Lendo artigos sobre o elevador espacial, não consigo parar de me perguntar quanta atenção é prestada neles ao problema potencialmente resolvido da força do cabo, e pouca atenção é prestada a problemas que não podem ser resolvidos de forma alguma ...
Então, vamos supor que temos um material fibroso com uma resistência à tração de cerca de 100 GPa (10.000 kgf / mm ^ 2) com uma densidade de 1,5 kg / dm ^ 3. Com esse material, podemos construir um elevador espacial. Tudo o que você precisa fazer é lançar uma órbita geoestacionária a 72.000 km de cabo desse material e começar a desenrolá-lo lá em duas direções ao mesmo tempo: de e para a Terra. Em algum momento, uma das extremidades do cabo chegará à superfície e só precisaremos consertá-lo, mas montá-lo para cima e para baixo. Que problemas?
Vamos começar com as "pequenas coisas" - a massa do cabo. O cabo ideal estará no meio (próximo à órbita geoestacionária) 2-3 vezes mais espessa do que na superfície da Terra. Mas vou considerar condicionalmente seu diâmetro em todos os lugares igual a 1 cm, porque Não defino a tarefa de obter números exatos, mas apenas de avaliar a ordem. Por que exatamente 1 cm, não 1 mm ou 1 m? Porque um cabo com um diâmetro de 1 mm suporta apenas 7,85 toneladas de carga elástica. Considerando que, na melhor das hipóteses, 90% da força do cabo será "usada" para manter seu próprio peso, vemos que esse cabo não suporta o peso de um grande satélite moderno, sem mencionar naves espaciais e, especialmente, estações orbitais. Bem, 1 m é demais.
E assim, temos 72.000 km de cabo com um diâmetro de 1 cm e uma densidade de 1,5. A massa deste cabo é de aproximadamente 8500 toneladas ... Para entregar essa massa em órbita geoestacionária, serão necessários mais de mil lançamentos de veículos pesados! Em vez de construir um elevador, eles poderiam suprir todas as necessidades da humanidade para colocar naves espaciais em órbita nas próximas décadas. E se assumimos que o cabo entregue em peças, já em órbita, pode ser montado em uma única unidade da força necessária ...
Mas a diversão começa a seguir. De acordo com várias estimativas, apenas em órbitas baixas da Terra (altitudes de 200 a 2000 km) são de 200.000 a 300.000 objetos relativamente grandes - com mais de 1 cm de tamanho, dos quais mais de 90% não têm mais de 10 cm e são muito pequenos para rastreamento por radar.
Apesar do grande número de objetos relativamente grandes em órbita, as colisões entre eles ainda são muito, muito raras. Em primeiro lugar, até o ISS é pequeno para os padrões espaciais, e todo o resto é ainda mais. Portanto, para uma colisão, as trajetórias de dois objetos devem estar muito, muito próximas uma da outra, o que é improvável em si mesma. Mas, além disso, dois objetos devem estar na interseção das trajetórias ao mesmo tempo! Isso faz da colisão um evento muito raro, em toda a história da astronáutica eles podem ser contados nos dedos.
Mas o que acontecerá no caso de um cabo fixo de enorme comprimento? .. Em média, uma vez por hora, cada um desses objetos atravessa o equador. I.e. pelo menos 200.000 travessias do equador por hora. Se tomarmos a área do plano equatorial, que cai na altura de órbitas baixas, 200-2000 km, serão 85,5 milhões de km ^ 2. Uma área de seção transversal de 1 cm de cabo em uma seção de alturas de 200-2000 km é de 0,018 km ^ 2 ou 0,2 bilionésimo do plano equatorial. Minúsculo? Mas temos 200.000 travessias de equador por hora! Não é difícil calcular que, em média, uma vez a cada 23.500 horas, um pedaço de lixo espacial com um tamanho maior que o diâmetro do cabo caia dentro do cabo. I.e. Será garantido para destruí-lo! Se alguma coisa, 23.500 horas são 2 anos e 8 meses. Além disso, esse é um limite superior, porque esse cálculo é verdadeiro apenas para o tamanho de detritos espaciais, mas os de mais de 1 cm de diâmetro são levados em consideração, o que aumenta significativamente a probabilidade de uma colisão ... Na verdade, o cabo tem uma vida útil de cerca de um ano ou até menos. Além disso, uma diminuição na seção transversal do cabo quase não prolongará esse período, porque detritos espaciais não serão menores. Um aumento na seção transversal também não fará nada: sim, um cabo de metro não será capaz de matar longe de cada fragmento de lixo, mas eles cairão nele cem vezes mais frequentemente, de modo que no mesmo ano eles se enfraquecerão o suficiente para quebrar sob seu próprio peso.
No total, temos: precisamos colocar tanta carga em órbita geoestacionária com foguetes clássicos quanto não conseguimos chegar lá em toda a história, de modo que, durante o ano, até o cabo bater com detritos espaciais, é muito barato carregar a carga em órbita ... Vamos deixar os parênteses, que o cabo cairá, principalmente se for morto não perto da Terra, mas em algum lugar mais próximo da órbita geoestacionária.
PS: Se alguma coisa, sonho apaixonadamente em exploração espacial em larga escala. Mas, para que meu sonho se torne realidade, dinheiro e esforços devem ser direcionados para projetos que, pelo menos a longo prazo, possam ter um efeito. Mas o elevador espacial, infelizmente, não se aplica a esses projetos: a exploração espacial em larga escala garante que haverá apenas mais detritos espaciais e, para a segurança do cabo, ele deve ser dezenas de vezes menor, ou seja, um exclui o outro.