Al leer artículos sobre el elevador espacial, no puedo dejar de preguntarme cuánta atención se les presta al problema potencialmente resuelto de la fuerza del cable, y qué poca atención se presta a los problemas que no se pueden resolver de ninguna manera ...
Y entonces, supongamos que tenemos un material fibroso con una resistencia a la tracción de aproximadamente 100 GPa (10,000 kgf / mm ^ 2) con una densidad de 1.5 kg / dm ^ 3. Con dicho material, podemos construir un ascensor espacial. Todo lo que necesita hacer es lanzar una órbita geoestacionaria a 72,000 km de cable de dicho material y comenzar a desenrollarlo allí en dos direcciones a la vez: hacia y desde la Tierra. En algún momento, uno de los extremos del cable llegará a la superficie, y solo tendremos que arreglarlo, pero montarlo hacia arriba y hacia abajo. ¿Qué problemas? ..
Comencemos con las "pequeñas cosas": la masa del cable. El cable óptimo estará en el medio (cerca de la órbita geoestacionaria) 2-3 veces más grueso que en la superficie de la Tierra. Pero consideraré condicionalmente su diámetro en todas partes igual a 1 cm, porque No establezco la tarea de obtener números exactos, sino solo evaluar el orden. ¿Por qué exactamente 1 cm, no 1 mm o 1 m? Porque un cable con un diámetro de 1 mm soportará solo 7.85 toneladas de carga de tracción. Teniendo en cuenta que, en el mejor de los casos, el 90% de la fuerza del cable se "usará" para mantener su propio peso, entendemos que dicho cable no soportará el peso de un satélite grande moderno, sin mencionar las naves espaciales y, especialmente, las estaciones orbitales. Bueno, 1 m es demasiado.
Y así, tenemos 72,000 km de cable con un diámetro de 1 cm con una densidad de 1.5. La masa de este cable es de aproximadamente 8500 toneladas ... Para entregar tal masa en órbita geoestacionaria, ¡se necesitarán más de mil lanzamientos de vehículos de lanzamiento pesado! En lugar de construir un ascensor, podrían satisfacer todas las necesidades de la humanidad para poner en órbita a las naves espaciales en las próximas décadas. Y esto es si asumimos que el cable entregado en partes, ya en órbita, puede ensamblarse en una sola unidad de la resistencia requerida ...
Pero la diversión comienza después. Según diversas estimaciones, solo en órbitas terrestres bajas (altitudes de 200 a 2000 km) hay de 200,000 a 300,000 objetos relativamente grandes, de más de 1 cm de tamaño, de los cuales más del 90% no tienen más de 10 cm de tamaño y, por lo tanto, son demasiado pequeños para seguimiento por radar.
A pesar de la gran cantidad de objetos relativamente grandes en órbita, las colisiones entre ellos siguen siendo muy, muy raras. En primer lugar, incluso la ISS es pequeña según los estándares espaciales, y todo lo demás lo es aún más. Entonces, para una colisión, las trayectorias de dos objetos deben ir muy, muy cerca una de la otra, lo cual es poco probable en sí mismo. Pero además de esto, ¡dos objetos deben estar en la intersección de las trayectorias al mismo tiempo! Esto hace que la colisión sea un evento muy raro, en toda la historia de la astronáutica se pueden contar con los dedos.
Pero, ¿qué sucederá en el caso de un cable fijo de enorme longitud? En promedio, una vez por hora, cada uno de estos objetos cruza el ecuador. Es decir al menos 200,000 cruces de ecuador por hora. Si tomamos el área del plano ecuatorial, que cae a la altura de órbitas bajas, 200-2000 km, entonces será 85.5 millones de km ^ 2. Un área de sección transversal de 1 cm de cable en una sección de alturas de 200-2000 km es 0.018 km ^ 2 o 0.2 billonésima parte del plano ecuatorial. Minúsculo? ¡Pero tenemos 200,000 cruces de ecuador por hora! No es difícil calcular que, en promedio, una vez cada 23.500 horas, una pieza de desechos espaciales con un tamaño mayor que el diámetro del cable caerá en el cable. Es decir ¡Se garantizará destruirlo! En todo caso, 23.500 horas son 2 años y 8 meses. Además, este es un límite superior, porque este cálculo es válido solo para el tamaño de los desechos espaciales, pero en realidad se tienen en cuenta los desechos de más de 1 cm de ancho, lo que aumenta significativamente la probabilidad de una colisión ... En realidad, el cable tiene una vida útil de aproximadamente un año o incluso menos. Además, una disminución en la sección transversal del cable casi no extenderá este período, porque los desechos espaciales no se harán más pequeños. Un aumento en la sección transversal tampoco hará nada: sí, un cable medidor no podrá matar lejos de cada fragmento de basura, pero caerá en él cien veces más a menudo, de modo que en el mismo año se debilitarán lo suficiente como para romperse por su propio peso.
Total que tenemos: necesitamos poner tanta carga en órbita geoestacionaria con cohetes clásicos como no hemos logrado llegar allí en toda la historia, de modo que durante el año, hasta que el cable se estrelle con desechos espaciales, es muy barato poner la carga en órbita ... Dejemos los corchetes, que provocará la caída del cable, especialmente si se mata no cerca de la Tierra, sino en algún lugar más cercano a la órbita geoestacionaria.
PD: En todo caso, sueño con pasión con la exploración espacial a gran escala. Pero para que mi sueño se haga realidad, el dinero y los esfuerzos deben dirigirse a aquellos proyectos que, al menos a largo plazo, puedan tener un efecto. Pero el ascensor espacial, por desgracia, no se aplica a tales proyectos: la exploración espacial a gran escala garantiza que solo habrá más desechos espaciales, y para la seguridad del cable debería ser decenas de veces más pequeño, es decir. uno excluye al otro.