Mathématicien et ingénieur en mécanique à l'Université Johns Hopkins

Un mathématicien et ingénieur en mécanique de l'Université Johns Hopkins aux États-Unis a suggéré que tant que les fabricants d'ascenseurs adopteront davantage de techniques biologiques, ajusteront l'évaluation des risques et construiront des robots de réparation automatisés, ils construiront un espace dans un avenir proche. L'ascenseur est tout à fait possible.
Sina Technology News, heure de Pékin, le 11 juin, selon les médias étrangers, les ascenseurs spatiaux ont longtemps été l'un des thèmes de la science-fiction dans la vie réelle, et c'est aussi la faisabilité de la NASA et d'autres institutions. Le sujet de la recherche. Le consensus actuel atteint par les ingénieurs est que les ascenseurs spatiaux sont une très bonne idée, mais le processus de construction implique d'énormes contraintes et pressions, et les matériaux existants ne peuvent pas répondre à leurs exigences.

Cependant, un mathématicien et un ingénieur en mécanique de l'Université Johns Hopkins aux États-Unis ont suggéré que tant que les fabricants d'ascenseurs adopteront davantage de techniques biologiques, ajusteront l'évaluation des risques et construiront des robots de maintenance automatisés, ils construiront un avenir. Les ascenseurs spatiaux sont tout à fait possibles.

Dans un rapport de recherche, les auteurs Dan Popescu et Sean Sun ont simulé la conception de l'ascenseur spatial, qui a révélé une contrainte et une traction maximales basées sur les structures biologiques (par exemple, les ligaments et les tendons). Le rapport de la force de l'extension est calculé. C'est beaucoup plus élevé que le rapport contrainte-résistance utilisé en ingénierie, et la capacité du matériau à absorber les forces est au moins deux fois supérieure à la force de rupture.

Les chercheurs soulignent que de tels rapports d'intensité de contrainte sont acceptables pour les projets de génie civil normaux, mais que pour les grands bâtiments, ce rapport est trop strict pour contrôler la probabilité de défaillance. Il convient de noter que l’ascenseur spatial est très grand et qu’il s’agit peut-être de la plus grande structure de bâtiment construite par l’homme.

La construction d'ascenseurs spatiaux permet de transporter des humains et des matériaux spatiaux hors de l'atmosphère terrestre. Dans certaines conceptions d’ascenseurs spatiaux, il n’est pas fait mention de la nécessité d’utiliser des fusées. Le premier concept d’ascenseur spatial a été proposé par le scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky en 1895.

Depuis 1895, les scientifiques ont continué à perfectionner la conception des ascenseurs spatiaux, mais la conception de base de l’ascenseur n’a pas changé. L’ascenseur spatial contient un câble solide sur terre, s’étendant généralement vers le haut jusqu’à l’orbite géostationnaire, à environ 35 786 kilomètres du sol.

À l'extrémité supérieure du câble se trouve un équilibre, la gravité et la force centrifuge vers l'extérieur qui mettent le câble en tension, plaçant un compartiment à marchandises le long du câble qui monte et descend le câble. Le principal problème de cet ascenseur spatial est que la pression exercée sur le câble extra-long est si forte que rien n'est actuellement suffisant pour y résister.

Au cours des dernières décennies, de grands concours de conception et des propositions ont été lancés pour résoudre ce problème, mais jusqu'à présent, aucun n'a réussi. La solution récemment proposée était le projet Google X lancé par Google en 2014, mais personne n'était en mesure de fabriquer des câbles de nanotubes de carbone ultra-résistants de plus d'un mètre de long, et le projet de construction d'un ascenseur spatial a été suspendu.

Il est entendu que les nanotubes de carbone constituent un grand espoir pour les ascenseurs spatiaux ascenseur de marque verbale ingénieurs, mais cet espoir pourrait être déçu. Un modèle de recherche de 2006 prédisait qu'il devait y avoir certains défauts dans le câble à nanotubes d'environ 100 000 mètres de long, ce qui réduisait la résistance globale du câble de 70 %.

Propscu a proposé une solution différente dans le rapport de recherche. Bien que les nanotubes de carbone soient théoriquement le meilleur choix pour les câbles d'ascenseurs spatiaux, la technologie actuelle ne peut pas produire de nanotubes de carbone sur plusieurs centimètres de longueur, c'est pourquoi des nanomètres de carbone sont utilisés. Il n'est pas possible de fabriquer des ascenseurs spatiaux. Cependant, il a proposé l'utilisation de certains matériaux composites - des nanotubes de carbone combinés avec d'autres matériaux, bien que leur résistance soit plus faible que celle des nanotubes de carbone purs, mais nous utilisons des mécanismes d'auto-guérison pour améliorer la résistance du matériau afin d'assurer la stabilité du super bâtiment.

Ce mécanisme d'auto-réparation est crucial, et les chercheurs ont proposé une conception de câble qui divise sa direction en deux, vers le haut, en une série de « segments empilés » ; latéralement, dans une série de "filaments de câble parallèles". Lorsqu'un filament de câble tombe en panne, cette situation se produit souvent, son influence est limitée à sa propre section de pile et le poids de la charge est immédiatement partagé avec le câble parallèle jusqu'à ce que le robot de réparation arrive pour le remplacer.

Les chercheurs ont souligné qu'avec ce "mécanisme de réparation autonome", les ascenseurs spatiaux peuvent garantir la fiabilité à des niveaux de contrainte élevés, et en même temps, ils peuvent être fabriqués à partir de matériaux moins résistants, ce qui rend la faisabilité réelle plus proche.

Propscu a souligné que la base de tous ces modèles d'ascenseurs spatiaux est le rapport de contrainte décroissant progressivement, la combinaison de normes de conception technique et de principes biologiques. Il a souligné que les tendons d'Achille et la colonne vertébrale humaine peuvent résister à des contraintes énormes, très proches de leur résistance à la traction, qui est supérieure aux contraintes que les ingénieurs conçoivent en acier.

La raison principale est que, au moins dans une certaine mesure, les tendons et la colonne vertébrale ont un pouvoir d'auto-réparation, ce qui manque aux matériaux en acier. Les chercheurs pensent que l’ajout des mécanismes biologiques des tendons et de la colonne vertébrale à la conception des ascenseurs spatiaux signifie que nous n’avons pas besoin d’attendre de nouveaux matériaux futuristes.

Propscu a déclaré : « Nous pensons que les très grandes structures de bâtiments telles que les ascenseurs spatiaux doivent pleinement prendre en compte la possibilité de défaillance de composants et ont également besoin d'un mécanisme d'auto-réparation pour remplacer les composants endommagés. Cela garantira que l’ascenseur spatial est soumis à une charge élevée. Délabré sans endommager son intégrité. Cela signifie qu'il est possible de construire des superstructures en utilisant les matériaux existants !"