måndag, maj 22, 2006

Nanorörskablar till rymdhiss kommer inte hålla måttet

Iden om en rymdhiss - en hundratusen kilometer lång kabel från jorden till en geosynkron satellit - såg ett tag ut att kunna ta steget från science fiction-litteraturen ut i verkligheten. Men det föreslagna kabelmaterialet, kolnanorör, kommer knappast att hålla måttet. Beräkningar visar att enstaka defekter i kolnanorörens struktur sannolikt kommer göra kabeln mycket svagare än minimigränsen för vad som behövs.

Kolnanorör är otroligt starka: enskilda rör har i labbtester visat sig klara en belastning på upp till 100 GPa. Därmed klarar de, åtminstone teoretiskt sett, materialkraven för en kabel till en tänkt rymdhiss - en sådan kräver en tålighet på 62 GPa (Nature News anger att det är jämförbart med krafterna på ett rep i en dragkamp med 100000 personer på vardera sidan av repet). Men i verkligheten kommer en kolnanorörskabel bli betydligt svagare, enligt den italienske fysikern Nicola Pugno. En enda saknad atom i nanorörets struktur gör det upp till 30% svagare, och statistiskt sett finns en sådan defekt var fjärde mikrometer på ett genomsnittligt nanorör. De förhållandevis stora dimensionerna som föreslås för en rymdhisskabel - 100000 kilometer lång, en meter bred och tunn som ett papper - gör defeker så sannolika att en kabel av nanorör i själva verket inte kommer klara belastningar större än 30 GPa, säger Pugni (de fibrer som hittills producerats är betydligt svagare än så, de klarar inte mer än 1 GPa). Och även om man kunde åstadkomma helt felfria nanorör, påpekar Pugni, skulle de börja brytas ned så fort de utsätts för skador från minimeteoriter och andra rymdfaror - till och med syre skulle försvaga kablarna för mycket.

En studie om rymdhissbygge publicerades förra året av NASA, och där ansågs möjligheterna att bygga en rymdhiss vara goda. Bradley Edwards, som låg bakom studien, lär enligt Nature News avfärda de nya resultaten med att säga, att om han bara fick tillräcklig finansiering skulle han kunna få fram kablar som klarar kravet på 62 GPa, inom så lite som tre år.

Länk
Nature News

3 kommentarer:

Jörgen sa...

Jag hörde en historia en gång om ett kevlarrep som skulle användas för att sänka ned något i ett havsdjup, möjligen Marianergraven. I alla fall så hade man räknat på hållfastheten, men inte tänkt på sannolikheten att alla fibrer slutar på samma ställe i ett så långt rep...

Har för mig att det var en gammal teknologilärare som drog historien. Och jag är inte säker på om den är sann.

Jimmyroq sa...

Intressant, även om jag inte tror att konceptet som sådant föll speciellt mycket i och med detta. Problemet med mikrometeoriterna och andra skador måste man nog lösa genom någon form av automatiserad reparationsprocess. Och räcker det inte med en kabel så får man väl ha flera?

A.R.Yngve sa...

Det finns andra problem också.

En fungerande rymdhiss skulle utgöra ett oemotståndligt mål för diverse ligister, terrorister och mentalt obalanserade individer: "kabeln" måste bevakas och skyddas dygnet runt, HELA VÄGEN UPP och i det omgivande luftrummet -- till och med UNDER marken där kabeln är förankrad.

Det blir dyrt...