Arthur C. Clarken 1960-luvulla pitämä puhe, jossa selitettiin geostationaarisia satelliitteja, antoi Pearsonille inspiraation koko avaruushissien konseptille, kun hän työskenteli NASA Ames Research Centerissä Kaliforniassa Apollon Kuuhun laskeutumisten päivinä.
'Clarke sanoi, että hyvä tapa ymmärtää geostationaarisella kiertoradalla olevia viestintäsatelliitteja oli kuvitella ne korkean tornin huipulla, joka sijaitsee 35 786 km:n (22 236 mailia) korkeudella Maan yläpuolella', Pearson muistelee. 'Ajattelin, miksi en rakentaisi todellista torni?'
Hän ymmärsi, että oli teoriassa mahdollista pysäköidä vastapaino, kuten pieni asteroidi, geostationaariselle kiertoradalle ja jatkaa sitten kaapelia alas ja kiinnittää se Maan päiväntasaajalle. Teoriassa hissikorit voisivat kulkea pitkää kaapelia pitkin ja siirtää lastia pois maan painovoimasta avaruuteen murto-osalla kemiallisten rakettien toimittamasta hinnasta.
… teoriassa. Ongelmana on silloin ja nyt se, että materiaalia, joka tarvitaan tukemaan jopa vain kaapelin painoa Maan painovoimassa, ei ole olemassa. Vasta muutaman viime vuoden aikana hiilinanoputkien ilmaantumisen myötä – vetolujuudella pallokentällä – ihmiset ovat vihdoin siirtyneet nauruvaiheen ohi ja alkaneet tutkia sitä vakavasti. Ja vaikka hiilinanoputkia on valmistettu pieniä määriä laboratoriossa, insinöörit ovat vielä vuosien päässä kutomasta ne yhteen pitkäksi kaapeliksi, joka voisi tarjota tarvittavan lujuuden.
Pearson tiesi, että tekniset haasteet olivat valtavia, joten hän pohti: 'Miksi ei rakentaisi hissiä Kuuhun?'
Kuussa painovoima on kuudesosa siitä, mitä tunnemme täällä maan päällä, ja avaruushissin kaapeli kuuluu hyvin nykyiseen valmistustekniikkaamme. Vedä kaapeli ylös Kuun pinnalta, niin sinulla on edullinen tapa toimittaa mineraaleja ja tarvikkeita Maan kiertoradalle.
Kuun avaruushissi toimisi eri tavalla kuin maan päällä oleva hissi. Toisin kuin oma planeettamme, joka pyörii 24 tunnin välein, Kuu kääntyy akselinsa ympäri vain kerran 29 päivässä; saman ajan, joka kuluu yhden kiertoradan suorittamiseen Maan ympäri. Tästä syystä voimme nähdä vain yhden kuun puolen. Gestationaarisen kiertoradan käsite ei todellakaan ole järkevää Kuun ympäri.
Maa-Kuu-järjestelmässä on kuitenkin viisi paikkaa, joihin voit asettaa pienimassaisen esineen – kuten satelliitin… tai avaruushissin vastapainon – ja saada ne pysymään vakaina hyvin pienellä energialla: Maan ja Kuun Lagrange-pisteet. L1-piste, paikka noin 58 000 km Kuun pinnan yläpuolella, toimii täydellisesti.
Kuvaa, että kelluu avaruudessa Maan ja Kuun välisessä kohdassa, jossa molempien painovoima on täysin tasapainossa. Katso vasemmalle, ja Kuu on noin 58 000 km:n (37 000 mailin) päässä; katso oikealle ja Maa on yli 5 kertaa etäisyys. Ilman minkäänlaisia potkureita ajaudut lopulta pois tästä täydellisestä tasapainopisteestä ja alat sitten kiihtyä kohti joko Maata tai Kuuta. L1 on tasapainoinen, mutta epävakaa.
Pearson ehdottaa, että NASA laukaisi avaruusaluksen, joka kuljettaa valtavaa kaapelikelaa L1-pisteeseen. Se perääntyi hitaasti L1-pisteestä, kun se irrotti kaapelinsa Kuun pintaan. Kun kaapeli oli ankkuroitu kuun pintaan, se antaisi jännitystä ja koko kaapeli roikkuisi täydellisessä tasapainossa, kuin heiluri, joka osoittaa maahan. Ja kuten heiluri, hissi pysyisi aina täydellisesti kohdakkain kohti L1-pistettä, kun Maan painovoima vetää sitä poispäin. Tehtävä voisi sisältää jopa pienen aurinkovoimalla toimivan kiipeilijän, joka voisi kiivetä kuun pinnalta kaapelin huipulle ja toimittaa näytteitä kuun kivistä korkealle Maan kiertoradalle. Lisätehtävät voisivat toimittaa kokonaisia kiipeilijäryhmiä ja muuttaa konseptin massatuotantooperaatioksi.
Hissin yhdistämisessä Kuuhun Maan sijaan on se yksinkertainen tosiasia, että mukana olevat voimat ovat paljon pienempiä – Kuun painovoima on 1/6 Maan painovoimasta. Eksoottisten nanoputkien sijaan, joilla on äärimmäinen vetolujuus, kaapeli voitaisiin rakentaa käyttämällä korkean lujia kaupallisesti saatavia materiaaleja, kuten Kevlar tai Spectra. Itse asiassa Pearson on nollannut M5-nimisen kaupallisen kuidun, joka hänen laskelmiensa mukaan painaisi vain 6 800 kg täydellä kaapelilla, joka kantaisi 200 kg:n nostokapasiteetin pohjassa. Tämä sopii hyvin Boeingin, Lockheed Martinin ja Arianespacen toimittamien tehokkaimpien rakettien ominaisuuksiin. Hissin asettamiseksi Kuuhun tarvitaan yksi laukaisu. Ja kun hissi oli asennettu, voit alkaa vahvistaa sitä lisämateriaaleilla, kuten lasilla ja boorilla, joita voitaisiin valmistaa Kuussa
Joten mitä tekisit kuuhun yhdistetyllä avaruushissillä? 'Paljon', Pearson sanoo, 'Kuussa on kaikenlaisia resursseja, jotka olisi paljon helpompi kerätä sinne ja tuoda kiertoradalle sen sijaan, että ne laukaisettaisiin maasta. Kuun regoliittia (kuun likaa) voitaisiin käyttää avaruusasemien suojana; metallit ja muut mineraalit voitaisiin louhia pinnasta ja käyttää rakentamiseen avaruudessa; ja jos Kuun etelänavalta löydetään jäätä, voit toimittaa vettä, happea ja jopa polttoainetta avaruusaluksiin.'
Jos vesijäätä ilmaantuu Kuun etelänavalle, voit vetää sinne toisen kaapelin ja liittää sen sitten päähän ensimmäiseen kaapeliin. Tämä mahdollistaisi eteläisen kuun tukikohdan kuljettavan materiaalia korkealle Maan kiertoradalle ilman, että hänen tarvitsee matkustaa maata pitkin ensimmäisen hissin pohjalle.
Se olisi hienoa kiville, mutta ei ihmisille. Vaikka kiipeilijä liikkuisi kaapelia pitkin satojen kilometrien tunnissa, astronautit matkustaisivat viikkoja ja altistuisivat syvän avaruuden säteilylle. Mutta kun puhut lastista, hidas ja tasainen voittaa kilpailun.
Pearson julkaisi ensimmäisen ideansa kuun hissistä vuonna 1979, ja hän on esittänyt sitä siitä lähtien. Tänä vuonna NASA ei kuitenkaan naura, he kuuntelevat. Pearsonin yritys, Tähtiteknologia ja tutkimus , sai äskettäin 75 000 dollarin apurahan NASAn kehittyneiden käsitteiden instituutti (NIAC) kuuden kuukauden tutkimukseen idean tutkimiseksi tarkemmin. Jos idea osoittautuu lupaavalta, Pearson voisi saada suuremman apurahan, jotta hän voi alkaa selviytyä joistakin teknisistä haasteista ja etsiä kumppaneita sisältä ja NASA:sta ja ulkopuolelta auttamaan sen kehittämisessä.
NIAC etsii ideoita, jotka ovat paljon NASAn normaalin teknologian mukavuusalueen ulkopuolella – esimerkiksi… Kuun hissi – ja auttaa kehittämään niitä siihen pisteeseen, että monet riskit ja tuntemattomat on ratkaistu.
Pearson toivoo, että tämä apuraha auttaa häntä esittämään NASAlle väitteen, että kuun hissi olisi korvaamaton panos uuteen Kuu-Mars-avaruustutkimuksen visioon, joka tukee tulevia kuun tukikohtia ja avaruusteollisuutta. Ja se antaisi insinööreille tavan ymmärtää hissien rakentamisen avaruuteen vaikeudet ilman, että ottaisit vastaan valtavan haasteen rakentaa se ensin maan päälle.
