Wyobraź sobie pustą wieżę z cienkimi jak papier ścianami. Teraz wyobraź sobie, że jest wykonany z najlżejszego i najmocniejszego na świecie materiału - być może z włókna nanowęglowego lub grafenowego - o bokach szerokości 12 mil i wysokości 22 000 mil. Samochody transportowe wspinają się po jego powierzchniach, na orbitę geosynchroniczną.
To, co wyobrażasz, to winda w kosmos - jak opisał Sir Arthur C. Clarke w powieści science fiction z 1979 r. The Fountains of Paradise.
Książka Clarke'a była pierwszym popularnym opisem pomysłu opisanego w 1895 r. Przez rosyjskiego naukowca Konstantina Tsiolkovsky'ego, który wyobrażał sobie „niebiański zamek” w kosmosie przywiązany do Ziemi przez potężną wieżę. W 1960 r. Rosyjski inżynier Jurij Artsutanow opisał bardziej nowoczesną wersję. Dopiero w 1975 r., Kiedy inżynier Jerome Pearson opublikował artykuł techniczny na temat tej koncepcji, pomysł windy kosmicznej zwrócił uwagę. Clarke w dużym stopniu wykorzystał wiedzę Pearson do napisania książki.
Nowy film dokumentalny Sky Line bada, dlaczego koncepcja kosmicznej windy nadal istnieje, pomimo poważnych przeszkód technologicznych i niektórych równie dużych rozdźwięków interpersonalnych. Premiera filmu odbyła się w listopadzie 2015 roku na festiwalu filmowym DocNYC w Nowym Jorku. Film jest teraz dostępny online i będzie wyświetlany na festiwalu filmowym DC Environmental Film Festival oraz innych niezależnych festiwalach przez cały 2016 rok.
Nowy film dokumentalny Sky Line przedstawia grupę ludzi, którzy pracowali nad koncepcją kosmicznej windy. (Jonny Leahan i Miguel Drake-McLaughlin) Oto, co mają wspólnego wszystkie propozycje wind: Z platformy zakotwiczonej gdzieś w oceanie wzdłuż oceanu, samochody windy poruszałyby się w górę iw dół po wiązce grubego kabla lub szerokiej, płaskiej taśmy wykonanej z materiału na bazie nanorurki węglowej, utrzymywanego naprężonym przez przeciwwagę 62 000 mil nad Ziemią. Wspinanie się na uwięzi przy użyciu rolek lub lewitacji magnetycznej może potrwać nawet pięć godzin, aby ukończyć podróż na orbitę geosynchroniczną, ale za ułamek - może 1/100 - kosztu dzisiejszych startów rakiet.
Choć wydaje się to dziwaczne, winda kosmiczna sprawi, że dotarcie do przestrzeni kosmicznej będzie dostępne, niedrogie i potencjalnie bardzo lukratywne. Ale dlaczego tak się jeszcze nie stało, w zasadzie sprowadza się do materiałów - nawet najlepsze z dzisiejszych super mocnych i superlekkich materiałów po prostu wciąż nie są wystarczająco dobre, aby utrzymać windę kosmiczną.
Jednak nie z braku próby. Naukowcy z Penn State ogłosili w 2014 r., Że stworzyli nanorurki diamentowe w laboratorium, które modelowane w symulacjach komputerowych przez australijskich badaczy sugerują, że mogą być silniejsze i bardziej elastyczne, niż początkowo sądzono. Trwają badania nad technologią nanorurek węglowych (CNT), a nowe postępy w badaniach nad grafenem wydają się ogłaszane co miesiąc.
W Sky Line twórcy filmu Jonny Leahan i Miguel Drake-McLaughlin profilują grupę ludzi, którzy ściśle współpracowali nad koncepcją windy kosmicznej. Fabuła opowiada o najdokładniejszych do tej pory wysiłkach zmierzających do zbudowania windy kosmicznej, w tym o finansowaniu przez NASA badań, projektowania, a nawet wyzwań w stylu XPRIZE, które odbyły się w 2011 roku. Ich motywacja do stworzenia filmu wynika z ciągłych dyskusji między sobą i przyjaciółmi na temat obecny stan amerykańskiej technologii kosmicznej.
„Jest taki pomysł, który zrezygnowaliśmy z przestrzeni kosmicznej, ponieważ NASA wycofała prom i nie robimy nic, aby go zastąpić”, mówi Leahan. „Ale ludzie nie rozumieją, że NASA jest bardzo żywa i ma się dobrze, i pracuje nad niesamowitą liczbą wizjonerskich rzeczy. Zdaliśmy sobie sprawę, że wiele się dzieje, nawet jeśli obecnie nie pracują przy windzie. ”
Sam pomysł windy był tematem dyskusji między twórcami filmu, a patrząc dalej, odkryli dwóch głównych bohaterów, Bradleya Edwardsa i Michaela Laine'a.
Edwards, fizyk z głęboką historią pracy w dziedzinie astrofizyki, w tym 11-letnim stażem w Los Alamos National Laboratory, pracuje nad koncepcją kosmicznej windy od 1998 roku. Laine jest prywatnym przedsiębiorcą i założycielem LiftPort, firmy, której oryginał misją było rozwinięcie technologii nanorurek węglowych. Inne postacie to Tom Nugent, inżynier lotniczy i Ted Semon, były prezes International Space Elevator Consortium (ISEC).
„Zauważyliśmy, że wiele osób, z którymi rozmawialiśmy, marzyło, gdy byli młodsi o byciu astronautami”, mówi Leahan. „Utrzymują się, ponieważ są sfrustrowani, że mają wolę wypłynięcia w kosmos, ale nie ma technologii ani zasobów, które mogłyby wysłać bardzo wielu ludzi w kosmos. Chcą po prostu coś z tym zrobić. ”
Na przełomie lat 90. i 2000. Edwards otrzymał dwie rundy finansowania z ramienia NASA Research znanego jako NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) - a następnie zwanego Institute for Advanced Concepts. Praca Edwardsa stanowiła obszerne studium wykonalności, analizujące każdy aspekt windy kosmicznej, od projektu i budowy, aż po jej wdrożenie i eksploatację. Jego wniosek: windę kosmiczną można zbudować przy użyciu istniejącej technologii - bez superlekkiego uwięzi niezbędnego, aby wszystko działało.
Edwards następnie współpracował z Laine w LiftPort, starając się pozyskać kapitał na projekt, ale wkrótce rozstali się z powodu nieporozumień finansowych. Film prawie sprawia wrażenie, że szczelina jest przyczyną, dla której winda kosmiczna nie zostanie zbudowana w najbliższym czasie.
Pearson, który pojawia się również w filmie, mówi, że projekty w skali kosmicznej windy mają naturalnie dużą zdolność do tarcia.
„Kiedy masz tak wyjątkowy pomysł, ludzie, którzy są zainteresowani pracą nad nim, są wybitni w swoich dziedzinach, a wielu z nich nie chce brać się od nikogo innego”, mówi. „To tylko część gry.”
LiftPort załamał się w 2007 roku, pomimo demonstracji z robotami wspinającymi się częściowo na długi na milę pasek węglowej taśmy nanorurkowej zawieszonej na balonach. W 2012 roku Laine wskrzesił firmę poprzez udaną kampanię Kickstarter, aby pracować nad rozwijaniem współpracy w celu stworzenia kosmicznej windy na Księżycu. Zarówno Laine, jak i Pearson twierdzą, że można teraz zbudować windę księżycową, która mogłaby umożliwić wydobycie dużej ilości tlenu, krzemu, żelaza, aluminium i magnezu obecnych na zakurzonej powierzchni Księżyca.
Ale z całkowitą szczerością Laine mówi, że oryginalny LiftPort był „okropny” w przypadku nanorurek węglowych i że wysiłki firm takich jak SpaceX i Blue Origin, aby zbudować rakiety wielokrotnego użytku, mogą zniweczyć potrzebę budowy windy kosmicznej. Celem zawsze było obniżenie obecnego kosztu na funt ładunku - w dziesiątkach tysięcy dolarów - do setek, a nawet dziesiątek dolarów. Ale jednak tak się dzieje, Laine nadal uważa, że właściwe zastosowanie nanorurek węglowych ma kluczowe znaczenie dla przyszłości dostępu do przestrzeni kosmicznej.
„Jeśli udoskonalą rakietę wielokrotnego użytku, windy będzie trudno uzyskać finansowanie, ponieważ głównym powodem windy było obniżenie kosztów na orbitę”, mówi Laine. „Ale cywilizacje powstały i upadły w wyniku zmiany siły materialnej o miejsce po przecinku, a teraz mówisz o rzędach wielkości. Myślę, że nawet nie zrozumiemy, jak będzie wyglądać przyszłość, kiedy wykorzystamy nanotechnologię. ”
Edwards rozpoczął coroczne spotkania ISEC w 2008 r., W których co roku przyciąga około 50 do 60 osób, aby pracować nad problemami, które można rozwiązać teraz, w tym usuwanie śmieci kosmicznych, budowanie lepszych robotów wspinaczkowych i opracowywanie zdalnych systemów zasilania laserowego. Mówi, że stale proszony jest o podjęcie ukierunkowanego wysiłku, aby urzeczywistnić windę kosmiczną. Dodał, że wsparcia instytucjonalnego po prostu nie ma.
„Problem z całym wysiłkiem wind kosmicznych polega na tym, że nie ma na to żadnego wsparcia” - mówi Edwards. „Tak wygląda projekt, gdy jest realizowany jako hobby przez setki ludzi z całego świata. Nie będzie znaczącego postępu, dopóki wysiłek nie będzie rzeczywiście wspierany i będzie profesjonalnie koordynowany. ”
Choć nadal jest silnym zwolennikiem kosmicznej windy, Edwards od tego czasu koncentruje swoje wysiłki na bardziej praktycznych zastosowaniach nanorurek węglowych. Jego obecna firma, Plasma Ten, produkuje nanorurki węglowe do wzmacniania tworzyw sztucznych i żywic epoksydowych.
Projekt Obayashi składa się z pływającego portu Ziemi przymocowanego do stacji geostacjonarnej na orbicie okołoziemskiej na wysokości około 22 000 mil za pomocą nanorurkowego kabla węglowego. (© Obayashi Corporation, Wszelkie prawa zastrzeżone) 
Port Ziemi ma średnicę około 1300 stóp. (© Obayashi Corporation, Wszelkie prawa zastrzeżone) 
Firma budowlana Obayashi Company zobowiązała się do uruchomienia windy do 2050 r. (© Obayashi Corporation, Wszelkie prawa zastrzeżone) 
Oto wnętrze Geostacjonarnej Stacji Orbity Ziemi. (© Obayashi Corporation, Wszelkie prawa zastrzeżone) 
Kolejny widok wnętrza Geostacjonarnej Stacji Orbity Ziemi. (© Obayashi Corporation, Wszelkie prawa zastrzeżone) Podczas gdy wielu z tych graczy w USA przeszło na inne projekty, badacze w innych częściach świata nadal się koncentrują.
W Japonii winda kosmiczna jest praktycznie częścią narodowej psychiki, po części dzięki głębokiej wiedzy japońskich naukowców w dziedzinie robotyki i technologii nanorurek węglowych, począwszy od odkrycia w 1991 r. Nanorurek węglowych przez japońskiego badacza Sumio Iijima. Firma budowlana Obayashi Company zobowiązała się do uruchomienia windy do 2050 r. Główny inżynier badań Yoji Ishikawa mówi, że firma współpracuje z prywatnymi producentami i uniwersytetami w celu ulepszenia istniejącej technologii nanorurek węglowych.
„Rozumiemy, że to trudny projekt”, mówi Ishikawa. „Nasza technologia jest bardzo niska. Jeśli musimy mieć 100 lat, żeby zbudować windę - w tej chwili mamy około 1 lub 2. Ale nie możemy powiedzieć, że ten projekt nie jest możliwy. W tej chwili nie widzimy żadnej poważnej przeszkody. Warto spróbować, a jeśli tego nie zrobimy, nic nie osiągniemy. ”
Ishikawa dodaje, że Obayashi, który niedawno ukończył najwyższy samonośny drapacz chmur, Tokyo SkyTree, ma nadzieję uczestniczyć w testowaniu uwięzi między dwoma satelitami na bazie nanorurek węglowych. Naukowcy porównają działanie tego paska z zachowaniem modelowanym komputerowo w znacznie dłuższej wersji.
Ishikawa przyznaje, że inicjatywa firmy rozpoczęła się od eksperymentu myślowego i że projekty tego rodzaju są na ogół anulowane po opublikowaniu dokumentu koncepcyjnego. Ale japońska opinia publiczna i inne kraje tak ciepło przyjęły kosmiczną windę, że firma postanowiła kontynuować wysiłek, mówi Ishikawa.
„Być może jednym z powodów, dla których winda kosmiczna jest tutaj tak popularna, jest to, że w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci sprawy nie były tak dobre ekonomicznie, a Japończycy stracili zaufanie do siebie”, mówi Ishikawa. „Szukają dużego projektu, który ich zachęci. Oczywiście nie może i nie powinien tego robić tylko jeden kraj, ale jako przedsiębiorstwo międzynarodowe. Ale może Japonia może przejąć na tym czoło ze względu na swoją popularność wśród ludzi. ”
Leahan zauważa, że chociaż winda kosmiczna nie jest częścią amerykańskiego entuzjazmu, proces tworzenia filmu ujawnił pasję ludzi pracujących nad projektem, mimo że prawdopodobnie nie zrealizuje się go za życia.
„Ostatecznie jest to opowieść o ściganiu snów i myśleniu o tym, co jest możliwe, i zadaje pytanie, czy nadal śnimy tak, jak kiedyś?” - mówi. „Być może tak jest, ale teraz najważniejsze są pomniejszenia”.
