Nasa har just hållt sina årliga X-prize-tävlingar, och vinnare blev … Nasa. Som fick behålla sina pengar. Ingen vinnare kunde utses i år. Bland tävlingsgrenarna fanns bland annat rymdhisstävlingarna, där det gäller att bygga en klättrare samt en stark kabel.

Rymdhissen har varit på tal länge, och är ett koncept för att enkelt kunna placera ut satelliter i bana kring jorden. Den består av en kabel/vajer som når upp till geostationär bana (GEO), där en motvikt placeras¹. Sedan kan man låta en klättrare åka upp och ner längs vajern med satelliter, istället för att skjuta upp dem med raket. Enkelt och ekonomiskt.

Problemet är bara att GEO är ganska långt upp, sådär 35786 km. Det behövs alltså en rätt lång kabel. Och en rätt stark kabel! Kabeln måst nämligen kunna bära inte bara klättraren, utan framförallt sin egen vikt. Det betyder att varje del av kabeln måste kunna bära hela kabeln under sig. Alltså måste kabeln bli tjockare och tjockare – dess area måste växa exponentiellt för att kunna bära upp sig själv. Det är enkelt att visa att
där ρ är materialets densitet, s dess brottstyrka, ω är jordens vinkelfrekvens (~7,3E-5 rad/s), g₀ är tyngdaccelerationen och r₀ är fästpunktens avstånd från jordens centrum. Som synes är brottstyrkan/densiteten den viktiga parametern. Därför talar folk om nanorörskablar. Nanorör är starka och lätta. Den teoretiska styrkan skulle väl räcka till, 62 GPa beräknas vara nog för en kabel med densitet ungefär som grafit jämfört med den teoretiska gränsen på ~200GPa, men det är tveksamt om de kan klara det praktiskt som Vetenskapsnytt skrev i maj.

Nåväl, forskningen om starka och lätta material kommer att fortsätta, för det är inte bara i rymdhissar de behövs. Som Bradley Edwards uttryckte det så kommer marknaded att drivas av tennisracketar och golfklubbor, och inte rymdhissar.

¹ Egentligen ytterligare lite högre, då det är motvikten+kabelns masscentrum som måste ligga på GEO.

Andra bloggar om: vetenskap, fysik, rymdhiss, nanorör. Intressant?