Ein Mathematiker und ein Maschinenbauingenieur an der Johns Hopkins University in den USA schlugen vor, dass Aufzugshersteller in naher Zukunft einen Raum bauen werden, solange sie mehr biologische Techniken anwenden, Risikobewertungen anpassen und einige automatisierte Reparaturroboter bauen. Der Aufzug ist durchaus möglich.
Sina Technology News Pekinger Zeit am 11. Juni Laut ausländischen Medienberichten waren Weltraumaufzüge lange Zeit eines der Themen der Science-Fiction im wirklichen Leben, und dies ist auch die Machbarkeit der NASA und anderer Institutionen. Das Thema der Forschung. Die Ingenieure sind sich derzeit einig, dass Weltraumaufzüge eine sehr gute Idee sind, aber der Bauprozess ist mit enormen Belastungen und Druck verbunden, und vorhandene Materialien können ihre Anforderungen nicht erfüllen.

Ein Mathematiker und ein Maschinenbauingenieur an der Johns Hopkins University in den USA schlugen jedoch vor, dass sie eine Zukunft bauen werden, solange die Hersteller von Aufzügen mehr biologische Techniken anwenden, Risikobewertungen anpassen und einige automatisierte Wartungsroboter bauen. Weltraumaufzüge sind durchaus möglich.

In einem Forschungsbericht simulierten die Autoren Dan Popescu und Sean Sun das Design des Weltraumaufzugs, bei dem maximale Belastung und maximale Zugkraft basierend auf biologischen Strukturen (z. B. Bändern und Sehnen) festgestellt wurden. Das Verhältnis der Stärke der Verlängerung wird berechnet. Dies ist viel höher als das in der Technik verwendete Spannungs-Festigkeits-Verhältnis, und die Fähigkeit des Materials, Kräfte aufzunehmen, ist mindestens doppelt so hoch wie die Bruchkraft.

Die Forscher weisen darauf hin, dass solche Spannungsintensitätsverhältnisse für normale Tiefbauprojekte akzeptabel sind, aber für große Gebäude ist dieses Verhältnis zu streng, um die Ausfallwahrscheinlichkeit zu kontrollieren. Es ist erwähnenswert, dass der Weltraumaufzug sehr groß ist und möglicherweise die größte von Menschen gebaute Gebäudestruktur ist.

Durch den Bau von Weltraumaufzügen können Menschen und Weltraummaterialien außerhalb der Erdatmosphäre transportiert werden. In einigen Konstruktionen von Weltraumaufzügen wird die Notwendigkeit der Verwendung von Raketen nicht erwähnt. Das früheste Weltraumaufzugskonzept wurde 1895 vom russischen Wissenschaftler Konstantin Tsiolkovsky vorgeschlagen.

Seit 1895 haben Wissenschaftler das Design von Weltraumaufzügen weiter verfeinert, aber das grundlegende Design des Aufzugs hat sich nicht geändert. Der Weltraumaufzug enthält ein festes Kabel auf der Erde, das sich normalerweise nach oben in die geostationäre Umlaufbahn erstreckt - etwa 35.786 Kilometer über dem Boden.

Am oberen Ende des Kabels befindet sich ein Gleichgewicht, die Schwerkraft und die nach außen gerichtete Zentrifugalkraft setzen das Kabel unter Spannung und platzieren einen Laderaum entlang des Kabels, der sich auf und ab des Kabels bewegt. Das Hauptproblem bei diesem Weltraumaufzug ist, dass der Druck auf das extra lange Kabel so groß ist, dass derzeit nichts ausreicht, um ihm standzuhalten.

In den letzten Jahrzehnten gab es einige große Designwettbewerbe und Vorschläge zur Lösung dieses Problems, aber bisher war niemand erfolgreich. Die kürzlich vorgeschlagene Lösung war das 2014 von Google gestartete Google X-Projekt, aber niemand konnte hochfeste Kohlenstoffnanoröhrenkabel mit einer Länge von über 1 Meter herstellen, und der Bauplan für Weltraumaufzüge wurde zurückgestellt.

Es versteht sich, dass Kohlenstoffnanoröhren eine große Hoffnung für Weltraumaufzüge sind Wort Marke Aufzug Ingenieure, aber diese Hoffnung kann enttäuscht werden. Ein Forschungsmodell aus dem Jahr 2006 sagte voraus, dass das etwa 100.000 Meter lange Nanoröhrenkabel bestimmte Defekte aufweisen muss, was die Gesamtfestigkeit des Kabels um 70% verringerte.

Propscu schlug im Forschungsbericht eine andere Lösung vor. Obwohl Kohlenstoffnanoröhren theoretisch die beste Wahl für Weltraumaufzugskabel sind, kann die derzeitige Technologie keine Kohlenstoffnanoröhren mit einer Länge von mehreren Zentimetern herstellen, weshalb Kohlenstoffnanometer verwendet werden. Es ist nicht möglich, Weltraumaufzüge herzustellen. Er schlug jedoch die Verwendung einiger Verbundwerkstoffe vor - Kohlenstoffnanoröhren in Kombination mit anderen Materialien, obwohl die Festigkeit schwächer ist als bei reinen Kohlenstoffnanoröhren. Wir verwenden jedoch Selbstheilungsmechanismen, um die Festigkeit des Materials zu verbessern und die Stabilität des Super zu gewährleisten Gebäude.

Dieser Selbstheilungsmechanismus ist von entscheidender Bedeutung, und die Forscher schlugen ein Kabeldesign vor, das seine Richtung in zwei Teile nach oben in eine Reihe von "gestapelten Segmenten" aufteilt. seitlich in eine Reihe von "parallelen Kabelfilamenten". Wenn ein Kabelfilament ausfällt, tritt diese Situation häufig auf, sein Einfluss ist auf seinen eigenen Stapelabschnitt beschränkt, und das Lastgewicht wird sofort auf das parallele Kabel aufgeteilt, bis der Reparaturroboter eintrifft Ersatz.

Die Forscher wiesen darauf hin, dass mit diesem "autonomen Reparaturmechanismus" Weltraumaufzüge die Zuverlässigkeit bei hohen Belastungen gewährleisten und gleichzeitig aus Materialien mit geringerer Festigkeit hergestellt werden können, was die tatsächliche Machbarkeit näher bringt.

Propscu wies darauf hin, dass die Grundlage all dieser Weltraumaufzugsmodelle das allmählich abnehmende Spannungsverhältnis, die Kombination von Konstruktionsstandards und biologischen Prinzipien ist. Er betonte, dass die menschlichen Achillessehnen und die Wirbelsäule enormen Belastungen standhalten können, die sehr nahe an ihrer Zugfestigkeit liegen, die größer ist als die Belastungen, die Ingenieure für Stahl konstruieren.

Der Hauptgrund ist, dass Sehnen und Wirbelsäule zumindest teilweise eine Selbstreparaturkraft haben, die bei Stahlmaterialien fehlt. Forscher glauben, dass das Hinzufügen der biologischen Mechanismen von Sehnen und Wirbelsäule zum Design von Weltraumaufzügen bedeutet, dass wir nicht auf futuristische neue Materialien warten müssen.

Propscu sagte: "Wir glauben, dass sehr große Gebäudestrukturen wie Weltraumaufzüge die Möglichkeit eines Komponentenausfalls vollständig berücksichtigen müssen und auch einen Selbstheilungsmechanismus benötigen, um beschädigte Komponenten zu ersetzen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Weltraumaufzug unter hoher Last steht. Herunterlaufen, ohne die Integrität zu beeinträchtigen. Dies bedeutet, dass Aufbauten aus vorhandenen Materialien gebaut werden können! "