En matematiker och en maskiningenjör vid Johns Hopkins University i USA föreslog att så länge hisstillverkare antar mer biologiska tekniker, justerar riskbedömningar och bygger några automatiserade reparationsrobotar, kommer de att bygga ett utrymme inom en snar framtid. Hissen är helt möjlig.
Sina Technology News Beijing-tid den 11 juni nyheter, enligt utländska medierapporter har rymdhissar länge varit ett av teman för science fiction i verkliga livet, och detta är också genomförbarheten för NASA och andra institutioner. Ämnet för forskning. Det nuvarande samförståndet mellan ingenjörer är att rymdhissar är en mycket bra idé, men byggprocessen innebär enorm stress och tryck, och befintliga material kan inte uppfylla deras krav.

En matematiker och en maskiningenjör vid Johns Hopkins University i USA föreslog dock att så länge hisstillverkare använder mer biologiska tekniker, justerar riskbedömningar och bygger några automatiserade underhållsrobotar, kommer de att bygga en framtid. Rymdhissar är fullt möjliga.

I en forskningsrapport simulerade författarna Dan Popescu och Sean Sun rymdhissens design, som fann maximal stress och maximal dragning baserat på biologiska strukturer (t.ex. ligament och senor). Förhållandet mellan förlängningens styrka beräknas. Detta är mycket högre än det spänningshållfasthetsförhållande som används inom teknik, och materialets förmåga att absorbera krafter är minst dubbelt så stor som brytkraften.

Forskarna påpekar att stressintensitetsförhållanden som detta är acceptabla för normala anläggningsprojekt, men för stora byggnader är detta förhållande för strikt för att kontrollera sannolikheten för fel. Det är värt att notera att rymdhissen är mycket stor och kan vara den största byggnadsstrukturen byggd av människor.

Konstruktionen av rymdhissar gör att människor och rymdmaterial kan transporteras utanför jordens atmosfär. I vissa rymdhissdesigner nämns inte behovet av att använda raketer. Det tidigaste rymdhisskonceptet föreslogs av den ryska forskaren Konstantin Tsiolkovsky 1895.

Sedan 1895 har forskare fortsatt att förfina designen av rymdhissar, men hissens grundläggande design har inte förändrats. Rymdhissen innehåller en kabel som är fast på jorden, som vanligtvis sträcker sig uppåt i den geostationära banan - cirka 35 786 kilometer från marken.

Vid den övre änden av kabeln finns en balans, tyngdkraft och utåt centrifugalkraft som sätter kabeln i spänning och placerar ett lastutrymme längs kabeln som rör sig upp och ner i kabeln. Det största problemet med denna rymdhiss är att trycket på den extra långa kabeln är så stort att ingenting för närvarande räcker för att motstå den.

Under de senaste decennierna har det varit några stora designtävlingar och förslag för att lösa detta problem, men hittills har ingen lyckats. Den nyligen föreslagna lösningen var Google X-projektet som lanserades av Google 2014, men ingen kunde tillverka superstyrka kolfiberkablar som är över 1 meter långa, och rymdhissens konstruktionsplan sattes i väntan.

Det är underförstått att kolnanorör är ett stort hopp för rymdhiss ordet varumärkeshiss ingenjörer, men detta hopp kan bli förlorat. En forskningsmodell från 2006 förutspådde att det måste finnas vissa defekter i nanorörkabeln på cirka 100 000 meter lång, vilket minskade kabelns totala hållfasthet med 70%.

Propscu föreslog en annan lösning i forskningsrapporten. Även om kolnanorör teoretiskt sett är det bästa valet för rymdhisskablar, kan nuvarande teknik inte producera kolnanorör över flera centimeter långa, så kolnanomerer används. Det är inte möjligt att tillverka rymdhissar. Han föreslog dock att vissa kompositmaterial skulle användas - kolnanorör i kombination med andra material, även om styrkan är svagare än rena kolnanorör, men vi använder självläkande mekanismer för att förbättra materialets styrka för att säkerställa stabiliteten hos super byggnad.

Denna självläkande mekanism är avgörande, och forskarna föreslog en kabeldesign som delar sin riktning i två, uppåt, i en serie "staplade segment"; i sidled, i en serie "parallella kabelfilament. När någon kabelfilament misslyckas kommer denna situation ofta att inträffa, dess inflytande är begränsad till sin egen stapelsektion och lastvikten delas omedelbart till parallellkabeln tills reparationsroboten kommer för ersättning.

Forskarna påpekade att med denna "autonoma reparationsmekanism" kan rymphissar säkerställa tillförlitlighet vid höga spänningsnivåer, och samtidigt kan de vara gjorda av material med lägre hållfasthet, vilket gör den verkliga genomförbarheten närmare.

Propscu påpekade att grunden för alla dessa rymdhissmodeller är det gradvis minskande spänningsförhållandet, kombinationen av tekniska konstruktionsstandarder och biologiska principer. Han betonade att de mänskliga akillessena och ryggraden tål enorma påfrestningar, mycket nära deras draghållfasthet, vilket är större än de påfrestningar som ingenjörer konstruerar stål.

Den främsta anledningen är att senorna och ryggraden åtminstone till viss del har självreparerande kraft, vilket saknas i stålmaterial. Forskare tror att lägga till de biologiska mekanismerna för senor och ryggrad till rymdhissdesign innebär att vi inte behöver vänta på futuristiska nya material.

Propscu sa: "Vi tror att superstora byggnadsstrukturer som rymdhissar måste helt överväga möjligheten till komponentfel och också behöver en självläkande mekanism för att ersätta skadade komponenter. Detta kommer att säkerställa att rymdhissen är under hög belastning. Kör ner utan att skada dess integritet. Det betyder att det är möjligt att bygga överbyggnader med befintligt material! "