Űrutazás gombnyomásra: álom vagy valóság az űrlift?

Az emberiség régi álma, hogy kijusson a világűrbe, mérnökök és sci-fi írók évtizedeken át próbálták megtalálni a legbiztonságosabb és költséghatékonyabb módszert, amivel valóra válhatják ezt az álmot. Eddig csak a dollármilliókat elégető hatalmas űrrakéták bizonyultak működőképesnek a gyakorlatban, egy űrlift megépítése azonban gyökeresen változtatná meg az űrkutatás jövőjét. Konsztantyin Ciolkovszkij orosz mérnök még 1895-ben vetette fel az ötletet, Arthur C. Clarke pedig Az éden szökőkútjai c regényében írt egy ilyen szerkezet megépítéséről - írja az Economist.

Elon Musk űrprogramja, a Space X máris forradalmi változásokat hozott az ágazatban: újra felhasználható egyes fázisú rakétájuk kifejlesztésével jelentősen csökkentették egy-egy kilövés költségét, legújabb és egyben legerősebb rakétájuk, a Falcon Heavy pedig várhatóan 90 millió dollár környékén kóstál. A magáncég legújabb tervei szerint legújabb űrrakétájuk egy óra alatt képes lenne elérni a Föld bármelyik pontjára, erről itt olvashatsz részletesebben.

Miért lenne előnyös megépíteni?

Gazdasági szempontból egy űrlift megépítése azonban még a jelenleg legolcsóbb űrutazási módszereknél is jóval gazdaságosabb lenne, így tehát – bármilyen merésznek vagy elképzelhetetlennek is tűnik – az ötletet sosem vetették el. Jelenlegi árakon nagyságrendileg 5,5 millió forintba kerül egy kilogramm hasznos teher feljuttatása az űrbe: ez egy 70 kilós asztronauta esetében tehát minimum 385 millió forintot emészt fel. A hasznos teher ráadásul a teljes rakéta elenyésző részét képezi csak, egy hagyományos űrrakéta több mint 90 százaléka ugyanis elvész a felszállás során.

Ez a hatalmas költség jelenleg a fő hátráltató erő az emberi űrutazásban, ez az ár pedig egyhamar nem száll még versenybe egy repülőjegy árával. Az űrlift azonban orvosolhatná ezt: számítások alapján egy ilyen tehervonó szerkezet hosszútávon akár 99 százalékkal is visszavethetné a költségeket, így kilogrammonkénti ár nagyjából 55 ezer forintra esne. Ha egy olcsó űrlift 5500 milliárd forintba kerül, 1 millió tonna hasznos teher után már utol is érnénk a kiadásokat. (Ez nagyjából két Nemzetközi Űrállomás, ISS súlya)

Hogy nézne ki?

Egy liftnek négy alapvető eleme van: a kábel, a horgony, az ellensúly és a mászó. Az alapvető elképzelés szerint a horgony egy stabil ponthoz kötődne a Földön, míg az ellensúly egy űrállomás lenne a kábel másik végén, ami megfeszíti azt. Az űrbázis egyébként kilövőállomásként is működhetne az űrliftről indul programoknak.

Forrás: Francisco Esquembre/Wikipédia

Hogy a szerkezet stabil maradhasson, az állomásnak geostacionárius pályán kell lennie (GEO), ami a Föld esetében 36 ezer kilométeres magasságban van. Ilyen magasságon pályára állított tárgyak annyi idő alatt írnak le egy teljes kört, mint a Föld maga körül, a tárgy tehát a bolygóról nézve mozdulatlannak tűnik az égbolton.

A mászó elem egy hagyományos liftkocsi: egy kabin, amely feljut, majd visszaereszkedik a kábelen. Bár a kocsi felküldése komoly energia befektetéssel jár, nagy része visszanyerhető az ereszkedés során, amelyben a gravitáció segít. A kocsiknak ráadásul méretesnek és gyorsnak is kell lennie: még ha képes lenne 500 km/órával menni, akkor is három napba telne az út.

(GIF: Geostacionárius pálya - a földi megfigyelő számára mindkét műhold mozdulatlannak látszik)

Akkor miért nincs még kész?

Jelenleg a legnagyobb akadályt a kábel jelenti, ismereteink szerint ugyanis nem létezik erre a célra megfelelő nyersanyag. Egy ideális kábelnek elég könnyűnek, megfizethetőnek kell lennie, továbbá stabilabbnak, mint bármely anyag, amit jelenleg létre tudunk hozni. A grafén vagy a gyémánt nanocsövek tűnnek eddig a legígéretesebbnek, de még ezek súly-erő aránya is csak a tizedét teszik ki a szükségesnek. Ráadásul ezeket a különleges anyagokat maximum csak pár centis hosszban képesek előállítani labor körülmények között, ami messze elmarad az áhítottól.

A kábelnek elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a természeti körülményeknek, a korróziónak és a napsugárzásnak, a mikro-meteoritoknak és a becsapódó űrtörmelékeknek is – nem beszélve az űrben keringő műholdakról, amelyek könnyedén belecsapódhatnak a kábelbe. Ha a kábel a horgonyhoz közel szakad el, az ellensúly mozgása felemelné és kirepítené a szerkezetet a világűrbe – míg ha az ellensúly közelében történik meg a baj, a kábel hatalmas ostorként visszazuhanna a Földre.

A gyakorlati megvalósítás pedig még számos más kérdést is felvet. A 36 ezer kilométeres kábel megépítéséhez rengeteg nyersanyag kell, a liftkocsi feljuttatásához pedig egy atomreaktor energiájára lenne szükség. További problémát okozna a szerkezet összeszerelése, a kábel feljuttatása és a horgonyként szolgáló indítóközpont létrehozása. Utóbbira megoldás lehet például egy mozgatható tengeri platform létrehozása, a kábel kifeszítését ez azonban csak tovább nehezítené.

(A videóhoz magyar felirat is van)

Egyelőre tehát még azt sem tudjuk, valósággá válhat-e az űrlift gondolata, vagy örökké álom marad. A ötlet eleganciája, költséghatékonysága azonban túl vonzó ahhoz, hogy a mérnökök felhagyjanak az ötleteléssel.