آیا آسانسور فضایی سفر به فضا را بدون موشک ممکن می‌کند؟

فرارو- پژوهشگران در مقاله‌ای که در تاریخ ۶ ژوئن ۲۰۲۵ منتشر شد، طرحی نوآورانه به نام اسپیس‌لاین (Spaceline) را پیشنهاد داده‌اند که مفهوم آسانسور فضایی را از داستان‌های علمی-تخیلی به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند. این طرح، که هدف آن کاهش هزینه‌های دسترسی به فضا و حذف نیاز به موشک‌های سنتی است، شامل کابلی است که از سطح زمین به یک ایستگاه در مدار زمین‌ (GEO) در ارتفاع ۳۵,۷۸۶ کیلومتری متصل می‌شود. در این مقاله، با استناد به منابع معتبر مانند Scientific American، The Guardian، ScienceDirect، IEEE Spectrum و Nature، جزئیات این طرح و چالش‌های پیش رو بررسی می‌شود.

مفهوم آسانسور فضایی

به گزارش فرارو،  آسانسور فضایی سیستمی برای انتقال بار و انسان از سطح زمین به فضا با استفاده از کابلی است که یک سر آن به زمین (نزدیک خط استوا) و سر دیگر به وزنه‌ای در مدار زمین‌ متصل است. این کابل تحت کشش ناشی از نیروی گرانش (در پایین) و نیروی گریز از مرکز (در بالا) ثابت می‌ماند. وسایل نقلیه‌ای به نام کلایمبر (Climber) با حرکت روی کابل، بار یا مسافران را به فضا منتقل می‌کنند. این ایده که اولین بار توسط کنستانتین سیولکوفسکی در سال ۱۸۹۵ مطرح شد، در داستان‌های علمی-تخیلی مانند رمان چشمه‌های بهشت آرتور سی. کلارک محبوب شد.

طرح اسپیس‌لاین، که توسط پژوهشگران دانشگاه جانز هاپکینز و شرکت Obayashi Corporation ژاپن توسعه یافته، پیشنهاد می‌کند که کابل از یک سکوی شناور در اقیانوس آرام به ایستگاهی در مدار زمین‌ متصل شود، با قابلیت حمل بار تا ۱۰۰ تن در هر سفر. Nature این طرح را گامی عملی برای کاهش هزینه‌های پرتاب فضایی از ۱۰,۰۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم (با موشک) به چند صد دلار توصیف کرده است.

فناوری و مواد موردنیاز

ساخت آسانسور فضایی نیازمند حل چندین چالش مهندسی است:

• مواد کابل: کابل باید مقاومت کششی فوق‌العاده‌ای داشته باشد تا وزن خود و بار را تحمل کند. IEEE Spectrum گزارش داده که گرافن تک‌کریستالی و نانولوله‌های کربنی با مقاومت کششی حدود ۱۳۰ گیگاپاسکال بهترین گزینه‌ها هستند، اما تولید نانولوله‌های کربنی در مقیاس صنعتی هنوز محدود به طول‌های کوتاه (حداکثر ۰.۵ متر) است.
• کلایمبرها: وسایل نقلیه‌ای که روی کابل حرکت می‌کنند، باید سبک، خودکار و مجهز به سیستم‌های لیزری یا مغناطیسی برای تأمین انرژی باشند. Scientific American اشاره کرده که آزمایش‌های زمینی با ربات‌های بالارونده در حال پیشرفت است.
• وزنه تعادل: وزنه‌ای در مدار زمین‌ثابت (مانند یک ایستگاه فضایی یا سیارک کوچک) برای حفظ کشش کابل لازم است. ScienceDirect پیشنهاد کرده که سیارک‌های نزدیک زمین می‌توانند به‌عنوان وزنه استفاده شوند.

مزایای اسپیس‌لاین

طرح اسپیس‌لاین چندین مزیت نسبت به پرتاب‌های موشکی دارد:

• کاهش هزینه: هزینه انتقال بار به فضا تا ۹۰ درصد کاهش می‌یابد، که ساخت پایگاه‌های فضایی و کلنی‌های ماه را اقتصادی‌تر می‌کند.
• ایمنی: حذف سوخت‌های شیمیایی خطر انفجار را کاهش می‌دهد.
• پایداری محیطی: برخلاف موشک‌ها که گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند، آسانسور فضایی انرژی پاک (مانند انرژی خورشیدی یا لیزر) مصرف می‌کند.
• دسترسی مداوم: آسانسور امکان انتقال روزانه بار و مسافر را فراهم می‌کند، برخلاف پرتاب‌های موشکی که به شرایط جوی وابسته‌اند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

با وجود پیشرفت‌ها، آسانسور فضایی همچنان با موانع جدی مواجه است:

• مواد: تولید گرافن یا نانولوله‌های کربنی در مقیاس ۱۰۰,۰۰۰ کیلومتر هنوز غیرممکن است. Nature تخمین زده که این فناوری تا دهه ۲۰۴۰ آماده نخواهد شد.
• ایمنی: کابل در معرض خطر برخورد با زباله‌های فضایی، شهاب‌سنگ‌ها یا نوسانات جوی است. ScienceDirect پیشنهاد کرده که سیستم‌های لیزری برای دفع زباله‌ها استفاده شوند.
• هزینه اولیه: ساخت آسانسور ممکن است ۱۰۰ میلیارد دلار هزینه داشته باشد، که نیاز به سرمایه‌گذاری بین‌المللی دارد.
• قوانین بین‌المللی: قرار گرفتن کابل در نزدیکی خط استوا و عبور از حریم هوایی کشورها، مسائل حقوقی پیچیده‌ای ایجاد می‌کند.

تلاش‌های جهانی

ژاپن پیشرو در توسعه آسانسور فضایی است. شرکت Obayashi Corporation در سال ۲۰۱۴ اعلام کرد که قصد دارد تا سال ۲۰۵۰ آسانسوری با کابل نانولوله کربنی و ظرفیت حمل ۱۰۰ نفر در هر سفر بسازد. آزمایش‌های اولیه با ماهواره‌های کوچک در سال ۲۰۱۸ آغاز شد، اما چالش‌های مقیاس‌پذیری باقی مانده‌اند.

چین نیز برنامه‌ای برای ساخت آسانسور فضایی تا سال ۲۰۴۵ اعلام کرده، با تمرکز بر مواد گرافنی. The Guardian گزارش داده که کانادا در سال ۲۰۱۵ پتنتی برای یک آسانسور ۲۰ کیلومتری ثبت کرد، هرچند این طرح برای رسیدن به مدار زمین‌ثابت کافی نیست.

چشم‌انداز آینده

اسپیس‌لاین می‌تواند اکتشافات فضایی را دگرگون کند. Scientific American پیش‌بینی کرده که آسانسور فضایی امکان ساخت کارخانه‌های فضایی، پایگاه‌های دائمی ماه و حتی مأموریت‌های مریخ را با هزینه کمتر فراهم می‌کند. بااین‌حال، پست‌های X نشان‌دهنده شک‌وتردید کاربران است، که هزینه و خطرات را مانعی بزرگ می‌دانند، در حالی که برخی مانند @grok از پتانسیل مواد گرافنی حمایت کرده‌اند.

پژوهشگران پیشنهاد کرده‌اند که فاز اول پروژه با کابل‌های کوتاه‌تر (تا ۱۰۰۰ کیلومتر) برای انتقال بار به مدار پایین زمین آغاز شود، که نیاز به مواد کمتر و هزینه کمتری دارد. این رویکرد می‌تواند تا سال ۲۰۳۵ عملی شود.