أعطى خطاب ألقاه آرثر سي كلارك في الستينيات ، موضحًا الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض ، الإلهام لبيرسون لمفهوم المصاعد الفضائية بالكامل أثناء عمله في مركز أبحاث ناسا أميس في كاليفورنيا خلال أيام هبوط أبولو على سطح القمر.
يتذكر بيرسون: 'قال كلارك إن الطريقة الجيدة لفهم أقمار الاتصالات في المدار الثابت بالنسبة للأرض تتمثل في تخيلها على قمة برج طويل يطفو على ارتفاع 35786 كيلومترًا (22.236 ميلًا) فوق الأرض.' برج؟'
لقد أدرك أنه من الممكن نظريًا إيقاف ثقل موازن ، مثل كويكب صغير ، في مدار ثابت بالنسبة للأرض ثم تمديد كابل لأسفل وتثبيته عند خط الاستواء للأرض. من الناحية النظرية ، يمكن لعربات المصاعد أن تسافر عبر الكابل الطويل ، وتنقل البضائع من بئر الجاذبية الأرضية إلى الفضاء بجزء بسيط من السعر الذي تنقله الصواريخ الكيميائية.
… نظريا. المشكلة في ذلك الوقت ، والآن ، هي أن المادة المطلوبة لدعم حتى وزن الكابل في جاذبية الأرض غير موجودة. فقط في السنوات القليلة الماضية ، مع ظهور الأنابيب النانوية الكربونية - مع قوة الشد في الملعب - تجاوز الناس أخيرًا مرحلة الضحك ، وبدأوا في التحقيق فيها بجدية. وبينما تم تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية بكميات صغيرة في المختبر ، لا يزال المهندسين على بعد سنوات من نسجها معًا في كابل طويل يمكن أن يوفر القوة اللازمة.
عرف بيرسون أن التحديات التقنية كانت هائلة ، لذلك تساءل ، 'لماذا لا نبني مصعدًا على القمر؟'
على القمر ، قوة الجاذبية هي سدس ما نشعر به هنا على الأرض ، وكابل مصعد فضائي ضمن تقنية التصنيع الحالية لدينا. قم بتمديد كابل من سطح القمر ، وستحصل على طريقة غير مكلفة لتوصيل المعادن والإمدادات إلى مدار الأرض.
سيعمل مصعد الفضاء القمري بشكل مختلف عن المصعد الذي يعتمد على الأرض. على عكس كوكبنا ، الذي يدور كل 24 ساعة ، يدور القمر حول محوره مرة واحدة كل 29 يومًا ؛ نفس القدر من الوقت الذي يستغرقه إكمال دورة واحدة حول الأرض. هذا هو السبب في أننا لا نستطيع رؤية سوى جانب واحد من القمر. لا يبدو مفهوم المدار الثابت بالنسبة للأرض منطقيًا حول القمر.
ومع ذلك ، هناك خمسة أماكن في نظام الأرض والقمر حيث يمكنك وضع جسم ذي كتلة منخفضة - مثل قمر صناعي ... أو ثقل موازن لمصعد فضائي - وجعلها ثابتة مع القليل من الطاقة: نقاط لاغرانج من الأرض والقمر. النقطة L1 ، التي تقع على ارتفاع 58000 كم تقريبًا فوق سطح القمر ، ستعمل بشكل مثالي.
تصور أنك تطفو في الفضاء عند نقطة بين الأرض والقمر حيث قوة الجاذبية من كلاهما متوازنة تمامًا. انظر إلى يسارك ، والقمر يبعد حوالي 58000 كم (37000 ميل) ؛ انظر إلى يمينك وستجد الأرض أكثر من 5 أضعاف تلك المسافة. بدون أي نوع من أجهزة الدفع ، ستخرج في النهاية من نقطة التوازن المثالية هذه ، ثم تبدأ بالتسارع نحو الأرض أو القمر. L1 متوازن ، لكنه غير مستقر.
يقترح بيرسون أن تطلق ناسا مركبة فضائية تحمل بكرة ضخمة من الكابلات إلى النقطة L1. سوف تتراجع ببطء عن النقطة L1 لأنها تقوم بفك كابلها إلى سطح القمر. بمجرد أن يتم تثبيت الكبل على سطح القمر ، فإنه سيوفر التوتر ، وسوف يتدلى الكابل بأكمله في توازن مثالي ، مثل بندول موجه نحو الأرض. ومثل البندول ، يحافظ المصعد دائمًا على محاذاة تمامًا نحو النقطة L1 ، حيث تجذبها جاذبية الأرض بعيدًا. يمكن أن تشمل المهمة متسلقًا صغيرًا يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه الصعود من سطح القمر إلى الجزء العلوي من الكابل ، وإيصال عينات من صخور القمر إلى مدار أرضي مرتفع. يمكن للمهام الإضافية تقديم فرق كاملة من المتسلقين ، وتحويل المفهوم إلى عملية إنتاج ضخمة.
تتمثل ميزة توصيل المصعد بالقمر بدلاً من الأرض في حقيقة أن القوى المعنية أصغر بكثير - جاذبية القمر تساوي 1/6 من جاذبية الأرض. بدلاً من الأنابيب النانوية الغريبة ذات قوة الشد القصوى ، يمكن بناء الكبل باستخدام مواد عالية القوة متوفرة تجاريًا ، مثل كيفلر أو سبكترا. في الواقع ، ركز بيرسون على ألياف تجارية تسمى M5 ، والتي حسب تقديراتها ستزن فقط 6800 كجم لكابل كامل يدعم قدرة رفع تبلغ 200 كجم في القاعدة. هذا جيد ضمن قدرات أقوى الصواريخ التي قدمتها بوينج ولوكهيد مارتن وأريان سبيس. عملية إطلاق واحدة هي وضع مصعد على سطح القمر. وبمجرد تركيب المصعد ، يمكنك البدء في تقويته بمواد إضافية ، مثل الزجاج والبورون ، والتي يمكن تصنيعها على سطح القمر
إذن ، ماذا ستفعل بمصعد فضائي متصل بالقمر؟ يقول بيرسون: 'الكثير' ، 'هناك كل أنواع الموارد على القمر والتي سيكون من الأسهل جمعها هناك وإحضارها إلى المدار بدلاً من إطلاقها من الأرض. يمكن استخدام الثرى القمري (تراب القمر) كحماية للمحطات الفضائية ؛ يمكن استخراج المعادن وغيرها من المعادن من السطح واستخدامها في البناء في الفضاء ؛ وإذا تم اكتشاف الجليد في القطب الجنوبي للقمر ، فيمكنك توفير الماء والأكسجين وحتى الوقود للمركبات الفضائية '.
إذا ظهر الجليد المائي في القطب الجنوبي للقمر ، فيمكنك تشغيل كابل آخر هناك ، ثم توصيله في النهاية بالكابل الأول. سيسمح هذا لقاعدة قمرية جنوبية بتسليم المواد إلى مدار أرضي مرتفع دون الحاجة إلى السفر على طول الأرض إلى قاعدة المصعد الأول.
سيكون رائعًا للصخور ، لكن ليس للناس. حتى لو تحرك متسلق عبر الكابل بسرعة مئات الكيلومترات في الساعة ، فسيسافر رواد الفضاء لأسابيع ، ويتعرضون لإشعاع الفضاء السحيق. ولكن عندما تتحدث عن الشحن ، فإن البطء والثبات يفوزان بالسباق.
نشر بيرسون فكرته لأول مرة عن مصعد على سطح القمر في عام 1979 وكان يروج لها منذ ذلك الحين. هذا العام ، مع ذلك ، ناسا لا تضحك ، إنهم يستمعون. شركة بيرسون ، ستار للتكنولوجيا والبحوث ، حصل مؤخرًا على منحة قدرها 75000 دولار من معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC) لدراسة مدتها ستة أشهر لمزيد من التحقيق في الفكرة. إذا ثبت أن الفكرة واعدة ، يمكن أن تحصل بيرسون على منحة أكبر للبدء في التغلب على بعض التحديات الهندسية ، والبحث عن شركاء داخل وكالة ناسا وخارجها للمساعدة في تطويرها.
تبحث NIAC عن الأفكار التي تقع بعيدًا عن منطقة الراحة المعتادة لتقنيات وكالة ناسا - على سبيل المثال ... مصعد على القمر - وتساعد في تطويرها لدرجة أنه تم تسوية العديد من المخاطر والمجهول.
يأمل بيرسون أن تساعده هذه المنحة في تقديم قضية لوكالة ناسا بأن المصعد القمري سيكون مساهمة لا تقدر بثمن في رؤية استكشاف الفضاء الجديدة بين القمر والمريخ ، ودعم القواعد القمرية المستقبلية والصناعات في الفضاء. وسيمنح المهندسين طريقة لفهم صعوبات بناء المصاعد في الفضاء دون مواجهة التحدي الهائل ببنائها على الأرض أولاً.
