Một nhà toán học và một kỹ sư cơ khí tại Đại học Johns Hopkins, Hoa Kỳ gợi ý rằng miễn là các nhà sản xuất thang máy áp dụng nhiều kỹ thuật sinh học hơn, điều chỉnh đánh giá rủi ro và chế tạo một số robot sửa chữa tự động, họ sẽ xây dựng một không gian trong tương lai gần. Việc đi thang máy là hoàn toàn có thể.
Trang tin công nghệ Sina đưa tin theo giờ Bắc Kinh ngày 11/6, theo các phương tiện truyền thông nước ngoài, thang máy vũ trụ từ lâu đã trở thành một trong những chủ đề khoa học viễn tưởng trong đời thực, và đây cũng là tính khả thi của NASA và các tổ chức khác. Đối tượng nghiên cứu. Sự đồng thuận hiện tại của các kỹ sư là thang máy vũ trụ là một ý tưởng rất tốt, nhưng quá trình xây dựng liên quan đến áp lực và căng thẳng rất lớn, và các vật liệu hiện có không thể đáp ứng được yêu cầu của họ.

Tuy nhiên, một nhà toán học và kỹ sư cơ khí tại Đại học Johns Hopkins, Hoa Kỳ gợi ý rằng miễn là các nhà sản xuất thang máy áp dụng nhiều kỹ thuật sinh học hơn, điều chỉnh đánh giá rủi ro và chế tạo một số robot bảo trì tự động, họ sẽ xây dựng được tương lai. Thang máy vũ trụ là hoàn toàn có thể.

Trong một báo cáo nghiên cứu, các tác giả Dan Popescu và Sean Sun đã mô phỏng thiết kế thang máy vũ trụ, tìm thấy ứng suất tối đa và lực kéo tối đa dựa trên cấu trúc sinh học (ví dụ: dây chằng và gân). Tỷ lệ sức mạnh của phần mở rộng được tính toán. Tỷ lệ này cao hơn nhiều so với tỷ lệ độ bền ứng suất được sử dụng trong kỹ thuật và khả năng hấp thụ lực của vật liệu ít nhất là gấp đôi lực kéo đứt.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng tỷ lệ ứng suất - cường độ như thế này có thể chấp nhận được đối với các dự án công trình dân dụng bình thường, nhưng đối với các tòa nhà lớn, tỷ lệ này quá nghiêm ngặt để kiểm soát xác suất hư hỏng. Điều đáng chú ý là thang máy vũ trụ rất lớn và có thể là cấu trúc tòa nhà lớn nhất do con người xây dựng.

Việc xây dựng thang máy không gian cho phép con người và vật liệu không gian được vận chuyển bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất. Trong một số thiết kế thang máy vũ trụ không đề cập đến nhu cầu sử dụng tên lửa. Khái niệm thang máy không gian sớm nhất được đề xuất bởi nhà khoa học người Nga Konstantin Tsiolkovsky vào năm 1895.

Kể từ năm 1895, các nhà khoa học tiếp tục hoàn thiện thiết kế của thang máy vũ trụ, nhưng thiết kế cơ bản của thang máy không thay đổi. Thang máy vũ trụ chứa một sợi cáp chắc chắn trên trái đất, thường kéo dài lên trên quỹ đạo địa tĩnh - cách mặt đất khoảng 35.786 km.

Ở đầu trên của sợi cáp là một vật cân bằng, trọng lực và lực ly tâm hướng ra ngoài làm cho sợi cáp căng lên, đặt một khoang hàng dọc theo sợi cáp chuyển động lên xuống của sợi cáp. Vấn đề chính của thang máy không gian này là áp lực lên dây cáp dài đến mức hiện tại không có gì đủ sức chịu đựng.

Trong vài thập kỷ qua, đã có một số cuộc thi thiết kế lớn và đề xuất để giải quyết vấn đề này, nhưng cho đến nay vẫn chưa có ai thành công. Giải pháp được đề xuất gần đây là dự án Google X do Google đưa ra vào năm 2014, nhưng không ai có thể sản xuất cáp ống nano carbon siêu bền dài hơn 1 mét, và kế hoạch xây dựng thang máy vũ trụ đã bị hoãn lại.

Người ta hiểu rằng ống nano carbon là một hy vọng lớn cho thang máy vũ trụ thang máy từ thương hiệu các kỹ sư, nhưng hy vọng này có thể bị tiêu tan. Một mô hình nghiên cứu năm 2006 đã dự đoán rằng phải có một số khiếm khuyết nhất định trong cáp ống nano dài khoảng 100.000 mét, điều này đã làm giảm 70% sức mạnh tổng thể của cáp.

Propscu đã đề xuất một giải pháp khác trong báo cáo nghiên cứu. Mặc dù về mặt lý thuyết, ống nano carbon là lựa chọn tốt nhất cho cáp thang máy vũ trụ, nhưng công nghệ hiện tại không thể tạo ra ống nano carbon có chiều dài hơn vài cm, vì vậy người ta sử dụng ống nano carbon. Không thể sản xuất thang máy không gian. Tuy nhiên, ông đề xuất sử dụng một số vật liệu composite - ống nano carbon kết hợp với các vật liệu khác, tuy độ bền yếu hơn ống nano carbon nguyên chất, nhưng chúng tôi đang sử dụng cơ chế tự phục hồi để tăng cường độ bền của vật liệu nhằm đảm bảo độ ổn định của siêu xây dựng.

Cơ chế tự phục hồi này là rất quan trọng, và các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế cáp chia hướng của nó thành hai, lên, thành một loạt "các đoạn xếp chồng lên nhau"; theo chiều ngang, thành một chuỗi "các sợi cáp song song. Khi bất kỳ sợi cáp nào bị hỏng, tình huống này sẽ thường xảy ra, ảnh hưởng của nó được giới hạn trong phần ngăn xếp của chính nó và trọng lượng tải ngay lập tức được chia sẻ cho cáp song song cho đến khi robot sửa chữa đến sự thay thế.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng với "cơ chế sửa chữa tự động" này, thang máy không gian có thể đảm bảo độ tin cậy ở mức độ căng thẳng cao, đồng thời, chúng có thể được làm bằng vật liệu có độ bền thấp hơn, khiến tính khả thi thực tế gần hơn.

Propscu chỉ ra rằng cơ sở của tất cả các mô hình thang máy vũ trụ này là tỷ lệ ứng suất giảm dần, sự kết hợp của các tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật và các nguyên tắc sinh học. Ông nhấn mạnh rằng gân Achilles và cột sống của con người có thể chịu được ứng suất cực lớn, rất gần với độ bền kéo của chúng, lớn hơn cả ứng suất mà các kỹ sư thiết kế thép.

Nguyên nhân chính là, ít nhất ở một mức độ nào đó, gân và xương sống có khả năng tự sửa chữa, vốn thiếu nguyên liệu thép. Các nhà nghiên cứu tin rằng việc thêm các cơ chế sinh học của gân và xương sống vào thiết kế thang máy vũ trụ có nghĩa là chúng ta không cần phải chờ đợi những vật liệu mới trong tương lai.

Propscu cho biết: “Chúng tôi tin rằng các cấu trúc tòa nhà siêu lớn như thang máy vũ trụ phải xem xét đầy đủ khả năng hỏng hóc của thành phần, đồng thời cần có cơ chế tự phục hồi để thay thế các thành phần bị hư hỏng. Điều này sẽ đảm bảo thang máy không gian chịu tải trọng cao. Chạy xuống mà không làm hỏng tính toàn vẹn của nó. Điều này có nghĩa là có thể xây dựng các cấu trúc thượng tầng bằng cách sử dụng các vật liệu hiện có! "