Le persone stanno ancora cercando di costruire un ascensore spaziale

Immagina una torre vuota con pareti sottilissime. Ora immagina che sia realizzato con il materiale più leggero e resistente del mondo - forse nanocarburi o fibra di grafene - con lati larghi 12 miglia e alti 22.000 miglia. Le auto da trasporto si arrampicano su e giù per le sue facce, da e verso l'orbita geosincrona.

Quello che stai immaginando è un ascensore per lo spazio, come descritto da Sir Arthur C. Clarke nel suo romanzo di fantascienza del 1979 The Fountains of Paradise.

Il libro di Clarke fu il primo resoconto popolare di un'idea descritta nel 1895 dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky, che immaginava un "castello celeste" nello spazio legato alla Terra da un'enorme torre. Nel 1960, un ingegnere russo, Yuri Artsutanov, descrisse una versione più moderna. Fu solo nel 1975, quando un ingegnere di nome Jerome Pearson pubblicò un articolo tecnico sul concetto, che l'idea di un ascensore per lo spazio attirò ogni vero avviso. Clarke ha attinto fortemente alla competenza di Pearson per scrivere il libro.

Il nuovo film documentario Sky Line esplora il motivo per cui l'idea di un ascensore spaziale ha continuato a persistere nonostante i maggiori ostacoli tecnologici e alcune divergenze interpersonali altrettanto importanti. Presentato in anteprima a novembre 2015 al festival cinematografico DocNYC di New York, il film è ora disponibile online e sarà proiettato al DC Environmental Film Festival e ad altri festival indipendenti per tutto il 2016.

Ecco cosa hanno in comune tutte le proposte di ascensori: da una piattaforma ancorata nell'oceano da qualche parte lungo l'Equatore, le carrozze degli ascensori viaggerebbero su e giù per un filo di cavo spesso o nastro largo e piatto fatto di un materiale a base di nanotubi di carbonio, tenuto teso da un contrappeso 62.000 miglia sopra la Terra. Usando i rulli o la levitazione magnetica per scalare il cavo, le auto potrebbero impiegare fino a cinque ore per completare il viaggio in orbita geosincrona, ma a una frazione - forse 1/100 - del costo dei lanci di missili di oggi.

Per quanto bizzarro possa sembrare, un ascensore spaziale renderebbe l'accesso allo spazio accessibile, economico e potenzialmente molto redditizio. Ma il motivo per cui non è ancora accaduto si riduce sostanzialmente ai materiali, anche il meglio dei materiali super resistenti e ultraleggeri di oggi non è ancora abbastanza buono per supportare un ascensore spaziale.

Non per mancanza di tentativi, tuttavia. I ricercatori di Penn State hanno annunciato nel 2014 di aver creato nanotappe diamantate in laboratorio, modellate in simulazioni al computer da ricercatori australiani suggeriscono che potrebbero essere più forti e più flessibili di quanto si pensasse. La ricerca sulla tecnologia dei nanotubi di carbonio (CNT) continua e nuovi progressi nella ricerca sul grafene sembrano essere annunciati ogni mese.

In Sky Line, i cineasti Jonny Leahan e Miguel Drake-McLaughlin descrivono un gruppo di persone che hanno lavorato a stretto contatto sul concetto di ascensore spaziale. La storia segue gli sforzi più approfonditi finora fatti per costruire un ascensore spaziale, incluso il finanziamento della NASA per la ricerca, il design e persino le sfide in stile XPRIZE tenutesi fino al 2011. La loro motivazione per creare il film deriva dalle discussioni in corso tra loro e gli amici su lo stato attuale della tecnologia spaziale americana.

"C'è questa idea a cui abbiamo rinunciato allo spazio, dal momento che la NASA ha ritirato la navetta e non stiamo facendo nulla per sostituirla", dice Leahan. “Ma la gente non capisce che la NASA è molto viva e vegeta e lavora su un numero incredibile di cose visionarie. Ci siamo resi conto che stanno succedendo molte cose, anche se al momento potrebbero non funzionare su un ascensore. ”

L'idea stessa di un ascensore era stata un argomento di dibattito tra i cineasti e, approfondendo la questione, hanno scoperto due personaggi principali, Bradley Edwards e Michael Laine.

Edwards, un fisico con una profonda storia di lavoro in astrofisica, tra cui un periodo di 11 anni presso il Los Alamos National Laboratory, lavora su un concetto di ascensore spaziale dal 1998. Laine è un imprenditore privato e fondatore di LiftPort, una società la cui originale la missione era far progredire la tecnologia dei nanotubi di carbonio. Altri personaggi includono Tom Nugent, un ingegnere aerospaziale, e Ted Semon, ex presidente dell'International Space Elevator Consortium (ISEC).

"Abbiamo notato che molte delle persone con cui abbiamo parlato hanno avuto sogni quando erano più giovani di essere astronauti", dice Leahan. “Persistono perché sono frustrati dal fatto che hanno la volontà di andare nello spazio, ma non c'è la tecnologia o le risorse per inviare molte persone nello spazio. Vogliono solo fare qualcosa al riguardo. ”

Verso la fine degli anni '90 e l'inizio degli anni 2000, Edwards ricevette due round di finanziamenti da un braccio di ricerca della NASA noto come NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), chiamato allora Institute for Advanced Concepts. Il lavoro di Edwards ha comportato un enorme studio di fattibilità, esaminando ogni aspetto di un ascensore spaziale, dalla progettazione e costruzione fino al suo spiegamento e funzionamento. La sua conclusione: l'ascensore spaziale potrebbe essere costruito con la tecnologia esistente, meno il filo superleggero necessario per far funzionare tutto.

Edwards ha quindi collaborato con Laine presso LiftPort nel tentativo di raccogliere capitali per il progetto, ma presto si sono separati a causa di disaccordi finanziari. Il film fa quasi sembrare che la spaccatura sia la ragione per cui un ascensore spaziale non verrà costruito presto.

Pearson, che appare anche nel film, afferma che i progetti sulla scala di un ascensore spaziale hanno naturalmente un'alta capacità di attrito.

"Quando hai un'idea unica come questa, le persone che sono attratte dal lavoro sono eccezionali nelle loro aree e molti di loro non vogliono prendere la colpa da nessun altro", dice. "Fa solo parte del gioco."

LiftPort è crollato nel 2007, nonostante le dimostrazioni con robot che si arrampicano parzialmente su una striscia di nastro di nanotubi di carbonio lunga un chilometro sospesa a palloncini. Nel 2012, Laine ha resuscitato l'azienda attraverso una campagna Kickstarter di successo per lavorare allo sviluppo di partnership per creare un ascensore spaziale basato sulla luna. Sia Laine che Pearson affermano che ora è possibile costruire un ascensore lunare, che potrebbe consentire l'estrazione dell'abbondante ossigeno, silicio, ferro, alluminio e magnesio presenti sulla superficie polverosa della luna.

Ma con pieno candore, Laine afferma che il LiftPort originale era "terribile" nei nanotubi di carbonio e che gli sforzi di aziende come SpaceX e Blue Origin per costruire missili riutilizzabili potrebbero annullare la necessità di un ascensore spaziale. L'obiettivo è sempre stato quello di ridurre l'attuale costo per libbra del carico utile - in decine di migliaia di dollari - in centinaia o addirittura decine di dollari. Ma comunque accada, Laine crede ancora che la corretta tecnologia dei nanotubi di carbonio sia fondamentale per il futuro dell'accesso allo spazio.

"Se perfezionano il missile riutilizzabile, sarà difficile per l'ascensore ottenere finanziamenti, poiché il motivo principale dell'ascensore era ridurre i costi in orbita", afferma Laine. “Ma hai avuto innalzare e abbassare le civiltà con un cambiamento nella forza materiale di un punto decimale, e ora stai parlando di ordini di grandezza. Penso che non capiremo nemmeno come sarà il futuro una volta che avremo sfruttato la nanotecnologia ".

Edwards ha iniziato le riunioni annuali ISEC nel 2008, che attirano da 50 a 60 persone ogni anno per lavorare sui problemi che possono essere risolti ora, tra cui la pulizia dei detriti spaziali, la costruzione di migliori robot per l'arrampicata e lo sviluppo di sistemi di alimentazione laser a distanza. Dice che gli viene chiesto costantemente di fare uno sforzo mirato per portare a compimento l'ascensore spaziale. Il supporto istituzionale proprio non c'è, aggiunge.

"Il problema con l'intero sforzo dell'ascensore spaziale è che non esiste un vero supporto", afferma Edwards. “Questo è come appare un progetto quando viene fatto per hobby, da centinaia di persone sparse in tutto il mondo. Non ci saranno progressi sostanziali fino a quando non ci sarà un supporto reale e una gestione coordinata professionale per lo sforzo. "

Sebbene sia ancora un forte sostenitore di un ascensore spaziale, da allora Edwards ha concentrato i suoi sforzi sulle applicazioni più pratiche della tecnologia dei nanotubi di carbonio. La sua attuale azienda, Plasma Ten, produce nanotubi di carbonio per rafforzare plastica ed epossidici.

Mentre molti di questi attori negli Stati Uniti sono passati ad altri progetti, i ricercatori di altre parti del mondo mantengono la propria attenzione.

In Giappone, l'ascensore spaziale è praticamente una parte della psiche nazionale, in parte a causa di una profonda esperienza di ricercatori giapponesi nei settori della robotica e della tecnologia dei nanotubi di carbonio, a partire dalla scoperta del 1991 dei nanotubi di carbonio da parte del ricercatore giapponese Sumio Iijima. La società di costruzioni Obayashi Company si è impegnata a far funzionare un ascensore entro il 2050. L'ingegnere capo della ricerca Yoji Ishikawa afferma che la società sta collaborando con produttori privati ​​e università per migliorare la tecnologia esistente dei nanotubi di carbonio.

"Comprendiamo che è un progetto difficile", afferma Ishikawa. “La nostra tecnologia è molto bassa. Se dobbiamo essere a 100 per far costruire un ascensore, al momento siamo intorno a 1 o 2. Ma non possiamo dire che questo progetto non sia possibile. In questo momento, non vediamo alcun ostacolo importante. Vale la pena provare, e se non lo facciamo, non possiamo ottenere nulla. "

Ishikawa aggiunge che Obayashi, che ha recentemente completato il grattacielo autoportante più alto, il Tokyo SkyTree, spera di essere coinvolto nella sperimentazione di un cavo basato su nanotubi di carbonio tra due satelliti. I ricercatori confronteranno come quel tether funziona con il comportamento modellato al computer di una versione molto più lunga.

Ishikawa ammette che l'iniziativa della società è iniziata come esperimento mentale e che progetti di questo tipo vengono generalmente annullati dopo la pubblicazione di un concept paper. Ma il pubblico giapponese e altri paesi hanno accolto così calorosamente l'ascensore spaziale che la società ha deciso di continuare lo sforzo, afferma Ishikawa.

"Forse uno dei motivi per cui l'ascensore spaziale è così popolare qui è che negli ultimi due decenni le cose non sono state così buone economicamente e il popolo giapponese ha perso la fiducia in se stesso", dice Ishikawa. “Stanno cercando un grande progetto che li incoraggi. Naturalmente, ciò non può e non deve essere fatto da un solo paese, ma come impresa internazionale. Ma forse il Giappone può assumere la leadership su questo a causa della sua popolarità tra la gente ".

Leahan nota che anche se un ascensore spaziale non fa parte dello zeitgeist americano, il processo di creazione del film ha rivelato un gruppo appassionato di persone che lavorano al progetto anche se non è probabile che venga realizzato nel corso della loro vita.

"In definitiva, è una storia sull'inseguimento dei sogni e sul pensare a ciò che è possibile, e pone la domanda, stiamo ancora sognando come eravamo soliti fare?", Dice. "Forse lo facciamo, ma le grandi idee stanno ora nel ridimensionare le cose."