben. Andere Charaktere sind Tom Nugent, ein Luft- und Raumfahrtingenieur, und Ted Semon, ehemaliger Präsident des International Space Elevator Consortium (ISEC).

„Wir haben festgestellt, dass viele der Menschen, mit denen wir gesprochen haben, als Astronauten noch keine Träume hatten“, sagt Leahan. „Sie bleiben bestehen, weil sie frustriert sind, dass sie den Willen haben, ins All zu fliegen, aber es gibt weder die Technologie noch die Ressourcen, um sehr viele Menschen ins All zu schicken. Sie wollen nur etwas dagegen unternehmen. “

In den späten 1990er und frühen 2000er Jahren erhielt Edwards zwei Finanzierungsrunden von einem NASA-Forschungszweig, der als NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) bekannt ist und dann als Institute for Advanced Concepts bezeichnet wird. Edwards 'Arbeit bestand aus einer umfassenden Machbarkeitsstudie, in der alle Facetten eines Weltraumaufzugs von der Planung über den Bau bis hin zu seinem Einsatz und Betrieb untersucht wurden. Sein Fazit: Der Weltraumaufzug könnte mit vorhandener Technologie gebaut werden - abzüglich der superleichten Leine, die erforderlich ist, um das Ganze zum Laufen zu bringen.

Edwards ging dann eine Partnerschaft mit Laine bei LiftPort ein, um Kapital für das Projekt zu beschaffen, doch aufgrund finanzieller Meinungsverschiedenheiten trennten sie sich bald. Der Film lässt es fast so aussehen, als ob der Riss der Grund dafür ist, dass in Kürze kein Weltraumaufzug gebaut wird.

Pearson, der auch im Film mitspielt, sagt, dass Projekte im Maßstab eines Weltraumlifts naturgemäß eine hohe Reibungskapazität besitzen.

„Wenn Sie eine so einzigartige Idee haben, dann sind die Leute, die daran arbeiten, in ihren Bereichen hervorragend und viele von ihnen wollen sich von niemand anderem abschrecken lassen“, sagt er. "Das ist nur ein Teil des Spiels."

LiftPort stürzte 2007 trotz Demonstrationen ein, bei denen Roboter einen kilometerlangen Streifen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Klebeband, das an Luftballons aufgehängt ist, hinaufklettern. Im Jahr 2012 hat Laine das Unternehmen durch eine erfolgreiche Kickstarter-Kampagne wiederbelebt, um an der Entwicklung von Partnerschaften zur Schaffung eines mondbasierten Weltraumaufzugs zu arbeiten. Sowohl Laine als auch Pearson sagen, dass ein Mondaufzug jetzt gebaut werden kann und den Abbau des reichlich vorhandenen Sauerstoffs, Siliziums, Eisens, Aluminiums und Magnesiums auf der staubigen Oberfläche des Mondes ermöglichen könnte.

Laut Laine war der ursprüngliche LiftPort bei Kohlenstoff-Nanoröhren jedoch „furchtbar“, und Bemühungen von Unternehmen wie SpaceX und Blue Origin, wiederverwendbare Raketen zu bauen, könnten die Notwendigkeit eines Weltraumlifts zunichte machen. Das Ziel war immer, die aktuellen Kosten pro Nutzlast-Pfund - in Zehntausenden von Dollar - auf Hunderte oder sogar Zehntausende von Dollar zu senken. Laine ist jedoch der Ansicht, dass die richtige Verwendung der Kohlenstoffnanoröhrchentechnologie für die Zukunft des Zugangs zum Weltraum von entscheidender Bedeutung ist.

"Wenn sie die wiederverwendbare Rakete perfektionieren, wird es für den Aufzug schwierig sein, eine Finanzierung zu erhalten, da der Hauptgrund für den Aufzug darin bestand, die Kosten für die Umlaufbahn zu senken", sagt Laine. „Aber Sie haben Zivilisationen durch eine Änderung der materiellen Stärke um einen Dezimalpunkt steigen und fallen lassen, und jetzt sprechen Sie über Größenordnungen. Ich denke, wir werden nicht einmal verstehen, wie die Zukunft aussehen wird, wenn wir die Nanotechnologie nutzen. “

Edwards startete 2008 jährliche ISEC-Meetings, an denen jedes Jahr etwa 50 bis 60 Personen teilnehmen, um an Problemen zu arbeiten, die derzeit gelöst werden können, darunter das Entfernen von Weltraummüll, der Bau besserer Kletterroboter und die Entwicklung von Remote-Laser-Energiesystemen. Er sagt, er werde ständig gebeten, gezielte Anstrengungen zu unternehmen, um den Weltraumaufzug zum Laufen zu bringen. Die institutionelle Unterstützung ist einfach nicht da, fügt er hinzu.

"Das Problem mit dem gesamten Weltraumaufzug ist, dass es keine wirkliche Unterstützung dafür gibt", sagt Edwards. „So sieht ein Projekt aus, wenn es als Hobby von Hunderten von Menschen auf der ganzen Welt durchgeführt wird. Es wird keine wesentlichen Fortschritte geben, bis eine echte Unterstützung und ein professionelles Koordinierungsmanagement für die Bemühungen vorliegen. “

Obwohl er immer noch ein starker Befürworter eines Weltraumaufzugs ist, hat sich Edwards seitdem auf praktischere Anwendungen der Kohlenstoffnanoröhrentechnologie konzentriert. Sein jetziges Unternehmen Plasma Ten stellt Kohlenstoffnanoröhren zur Verstärkung von Kunststoffen und Epoxiden her.

Obayashis Entwurf besteht aus einem schwimmenden Erdanschluss, der mit einem Kohlenstoffnanoröhrenkabel an einer geostationären Erdumlaufbahnstation in einer Höhe von etwa 35.000 km befestigt ist. (© Obayashi Corporation, Alle Rechte vorbehalten) Der Erdhafen hat einen Durchmesser von etwa 300 Metern. (© Obayashi Corporation, Alle Rechte vorbehalten) Das Bauunternehmen Obayashi Company hat sich verpflichtet, bis 2050 einen Aufzug in Betrieb zu nehmen. (© Obayashi Corporation, Alle Rechte vorbehalten) Hier ist das Innere der geostationären Erdumlaufbahnstation. (© Obayashi Corporation, Alle Rechte vorbehalten) Eine weitere Innenansicht der Geostationary Earth Orbit Station. (© Obayashi Corporation, Alle Rechte vorbehalten)

Während viele dieser Akteure in den USA zu anderen Projekten gewechselt sind, behalten Forscher in anderen Teilen der Welt ihren Fokus.

In Japan ist der Weltraumlift praktisch ein Teil der nationalen Psyche, was zum Teil auf die umfassende Expertise japanischer Forscher auf den Gebieten der Robotik und der Kohlenstoffnanoröhrentechnologie zurückzuführen ist, die 1991 mit der Entdeckung von Kohlenstoffnanoröhren durch den japanischen Forscher Sumio Iijima begann. Das Bauunternehmen Obayashi Company hat sich verpflichtet, bis 2050 einen Aufzug in Betrieb zu nehmen. Der leitende Forschungsingenieur Yoji Ishikawa sagt, dass das Unternehmen mit privaten Herstellern und Universitäten zusammenarbeitet, um die bestehende Kohlenstoffnanoröhrentechnologie zu verbessern.

"Wir verstehen, dass es ein schwieriges Projekt ist", sagt Ishikawa. „Unsere Technologie ist sehr niedrig. Wenn wir bei 100 sein müssen, um einen Aufzug bauen zu lassen - im Moment sind wir bei 1 oder 2. Aber wir können nicht sagen, dass dieses Projekt nicht möglich ist. Derzeit sehen wir kein größeres Hindernis. Es lohnt sich, es zu versuchen, und wenn wir das nicht tun, können wir nichts erreichen. “

Ishikawa fügt hinzu, dass Obayashi, der kürzlich den höchsten selbsttragenden Wolkenkratzer, den Tokyo SkyTree, fertiggestellt hat, an der Erprobung einer auf Kohlenstoffnanoröhren basierenden Leine zwischen zwei Satelliten beteiligt sein will. Die Forscher werden vergleichen, wie diese Verbindung mit dem computermodellierten Verhalten einer viel längeren Version funktioniert.

Ishikawa gibt zu, dass die Initiative des Unternehmens als Gedankenexperiment begann und dass Projekte dieser Art in der Regel abgebrochen werden, sobald ein Konzeptpapier veröffentlicht wird. Aber die japanische Öffentlichkeit und andere Länder begrüßten den Weltraumlift so herzlich, dass das Unternehmen beschlossen hat, die Bemühungen fortzusetzen, sagt Ishikawa.

„Vielleicht ist der Weltraumaufzug hier so beliebt, weil es in den letzten Jahrzehnten wirtschaftlich nicht so gut lief und die Japaner das Vertrauen in sich verloren haben“, sagt Ishikawa. „Sie suchen ein großes Projekt, das sie ermutigt. Dies kann und soll natürlich nicht nur ein Land tun, sondern ein internationales Unternehmen. Aber vielleicht kann Japan aufgrund seiner Popularität unter den Menschen eine Führungsrolle übernehmen. “

Leahan merkt an, dass, obwohl ein Weltraumlift nicht zum amerikanischen Zeitgeist gehört, der Entstehungsprozess des Films eine leidenschaftliche Gruppe von Menschen enthüllte, die an dem Projekt arbeiteten, obwohl es wahrscheinlich nicht in ihrem Leben verwirklicht wird.

"Letztendlich geht es darum, Träume zu verfolgen und darüber nachzudenken, was möglich ist, und es stellt sich die Frage, ob wir immer noch so träumen, wie wir es früher getan haben", sagt er. "Vielleicht tun wir das, aber die großen Ideen sind jetzt, die Dinge kleiner zu machen."

Die Leute versuchen immer noch, einen Weltraumaufzug zu bauen