Kujutage ette paberist õhukeste seintega õõnsat torni. Nüüd pildistage see maailma kergeimast ja tugevaimast materjalist - võib-olla nanosüsinikust või grafeenkiust -, mille küljed on 12 miili laiad ja 22 000 miili pikad. Transpordiautod ronivad mööda nägusid üles ja alla, geosünkroonsele orbiidile ja tagasi.
See, mida te pildistate, on lift kosmosesse - nagu kirjeldas Sir Arthur C. Clarke oma 1979. aasta ulmeromaanis „Paradiisi purskkaevud“.
Clarke'i raamat oli esimene populaarne ülevaade ideest, mida kirjeldas 1895. aastal vene teadlane Konstantin Tsiolkovsky, kes kujutas massiivse torni abil Maale ühendatud kosmoses taeva lossi. 1960. aastal kirjeldas vene insener Juri Artsutanov moodsamat versiooni. Alles 1975. aastal, kui insener nimega Jerome Pearson avaldas selle idee kohta tehnilise paberi, äratas kosmose lifti idee tõelist tähelepanu. Clarke kasutas raamatu kirjutamiseks tugevalt Pearsoni teadmisi.
Uues dokumentaalfilmis Sky Line uuritakse, miks on kosmoseelevaatori idee endiselt püsinud vaatamata suurtele tehnoloogilistele takistustele ja sama suurtele inimestevahelistele lõhedele. Kuna film esilinastus 2015. aasta novembris New Yorgis DocNYC filmifestivalil, on film nüüd saadaval veebis ja linastub DC keskkonnafilmide festivalil ja muudel sõltumatutel festivalidel kogu 2016. aasta jooksul.
Uus dokumentaalfilm Sky Line profiilib gruppi inimesi, kes on töötanud kosmoseelemendi kontseptsiooni kallal. (Jonny Leahan ja Miguel Drake-McLaughlin) Kõigil liftiettepanekutel on ühine joon: ookeanis kusagil ekvaatori ääres ankurdatud platvormilt liiguvad liftivagunid mööda paksu kaabli lõiku või mööda laia süsiniknanotorude põhisest materjalist lamedat paela, hoides pingul vastukaalu abil 62 000 miili kõrgusel Maa kohal. Rullikute või magnetilise levitatsiooni abil lõksu tõusmiseks võib autodel geosünkroonsele orbiidile minekuks kuluda vaid viis tundi, kuid murdosaga - võib-olla 1/100 - tänapäeva raketiheitmete maksumusest.
Nii võõrapärane kui see ka ei tundu, muudaks kosmoselift kosmosesse pääsemise juurdepääsetavaks, taskukohaseks ja potentsiaalselt väga tulusaks. Kuid miks seda veel pole juhtunud, kukub põhimõtteliselt materjalideks - isegi parimad tänapäevased ülitugevad ja ülikerged materjalid pole lihtsalt piisavalt head, et kosmosetõstukit toetada.
Mitte sellepärast, et proovida ei saaks. Penni osariigi teadlased teatasid 2014. aastal, et nad on laboris loonud rombikujulised nanolõngad, mis Austraalia teadlaste arvutisimulatsioonide põhjal olid aimuvad, et need võivad olla tugevamad ja paindlikumad, kui alguses arvati. Süsiniknanotorude (CNT) tehnoloogia uuringud jätkuvad ja näib, et iga kuu kuulutatakse välja uusi edusamme grafeeniuuringutes.
Sky Line'is tutvustavad filmitegijad Jonny Leahan ja Miguel Drake-McLaughlin gruppi inimesi, kes on kosmoselifti kontseptsiooniga tihedalt koostööd teinud. Lugu järgib senist kõige põhjalikumat pingutust kosmoseelemendi ehitamiseks, sealhulgas NASA poolt 2011. aastal peetud teadusuuringute, disaini ja isegi XPRIZE stiilis väljakutsete rahastamiseks. Nende motiiv filmi loomiseks tuleneb üksteise ja sõprade vahelistest pidevatest aruteludest Ameerika kosmosetehnoloogia hetkeseis.
"Selle idee oleme kosmosest loobunud, kuna NASA on süstiku pensionile lasknud ja me ei tee selle asendamiseks midagi, " räägib Leahan. “Kuid inimesed ei saa aru, et NASA on väga elus ja hästi ning töötab uskumatul hulgal visioonilisi asju. Mõistsime, et palju toimub, isegi kui nad ei pruugi praegu liftiga töötada. ”
Lifti idee ise oli olnud filmitegijate vahelise arutelu teemaks ja seda lähemalt uurides avastasid nad kaks peategelast, Bradley Edwards ja Michael Laine.
Astrofüüsika alal sügava tööajaga füüsik Edwards, sealhulgas 11-aastane tööaeg Los Alamose riiklikus laboratooriumis, on kosmoseelemendi kontseptsiooni kallal töötanud alates 1998. aastast. Laine on eraettevõtja ja ettevõtte LiftPort asutaja. missiooniks oli süsiniknanotorude tehnoloogia arendamine. Teiste tegelaste hulka kuuluvad lennundusinsener Tom Nugent ja rahvusvahelise kosmoseelementide konsortsiumi (ISEC) endine president Ted Semon.
"Märkasime paljusid inimesi, kellega rääkisime, unistusi, kui nad olid astronautidest nooremad, " räägib Leahan. „Nad püsivad, kuna on pettunud, et neil on tahtmine kosmosesse minna, kuid pole tehnoloogiat ega ressursse, et saata väga palju inimesi kosmosesse. Nad tahavad lihtsalt midagi ära teha. ”
1990ndate lõpus ja 2000ndate alguses sai Edwards kaks rahastamisvooru NASA uurimisosakonnalt, mida tuntakse NASA uuenduslike täiustatud kontseptsioonide (NIAC) nime all - seda nimetatakse siis arenenud kontseptsioonide instituudiks. Edwardsi töö hõlmas ulatuslikku teostatavusuuringut, milles uuriti kosmose lifti kõiki tahke alates projekteerimisest ja ehitamisest kuni selle kasutuselevõtu ja toimimiseni. Tema järeldus: kosmoselifti võiks ehitada olemasoleva tehnoloogia abil - miinus ülikerge kinnitusrihm, mis on vajalik kogu asja toimimiseks.
Seejärel tegi Edwards partneriks Laine'iga LiftPortis, et koguda projektile kapitali, kuid varsti lahkusid nad rahaliste erimeelsuste tõttu viisidest. Filmi järgi näib peaaegu et lõhe olevat põhjus, miks kosmose lifti niipea ei ehitata.
Pearson, kes ilmub ka filmis, ütleb, et kosmose lifti mõõtkavas olevad projektid omavad loomulikult suurt hõõrdevõimet.
"Kui teil on nii ainulaadne idee, on selle väljatöötamisega tegelevad inimesed oma valdkonnas silmapaistvad ja paljud neist ei taha kelleltki mujalt võtta, " ütleb ta. "See on vaid osa mängust."
LiftPort lagunes 2007. aastal, vaatamata meeleavaldustele, kus robotid ronisid õhupallide küljest riputatud miilipikkuse süsiniknanotorude teibi kohale. 2012. aastal taaselustas Laine ettevõtte eduka Kickstarteri kampaania kaudu, et töötada välja partnerlussuhteid kuupõhise kosmoseelevaatori loomiseks. Nii Laine kui ka Pearson väidavad, et Kuutõste on praegu ehitatav ja see võiks võimaldada Kuu tolmusel pinnal oleva rikkaliku hapniku, räni, raua, alumiiniumi ja magneesiumi kaevandamist.
Kuid täieliku südamlikkusega ütles Laine, et algne LiftPort oli süsiniknanotorude juures kohutav ja et selliste ettevõtete nagu SpaceX ja Blue Origin pingutused korduvkasutatavate rakettide ehitamiseks võivad hävitada vajaduse kosmosetõstuki järele. Eesmärk on alati olnud saada praegune maksumus naela kohta - kümnetes tuhandetes dollarites - sadadeks või isegi kümneteks dollariteks. Kuid nii juhtub, usub Laine endiselt, et süsiniknanotorude tehnoloogia õige saamine on kosmosele juurdepääsu tuleviku jaoks ülioluline.
"Kui nad korduvkasutatavat raketti täiustavad, on lifti jaoks keeruline finantseeringut saada, kuna lifti peamine põhjus oli orbiidi kulude vähendamine, " räägib Laine. "Kuid teil on olnud tsivilisatsioonide tõus ja langus materiaalse tugevuse muutuse võrra koma võrra ja nüüd räägite suurusjärkudest. Arvan, et me ei saa isegi aru, milline tulevik välja näeb, kui hakkame nanotehnoloogiat kasutama. ”
Edwards alustas ISECi iga-aastaseid kohtumisi 2008. aastal, mis tõmbab igal aastal umbes 50–60 inimest tegelema probleemidega, mida saab nüüd lahendada, sealhulgas kosmoseprahi puhastamine, paremate ronimisrobotite ehitamine ja kauglaser-toitesüsteemide arendamine. Ta ütleb, et tal on pidevalt palutud suunata sihipärane pingutus kosmose lifti tootmiseks. Institutsioonilist tuge lihtsalt pole, lisab ta.
"Kogu kosmosliftiga seotud probleem on see, et sellele pole reaalset tuge, " ütleb Edwards. „See näeb välja selline projekt, kui seda tehakse hobi korras, ja seda teevad sajad inimesed üle kogu maailma. Olulist edu ei saavutata enne, kui on olemas tõeline toetus ja asjaajamist koordineeriv juhtimine. "
Ehkki ta on endiselt kosmoseelemendi tugev pooldaja, on Edwards keskendunud sellest ajast peale praktilistele süsiniknanotorude tehnoloogiarakendustele. Tema praegune ettevõte Plasma Ten toodab süsiniknanotorusid plasti ja epoksiidide tugevdamiseks.
Obayashi disain koosneb ujuvast maapinnast, mis on geostatsionaarse Maa orbiidi jaama külge kinnitatud umbes 22 000 miili kõrgusele süsiniknanotoru kaabli abil. (© Obayashi Corporation, kõik õigused kaitstud) 
Maasadama läbimõõt on umbes 1300 jalga. (© Obayashi Corporation, kõik õigused kaitstud) 
Ehitusettevõte Obayashi Company on võtnud endale kohustuse lifti kasutusele võtta 2050. aastaks. (© Obayashi Corporation, kõik õigused kaitstud) 
Siin on geostatsionaarse Maa orbiidi jaama sisemus. (© Obayashi Corporation, kõik õigused kaitstud) 
Veel üks geostatsionaarse Maa orbiidi jaama sisevaade. (© Obayashi Corporation, kõik õigused kaitstud) Kui paljud neist USA mängijatest on edasi liikunud teiste projektide juurde, säilitavad mujal maailmas tegutsevad teadlased oma tähelepanu.
Jaapanis on kosmoseelement praktiliselt osa riigi psüühikast, osaliselt tänu Jaapani teadlaste põhjalikele teadmistele robootika ja süsiniknanotorude tehnoloogia valdkonnas, alustades Jaapani teadlase Sumio Iijima 1991. aastal avastatud süsiniknanotorudest. Ehitusettevõte Obayashi Company on võtnud endale kohustuse lifti kasutusele võtta aastaks 2050. Uurimisinsener Yoji Ishikawa sõnul teeb ettevõte erasektori tootjate ja ülikoolidega koostööd, et täiustada olemasolevat süsiniknanotorude tehnoloogiat.
"Me mõistame, et see on keeruline projekt, " ütleb Ishikawa. „Meie tehnoloogia on väga madal. Kui peame lifti ehitamiseks jõudma 100-aastaseks - praegu oleme umbes 1 või 2 kohal. Kuid me ei saa öelda, et see projekt pole võimalik. Praegu ei näe me suurt takistust. See on proovimist väärt ja kui me seda ei tee, ei saa me midagi saavutada. ”
Ishikawa lisab, et hiljuti kõrgeima isekandva pilvelõhkuja - Tokyo SkyTree - valminud Obayashi loodab olla kaasatud kahe satelliidi vahel süsiniknanotorul põhineva lõhe testimisse. Teadlased võrdlevad selle lõasta toimimist palju pikema versiooni arvutimudelil põhineva käitumisega.
Ishikawa tunnistab, et ettevõtte algatus sai alguse mõttekatsest ja seda laadi projektid tühistatakse üldjuhul pärast kontseptsioonipaberi avaldamist. Kuid Jaapani avalikkus ja teised riigid tervitasid kosmose lifti nii soojalt, et ettevõte otsustas pingutusi jätkata, vahendab Ishikawa.
"Võib-olla on üks põhjus, miks kosmosesüsteem on siin nii populaarne, see, et viimase paarikümne aasta jooksul pole asjad majanduslikult nii head olnud ja jaapanlased kaotasid enesekindluse, " arutleb Ishikawa. „Nad otsivad suurt projekti, mis neid julgustaks. Muidugi ei saa ega tohiks seda teha ainult üks riik, vaid rahvusvahelise ettevõttena. Kuid võib-olla saab Jaapan selles valdkonnas juhtrolli oma populaarsuse tõttu rahva seas. ”
Leahan märgib, et kuigi kosmoseelement ei kuulu ameeriklaste zeitgeisti hulka, paljastas filmi loomisprotsess projekti kallal töötavate inimeste kirgliku kadri, isegi kui see tõenäoliselt nende elu jooksul realiseerub.
"Lõppkokkuvõttes on see lugu unistuste tagaajamisest ja võimaliku mõtlemisest ning küsib küsimuse, kas me ikka unistame nii, nagu vanasti?" Ütleb ta. "Võib-olla teeme, aga suured ideed on nüüd asjade väiksemaks muutmisel."
