Ilustrasi seorang seniman tentang sistem transportasi lift ruang angkasa yang masif. Versi teknologi masa depan suatu hari nanti bisa memperbaiki diri.
(Gambar: © Asosiasi Angkasa Luar Angkasa Jepang)
Lift ruang angkasa untuk mengangkut penumpang dan kargo ke dan dari orbit dapat dibangun menggunakan bahan-bahan yang ada, jika teknologi tersebut mengambil inspirasi dari biologi untuk memperbaiki dirinya sendiri ketika dibutuhkan, sebuah studi baru menemukan.
Secara teori, elevator ruang angkasa terdiri dari kabel atau bundel kabel yang memanjang ribuan mil hingga menjadi penyeimbang ruang. Rotasi Bumi akan menjaga kabel tetap kencang, dan kendaraan pendaki akan naik turun kabel dengan kecepatan kereta api.
Naik lift ruang mungkin akan memakan waktu berhari-hari. Namun, begitu lift ruang angkasa dibangun, perjalanan ke ruang angkasa dengan teknologi bisa jauh lebih murah dan lebih aman daripada menggunakan roket. Teknologi luar angkasa-lift sekarang diuji dalam kehidupan nyata dalam eksperimen Jepang STARS-Me (kependekan dari Space Tethered Autonomous Robotic Satellite-Mini Elevator), yang tiba di Stasiun Luar Angkasa Internasional pada 27 September di atas pesawat robot Jepang HTV-7 kargo pesawat ruang angkasa .
Konsep lift mirip kacang ke ruang angkasa berasal dari "eksperimen pemikiran" tahun 1895 dari perintis ruang angkasa Rusia Konstantin Tsiolkovsky. Sejak itu, "megastructures" semacam itu sering muncul dalam fiksi ilmiah. Masalah utama dalam menciptakan elevator ruang adalah membangun kabel yang cukup kuat untuk menahan kekuatan luar biasa yang akan ditemui. ['Pillar to the Sky': Tanya Jawab tentang Ruang Angkasa bersama Penulis William Forstchen]
Pilihan alami untuk membangun kabel lift ruang adalah pipa karbon hanya nanometer atau sepersejuta meter. Penelitian sebelumnya telah menemukan bahwa karbon nanotube seperti itu dapat membuktikan 100 kali lebih kuat dari baja dengan berat seperenam.
Namun, saat ini, para ilmuwan dapat membuat karbon nanotube hanya sekitar 21 inci (55 sentimeter) paling lama. Salah satu alternatif adalah menggunakan komposit yang sarat dengan karbon nanotube, tetapi ini tidak cukup kuat sendiri.
Sekarang, para peneliti telah menyarankan bahwa menggambar inspirasi dari biologi dapat membantu insinyur membangun elevator ruang angkasa menggunakan bahan yang ada. "Mudah-mudahan, ini akan menginspirasi seseorang untuk mencoba membangun lift ruang angkasa," kata rekan penulis studi Sean Sun, seorang insinyur mekanik di Johns Hopkins University di Baltimore, kepada Space.com.
Inspirasi bio-lift
Para ilmuwan mencatat bahwa ketika insinyur mendesain struktur, mereka sering membutuhkan bahan untuk struktur ini untuk beroperasi pada hanya setengah dari kekuatan tarik maksimum mereka, atau kurang dari itu. Kriteria ini membatasi kemungkinan kegagalan struktur, karena memberi mereka kelonggaran untuk menangani variasi dalam kekuatan material atau keadaan yang tidak terduga. [Akankah Kita Berhenti Menggunakan Roket untuk Menjangkau Ruang?]
Sebaliknya, pada manusia, tendon Achilles secara rutin tahan terhadap tekanan mekanis yang sangat dekat dengannya
kekuatan tekanan maksimum. Biologi dapat mendorong bahan ke batas mereka karena mekanisme perbaikan terus menerus, kata para peneliti.
"Dengan perbaikan sendiri, struktur teknik dapat dirancang secara berbeda dan lebih kuat," kata Sun.
Sebagai contoh, motor yang menggerakkan flagella seperti cambuk yang digunakan banyak bakteri untuk tenaga penggerak "berputar pada sekitar 10.000 rpm [putaran per menit], tetapi juga aktif memperbaiki dan membalik semua komponen pada skala waktu menit," Kata Sun. "Ini seperti Anda mengemudi di jalan dengan kecepatan 160 km / jam saat mengeluarkan mesin dan transmisi untuk menggantinya!"
Para peneliti mengembangkan kerangka matematika untuk menganalisis berapa lama sebuah elevator ruang angkasa dapat bertahan jika bagian-bagian tambatannya secara acak mengalami kerusakan tetapi struktur megastruktur memiliki perbaikan sendiri.
mekanisme. Para peneliti menemukan bahwa lift ruang yang sangat andal dimungkinkan menggunakan bahan yang ada saat ini jika mengalami perbaikan tingkat sedang, seperti dari robot.
Misalnya, mengingat serat sintetis komersial yang dikenal sebagai M5, "penambatan massa 4 miliar ton adalah mungkin," kata Sun. "Ini sekitar 10.000 kali massa bangunan tertinggi di dunia, Burj Khalifa. Lebih realistis, sesuatu seperti komposit nanotube karbon akan melakukan pekerjaan itu."
Sun dan penulis utama studi, Dan Popescu, seorang mahasiswa doktoral di Johns Hopkins University, merinci temuan mereka Rabu (17 Oktober) dalam Journal of the Royal Society Interface.
