इसकी कल्पना करें: सामग्री का एक रिबन जो भूमध्य रेखा से सीधे geostationary कक्षा तक फैला है, पृथ्वी से 35,786 किलोमीटर ऊपर। आप एक climber car में क़दम रखते हैं, एक बटन दबाते हैं, और कुछ दिनों के दौरान आसानी से अंतरिक्ष में सवारी करते हैं। कोई विस्फोटक रासायनिक रॉकेट नहीं, कोई कुचलने वाली g-forces नहीं, कोई मिलियन-डॉलर प्रक्षेपण लागत नहीं।
ये शुद्ध साइंस फ़िक्शन की तरह लगता है। और दशकों से, ये थी। लेकिन space elevator का विचार अनुमानित उपन्यासों के पन्नों से गंभीर इंजीनियरिंग चर्चाओं में पलायन कर गया है।
विचार जो मरा नहीं
स्वर्ग तक पहुँचने वाले एक टॉवर की अवधारणा प्राचीन है, लेकिन आधुनिक space elevator अपनी वंशावली रूसी वैज्ञानिक Konstantin Tsiolkovsky के 1895 के पेपर से खोजता है। ये अवधारणा 1960 में फिर से उभरी जब एक अन्य रूसी इंजीनियर, Yuri Artsutanov ने ज़मीन से बने compression टॉवर के बजाय कक्षा से तैनात एक tensile केबल का प्रस्ताव दिया।
लेकिन ये अवधारणा वास्तव में Arthur C. Clarke के 1979 के उपन्यास The Fountains of Paradise के माध्यम से लोकप्रिय कल्पना में प्रवेश कर गई। Clarke ने प्रसिद्ध रूप से चुटकी ली कि space elevator "हर किसी के हँसना बंद करने के लगभग 50 साल बाद" बनाया जाएगा।
ख़ैर, लोगों ने ज़्यादातर हँसना बंद कर दिया है।
ये वास्तव में कैसे काम करेगा
एक space elevator सिद्धांत में सुंदर रूप से सरल है और व्यवहार में भयंकर रूप से कठिन। मूल वास्तुकला में भूमध्य रेखा पर या उसके पास लंगर डाला गया एक tether शामिल है, जो geostationary कक्षा से एक counterweight तक ऊपर की ओर फैला है।
Climber vehicles ground-based lasers या solar panels द्वारा संचालित electric motors का उपयोग करके tether पर चढ़ेंगे।
लागत बचत चौंकाने वाली होगी। SpaceX के Falcon 9 पर वर्तमान प्रक्षेपण लागत निम्न पृथ्वी कक्षा में लगभग $2,700 प्रति किलोग्राम पर मँडरा रही है। एक कार्यशील space elevator सैद्धांतिक रूप से इसे लगभग $200 प्रति किलोग्राम तक कम कर सकता है।
Carbon Nanotube समस्या
यहाँ सपने वास्तविकता से टकराते हैं। Tether को 35,786 किलोमीटर के अपने स्वयं के वज़न का समर्थन करना चाहिए। मानवता ने अब तक mass-produce की गई कोई सामग्री आवश्यक specific strength के क़रीब नहीं आती।
स्टील शानदार ढंग से विफल हो जाता है। Kevlar विफल हो जाता है। सिद्धांत में काम करने वाली सामग्री carbon nanotubes (CNTs) है, जो लगभग 130 gigapascals की tensile strength रखती है।
समस्या ये है कि हम अभी तक आवश्यक लंबाई और मात्रा में carbon nanotubes का निर्माण नहीं कर सकते। प्रयोगशाला CNTs आम तौर पर सेंटीमीटर में मापे जाते हैं, कभी-कभी मीटर में। एक space elevator tether को दसियों हज़ारों किलोमीटर लंबे एक निरंतर, दोष-मुक्त रिबन की आवश्यकता है।
इस पर वास्तव में कौन काम कर रहा है?
International Space Elevator Consortium (ISEC) ने 2002 से वार्षिक सम्मेलन आयोजित किए हैं।
जापान विशेष रूप से गंभीर रहा है। Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ने एक दशक से अधिक समय तक space elevator अनुसंधान को वित्त पोषित किया है। 2018 में, JAXA ने अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक छोटे पैमाने का प्रयोग लॉन्च किया।
Obayashi Corporation, जापान की सबसे बड़ी निर्माण फ़र्मों में से एक, ने सार्वजनिक रूप से 2050 तक एक कार्यशील space elevator बनाने का अपना लक्ष्य बताया है।
Lunar Elevator: एक स्टेपिंग स्टोन
यहाँ कुछ है जिसे कम ध्यान मिलता है लेकिन निकट अवधि में अधिक महत्वपूर्ण साबित हो सकता है: चाँद पर एक space elevator पृथ्वी पर एक की तुलना में काफ़ी आसान होगा।
चाँद का गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी का छठा है, इसमें कोई वायुमंडल नहीं है, और इसका धीमा घूर्णन का मतलब है कि tether लंबाई आवश्यकताएँ अलग हैं। मौजूदा सामग्री — Zylon या Dyneema जैसे high-strength polymers — पहले से ही lunar space elevator के लिए पर्याप्त मज़बूत हैं।
क्या ग़लत हो सकता है
इंजीनियरिंग चुनौतियाँ सामग्री से परे विस्तारित हैं। एक space elevator tether micrometeorite प्रभावों के लिए कमज़ोर होगा। कक्षीय मलबा एक अधिक गंभीर चिंता है।
बिजली के झटके, चक्रवात, और वायुमंडलीय दोलन tether के निचले हिस्से पर तनाव डालेंगे।
निर्णय: कब, ना कि क्या
Space elevators की भौतिकी ध्वनि है। इंजीनियरिंग चुनौतीपूर्ण है लेकिन असंभव नहीं है। अर्थशास्त्र परिवर्तनकारी है। मुख्य बाधा एकल, विशिष्ट सामग्री विज्ञान समस्या है।
इतिहास सुझाव देता है कि सामग्री विज्ञान समस्याएँ, एक बार स्पष्ट रूप से परिभाषित, हल हो जाती हैं। प्रश्न ये है कि क्या इसमें 20 साल या 200 साल लगते हैं।
Arthur C. Clarke मानते थे कि मानवता एक space elevator बनाएगी। आज समस्या पर काम कर रहे इंजीनियर भी ये मानते हैं। ब्रह्मांड, जहाँ तक हम बता सकते हैं, कोई आपत्ति नहीं रखता। ये बस हमारे लिए चढ़ने योग्य पर्याप्त मज़बूत धागा बुनने का इंतज़ार कर रहा है।
