En romheis er et foreslått transportsystem som forbinder jordens&overflate med verdensrommet. Heisen ville tillate kjøretøyer å reise til bane eller rom uten bruk av raketter. Selv om heiskjøring ikke ville&være raskere enn rakettreiser, ville det være mye billigere og kunne brukes kontinuerlig til å transportere last og muligens passasjerer.
Konstantin Tsiolkovsky beskrev først en romheis i 1895. Tsiolkovksy foreslo å bygge et tårn fra overflaten opp til geostasjonær bane, og i hovedsak lage en utrolig høy bygning. Problemet med ideen hans var at strukturen ville bli knust av all tyngden over den. Moderne begreper om romheiser er basert på et annet prinsipp - spenning. Heisen vil bli bygget ved hjelp av en kabel festet i den ene enden til jordens&overflate og en massiv motvekt i den andre enden, over geostasjonær bane (35 786 km). Gravity ville trekke ned på kabelen, mens sentrifugalkraften fra motvekten i bane ville trekke oppover. De motsatte kreftene ville redusere belastningen på heisen, sammenlignet med å bygge et tårn til verdensrommet.
Mens en normal heis bruker bevegelige kabler for å trekke en plattform opp og ned, vil romheisen stole på enheter som kalles crawlers, klatrere eller løftere som reiser langs en stasjonær kabel eller et bånd. Med andre ord, heisen ville bevege seg på kabelen. Flere klatrere må reise i begge retninger for å motvirke vibrasjoner fra Coriolis -kraften som virker på bevegelsen.
Deler av en romheis
Oppsettet for heisen vil være omtrent slik: En massiv stasjon, fanget asteroide eller gruppe klatrere ville være plassert høyere enn geostasjonær bane. Fordi spenningen på kabelen ville være maksimal ved banestillingen, ville kabelen være tykkest der, avsmalnende mot jordens' s overflate. Mest sannsynlig vil kabelen enten bli distribuert fra verdensrommet eller konstruert i flere seksjoner og bevege seg ned til jorden. Klatrere ville bevege seg opp og ned kabelen på ruller, holdt på plass av friksjon. Strøm kan leveres av eksisterende teknologi, for eksempel trådløs energioverføring, solenergi og/eller lagret kjernekraft. Tilkoblingspunktet på overflaten kan være en mobil plattform i havet, som tilbyr sikkerhet for heisen og fleksibilitet for å unngå hindringer.
Å reise med en romheis ville ikke vært raskt! Reisetiden fra den ene enden til den andre ville være flere dager til en måned. For å sette avstanden i perspektiv, hvis klatreren beveget seg i 300 km/t (190 mph), ville det ta fem dager å nå geosynkron bane. Fordi klatrere må jobbe sammen med andre på kabelen for å gjøre den stabil, er det sannsynlig at det&vil gå langt tregere.
Utfordringer som skal overvinnes
Den største hindringen for konstruksjon av romheis er mangelen på et materiale med høy styrke for elastisitet og lav tetthet for å bygge kabelen eller båndet. Så langt vil de sterkeste materialene for kabelen være diamant -nanotråder (først syntetisert i 2014) eller karbon -nanorør. Disse materialene må ennå syntetiseres til tilstrekkelig lengde eller forholdet mellom strekkfasthet og tetthet. De samvittige kjemiske bindinger som kobler sammen karbonatomer i karbon- eller diamantnanorør, tåler bare så mye stress før de pakkes opp eller rives fra hverandre. Forskere beregner belastningen obligasjonene kan støtte, og bekrefter at selv om det en dag kan være mulig å konstruere et bånd som er langt nok til å strekke seg fra jorden til en geostasjonær bane, ville det' ikke kunne opprettholde ytterligere stress fra miljø, vibrasjoner og klatrere.
Vibrasjoner og vingling er alvorlige hensyn. Kabelen vil være utsatt for trykk fra solvinden, harmoniske (dvs. som en virkelig lang fiolinstreng), lynnedslag og vingling fra Coriolis -kraften. En løsning ville være å kontrollere bevegelsene til crawlers for å kompensere for noen av effektene.
Et annet problem er at mellomrommet mellom geostasjonær bane og jordens' s overflate er full av søppel og rusk. Løsninger inkluderer å rydde opp i nærheten av jordrommet eller gjøre den motvekten i bane i stand til å unnslippe hindringer.
Andre problemer inkluderer korrosjon, mikrometeorittpåvirkning og virkningen av Van Allen -strålingsbelter (et problem for både materialer og organismer).
Omfanget av utfordringene kombinert med utviklingen av gjenbrukbare raketter, som de som ble utviklet av SpaceX, har redusert interessen for romheiser, men det betyr ikke [Heisideen] at heisen er død.
Romheiser er&ikke bare for jorden
Et egnet materiale for en jordbasert romheis har ennå ikke blitt utviklet, men eksisterende materialer er sterke nok til å støtte en romheis på månen, andre måner, Mars eller asteroider. Mars har omtrent en tredjedel av jordens tyngdekraft, men roterer omtrent med samme hastighet, så en marsheis ville være mye kortere enn en bygget på jorden. En heis på Mars må ta for seg den lave bane til månen Phobos, som krysser Mars -ekvator regelmessig. Komplikasjonen for en måneheis er derimot at månen ikke&roterer raskt nok til å tilby et stasjonært bane -punkt. Imidlertid skulle Lagrangian -punktet brukes i stedet. Selv om en måneheis ville være 50 000 km lang på nærsiden av månen og enda lengre på den andre siden, gjør den lavere tyngdekraften konstruksjonen mulig. En marsheis kan gi pågående transport utenfor planetens&gravitasjonsbrønn, mens en måneheis kan brukes til å sende materialer fra månen til et sted som Jorden lett kan nå.
Når skal det bygges en romheis?
Mange selskaper har foreslått planer for plassheiser. Gjennomførbarhetsstudier indikerer at en heis ikke' blir bygget før (a) et materiale blir oppdaget som kan støtte spenningen for en jordheis eller (b) det' et behov for heis på Månen eller Mars. Selv om det' er sannsynlig at betingelsene vil bli oppfylt i det 21. århundre, kan det være for tidlig å legge til en romheis i bucketlisten din.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D." Hvordan en romheis ville fungere." ThoughtCo, 16. februar 2021, thoughtco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
