روزگاری، سفر به فضا با آسانسور، رویای نویسندگان علمی-تخیلی بود؛ اما حالا این رویا موضوع تحقیقات فضایی شده است

ایده آسانسورهای فضایی از زمانی که آرتور سی.کلارک برای اولین بار آن را مطرح کرد، فقط در داستان‌های علمی- تخیلی استفاده شده؛ ولی اکنون گروهی از دانشمندان انگلیسی موفق شده‌اند اولین گام را به سوی چیزی بردارند که می‌تواند پلکانی پیشرفته به سوی بهشت باشد.

یک گروه پژوهشی در دانشگاه کمبریج برای رسیدن به جایزه چهار میلیون دلاری پژوهشی ناسا، محکم‌ترین ریسمان جهان را اختراع کرده است؛ رشته‌ای استوانه‌ای‌شکل از کربن که انعطاف‌پذیری و وزن اندک را با استحکام و کشش بسیار زیاد ترکیب کرده و قابلیت کشیده‌شدن در فواصل طولانی را نیز دارد. دانشمندان علوم فضایی با استقبال از این ابتکار، امیدوارند با استفاده از این فناوری پیشرفته بتوان طنابی به طول صدها کیلومتر بین زمین و آسمان کشید و با کمک آن، آسانسوری فضایی ساخت تا فضانوردان سوار بر آن به فضا بروند.

کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند این ایده می‌تواند سفرهای فضایی را با انقلابی بزرگ روبرو کند. هر چند هنوز هیچ چیز معلوم نیست، ولی نکته ظریفی در دل فناوری جدید وجود دارد که در صورت عملی شدن، خیلی چیزها را تغییر خواهد داد. آسانسور فضایی، سفرهای فضایی بالقوه نامحدود و ارزانی را نوید می‌دهد و اگر چنین شود، هر سفری ممکن خواهد بود، از گردشگری فضایی گرفته تا سفرهای اکتشافی جاه‌طلبانه به مریخ!

از سوی دیگر، ناسا برای هر بار برخاستن شاتل‌ها از زمین حدود 450 میلیون دلار هزینه می‌کند که به آن، باید آلودگی حاصل از مصرف 900 تن سوخت شاتل را نیز افزود. بنابراین سرمایه‌گذاری روی آسانسورهای فضایی کاملا اقتصادی خواهد بود.

آژانس هوانوردی و فضانوردی آمریکا، ناسا، هم‌اکنون با سیاه‌چاله‌ای در موازنه اقتصادی‌اش روبرو است. ناسا نمی‌تواند تا زمان بازنشستگی شاتل‌ها در سال 2010، آن‌ها را تعویض کند؛ از سوی دیگر در خوش‌بینانه‌ترین حالت برای اولین پرواز نسل جدید سفینه‌های فضایی باید تا سال 2014 صبر کند. بنابراین 4 سال از شبکه اختصاصی حمل‌ونقل فضایی خود بی‌بهره خواهد ماند.

از این رو ناسا با شرکت‌های خصوصی نظیر SpaceX برای انجام ماموریت‌های حمل‌ونقل فضایی به ایستگاه بین‌المللی و بالعکس، قرارداد بسته است. اسپیس‌ایکس توسط الون ماسک هدایت می‌شود. وی از افراد پیشرو در عرصه اینترنت بود که اکنون به فضا علاقمند شده است.

گروه تحقیقاتی دانشگاه کمبریج به سرپرستی آلن ویندل، استاد علم مواد دانشگاه کمبریج، هر روز یک گرم از این ماده جدید را تولید می‌کنند که با فناوری بالای به کار رفته در ساخت آن، برای ساخت نخی به طول 29 کیلومتر کافی است. دکتر ویندل می‌گوید: «یک نفر از ناسا تلفنی از ما درخواست کرد که 230هزار کیلومتر از این ماده را بسازیم، ولی تفاوت زیادی بین تولید آزمایشگاهی و تولید در مقیاس صنعتی وجود دارد.»

طرفداران آسانسور فضایی می‌گویند که این آسانسور خواهد توانست محموله خود را تا ارتفاع 35هزار کیلومتری بالا ببرد و هزینه آن نیز تنها 940 دلار به ازای هر کیلوگرم محموله خواهد بود، در حالی‌که هزینه بار مشابه برای فضاپیماهای کنونی معادل 4500 دلار است.

با این هزینه، ساخت یک هتل در مدار زمین و سفر گردش‌گران به آن امکان‌پذیر خواهد شد. این هزینه اندک هم‌چنین به معنی سفر بسیار ارزان‌تر به ماه و سیارات دیگر خواهد بود، چراکه درصد بسیار بالایی از انرژی مصرفی فضاپیما برای خروج از جاذبه زمین مصرف می‌شود.

ایده ساخت یک بالابر تا فضا اولین بار در سال 1895 توسط کنستانتین زیولکوفسکی مطرح شد، دانشمندی روس که تحت تاثیر برج ایفل به فکر بالابرهای فضایی افتاد. در اواخر دهه هفتاد، آرتور سی.کلارک در رمان خود به نام سرچشمه‌های بهشت از این ایده استفاده کرد و شالوده رمان خود را بر مبنای آن قرار داد. وی، این سوال را مطرح کرد که: «اگر قوانین مکانیک سماوی این را ممکن می‌سازند که یک جسم در آسمان نسبت به زمین ثابت باقی بماند، آن‌گاه آیا امکان ندارد که طنابی را از آسمان به سطح زمین انداخت و یک سیستم آسانسوری که زمین را به آسمان وصل می‌کند، به راه انداخت؟»

در آن زمان تنها پاسخ برای این سوال «نه» بود و خود کلارک نیز اذعان داشت که برای سالیان متمادی این فکر با خنده و استهزا روبرو خواهد شد، ولی در دهه گذشته این فکر از حاشیه مجامع علمی به متن آمد و تا به امروز به طور جدی دنبال شده است.

امروز، اغلب کارشناسان باور دارند که می‌توان کابلی را به یک ایستگاه فضایی در ارتفاع 35600 کیلومتری زمین متصل کرد. این ارتفاع همان مدار زمین‌ثابت است که فضاپیماها می‌توانند هر 23 ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه، یک بار به دور زمین بگردند و نسبت به زمین ثابت بمانند. کابل 64هزار کیلومتر دیگر امتداد می‌یابد تا به وزنه تعادلی وصل شود و پایداری کل سیستم برقرار بماند. یک بالابر به کابل وصل می‌شود و از آن برای بالا و پایین رفتن در جو کمک می‌گیرد، مانند یک قطار در یک ریل آسمانی.

البته ایده آسانسورهای فضایی هنوز در محدوده داستان‌های علمی- تخیلی باقی مانده و کسی انتظار ندارد که دست‌کم تا یک دهه دیگر به واقعیت بپیوندد. ولی مفهوم آن در حال گسترش است و روزبه‌روز علاقمندان بیشتری می‌یابد، به‌طوری‌که سال گذشته کنسرسیوم آسانسور فضایی شکل گرفت. این کنسرسیوم یک گروه مستقل است که برای رشد و توسعه ایده آسانسورهای فضایی به وجود آمده است.

ناسا نیز در راستای برنامه مسابقات صد سالگی خود، جایزه‌ای 5 میلیون دلاری را با اعتبار 5 ساله به نام مسابقه 2010 برای کار روی آسانسور فضایی تعیین کرده است. تیم‌های شرکت‌کننده در این مسابقه باید بتوانند یک نمونه کوچک‌مقیاس از آسانسور خود را بسازند که بتواند فاصله‌ای به طول یک کیلومتر را عمودی و با حداقل سرعت متوسط 2 متر بر ثانیه بپیماید. بهترین نتیجه‌ای که تاکنون بدست آمده، رسیدن به ارتفاع 100 متری با سرعت 1.8 متر بر ثانیه بوده است. مرحله بعدی مسابقه در اردیبهشت‌ماه برگزار می‌شود.

بن شف؛ مدیرعامل بنیاد اسپیس‌وارد که همکار ناسا در این پروژه است، می‌گوید: «ما درباره چیزی صحبت می‌کنیم که به کلی با مفهوم سنتی و متعارف سفرهای فضایی متفاوت است. دیگر درباره 3 فضانورد در یک ماموریت فضایی صحبت نمی‌کنیم، درباره صدها تن بار در هر روز صحبت می‌کنیم که به مدار زمین منتقل می‌شوند. من اغلب می‌گویم که ما نباید در این مورد با ناسا وارد معامله می‌شدیم، باید با اداره راه‌وترابری ایالات متحده معامله می‌کردیم.»

شف اهداف بلندمدت بزرگی در زهن دارد: « این کار با حمل‌ونقل تدارکات آغاز می‌شود، ولی خیلی از مشکلات جهان به خاطر انفجار جمعیت است و هر روز نیز بر جمعیت زمین اضافه می‌شود، در نتیجه ما می‌توانیم از این آسانسور به عنوان راهی برای انتقال زندگی بشر از سطح زمین به کل فضا استفاده کنیم.»

با توجه به طول کابل و فشاری که در اثر وزن خود کابل به بست‌های انتهای آن در ایستگاه فضایی وارد می‌شود، لازم است که قطر کابل با کاهش ارتفاع و نزدیک‌تر شدن به سطح زمین، کمتر شود و حالت مخروطی به خود بگیرد. یک کابل معمولی که ضخامتش در سطح زمین به اندازه یک رشته‌ پهن است، در ارتفاع 36هزار کیلومتری باید قطری به اندازه خود زمین داشته باشد! این همان مشکلی است که پژوهشگران دانشگاه کمبریج درصدد حل آن بر آمده‌اند و می‌پندارند که توانسته‌اند به این مهم نایل شوند.

کشف نانولوله‌های کربنی در دهه نود به این معناست که بشر برای اولین بار می‌تواند ماده‌ای بسازد که هم قوی و هم سبک است. نانولوله کربنی، ترکیبی استوانه‌ای از اتم‌های کربن است، ولی مشکل استفاده از آن‌ها این است که وقتی رشته‌های طولانی از آنها درست شود، بیش از اندازه شکننده می‌شوند. پژوهشگران دانشگاه کمبریج راهی یافته‌اند که با آن می‌توان نانولوله‌های جدا از هم را در یک ساختار تارگونه در هم تنید و آنها را به رشته‌های محکم‌تر و طولانی‌تری تبدیل کرد.

ویندل در این باره می‌گوید: «نکته کلیدی این روش، آن است که این فرایند، کربن را به دود تبدیل می‌کند؛ ولی چون اجزای این دود نانولوله‌های بلند باریک هستند، به هم گیر می‌کنند و در هم تنیده می‌شوند. کاری که ما عملا انجام می‌دهیم، این است که دود انعطاف‌پذیر و الاستیک درست می‌کنیم که بعدا می‌توانیم آن‌را به رشته تبدیل کنیم.»

وی هم‌چنین اشاره می‌کند که این روش، قابلیت‌های زیادی دارد و غیر ممکن‌های زیادی را ممکن می‌سازد که خیلی از آن‌ها زمینی‌تر و ملموس‌تر از آسانسور فضایی هستند؛ و می‌توانند در هر زمینه‌ای، از جلیقه ضدگلوله گرفته تا صنایع خودروسازی، به کار گرفته شوند. ولی این احتمال که می‌توان از این ایده در ساخت آسانسور فضایی استفاده کرد، بیش از هر چیز دیگری او را به وجد می‌آورد و می‌گوید: «این ایده‌ای چشمگیر است و شما باید اهداف بزرگی داشته باشید. البته ساختن موادی که به اندازه کافی برای چنین منظوری محکم باشند، بین 5 تا ده سال زمان می‌برد».

خلاصه پژوهش‌های این گروه، ماه گذشته در کنفرانسی در لوکزامبورگ ارایه شد. در این کنفرانس، صدها نفر از پژوهشگران ناسا و همکارانشان در آژانس فضایی اروپا گرد هم آمده بودند. جان وینتر از سازمان ترتیب‌دهنده کنفرانس، موسوم به یورواسپیس‌وارد، می‌گوید که این پیشرفت‌ها ثابت می‌کند فکر کشیدن یک کابل یا کمند از زمین به آسمان به‌طوری‌که یک وسیله نقلیه بتواند با کمک آن این مسیر را بپیماید؛ بیشتر از آن‌چه در گذشته فکر می‌شد، به واقعیت نزدیک است.

وینتر می‌گوید: «بزرگترین مشکل، همیشه یافتن ماده‌ای بود که برای این‌که هزاران کیلومتر در فضا کشیده شود؛ هم به اندازه کافی محکم و هم به اندازه کافی سبک باشد. چنین چیزی دست‌کم تا ده سال آینده رنگ واقعیت به خود نمی‌بیند، ولی حداقل اکنون دیگر از نظر نظری امکان‌پذیر شده است. پیشرفت در مواد سازنده این کابل بسیار هیجان برانگیز است.»