Elevador Espacial: Apertando um botão de elevador para um passeio no céu

De Fouad Sabry

O que é elevador espacial

Um conceito para um sistema de transporte que ligaria planetas ao espaço é chamado de elevador espacial. Um cabo que está preso à superfície e se estende no espaço seria o principal componente desse sistema. Sem a necessidade de foguetes enormes, a arquitetura do sistema permitiria que os veículos subissem o cabo da superfície de um corpo planetário, como a superfície da Terra, e entrassem em órbita diretamente. Por causa do enorme peso, um elevador espacial baseado na Terra não poderia ser simplesmente uma torre alta sustentada por baixo. Em vez disso, consistiria em um cabo com uma extremidade presa à superfície perto do equador e a outra extremidade presa a um contrapeso no espaço além da órbita geoestacionária. Isso permitiria que o elevador se movesse entre a superfície e o contrapeso. As forças opostas da gravidade, que é mais forte na extremidade inferior, e a força centrífuga ascendente, que é mais forte na extremidade superior, resultariam no cabo sendo sustentado, sob tensão e estacionário em uma única posição na Terra. A gravidade é mais forte na extremidade inferior, enquanto a força centrífuga ascendente é mais forte na extremidade superior. Depois que o cabo for implantado, os alpinistas poderão usar métodos mecânicos para subir e descer repetidamente o cabo para liberar sua carga útil para dentro e para fora da órbita.

Como você se beneficiará

(I) Insights e validações sobre os seguintes tópicos:

Capítulo 1: Elevador espacial

Capítulo 2: Voo espacial interplanetário

Capítulo 3: As Fontes do Paraíso

Capítulo 4: Contrapeso

Capítulo 5: Skyhook (estrutura)

Capítulo 6: Elevador espacial lunar

Capítulo 7: Engenharia de megaescala

Capítulo 8: Yuri Artsutanov

Capítulo 9: Corrente de troca de momento

Capítulo 10: Loop de lançamento

Capítulo 11: Anel orbital

Capítulo 12: Globus Cassus

Capítulo 13: Elevadores espaciais na ficção

Capítulo 14: Força específica

Capítulo 15: Gravidade da Terra

Capítulo 16: Lançamento espacial sem foguete

Capítulo 17: Segurança do elevador espacial

Capítulo 18: Construção do elevador espacial

Capítulo 19: Amarração espacial

Capítulo 20: Competições de elevadores espaciais

Capítulo 21: Tecnologia hipotética

(II) Respondendo às principais perguntas do público sobre elevadores espaciais.

(III) Exemplos do mundo real para o uso de elevadores espaciais em muitos campos.

(IV) 17 apêndices para explicar, resumidamente, 266 tecnologias emergentes em cada setor para ter uma compreensão completa de 360 ​​graus das tecnologias de elevadores espaciais .

Para quem é este livro

Profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação, entusiastas, amadores e aqueles que desejam ir além do conhecimento básico ou informações para qualquer tipo de elevador espacial.

• Idioma: Português
• Editora: Um Bilhão Bem Informado [Portuguese]
• Data de lançamento: 4 de nov. de 2022

Pré-visualização do livro

Direitos autorais

Space Elevator Copyright © 2022 by Fouad Sabry. Todos os direitos reservados.

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida sob qualquer forma ou por qualquer meio eletrónico ou mecânico, incluindo sistemas de armazenamento e recuperação de informações, sem autorização por escrito do autor. A única exceção é por um revisor, que pode citar pequenos excertos numa revisão.

Capa desenhada por Fouad Sabry.

Este livro é uma obra de ficção. Nomes, personagens, lugares e incidentes são produtos da imaginação do autor ou são usados de forma fictícia. Qualquer semelhança com pessoas reais, vivas ou mortas, eventos ou locais é inteiramente coincidência.

Bónus

Pode enviar um e-mail para [e-mail] com a linha de assunto Elevador Espacial: Premindo um botão de elevador para um passeio no céu, e receberá um e-mail que contém os primeiros capítulos deste livro.

Fouad Sabry

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www.1BKOfficial.org

Prefácio

Por que escrevi este livro?

A história de escrever este livro começou em 1989, quando eu era estudante na Escola Secundária de Estudantes Avançados.

É notavelmente como as escolas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática), que estão agora disponíveis em muitos países avançados.

O STEM é um currículo baseado na ideia de educar os alunos em quatro disciplinas específicas - ciência, tecnologia, engenharia e matemática - numa abordagem interdisciplinar e aplicada. Este termo é normalmente usado para abordar uma política de educação ou uma escolha curricular nas escolas. Tem implicações no desenvolvimento da força de trabalho, nas preocupações de segurança nacional e na política de imigração.

Havia uma aula semanal na biblioteca, onde cada aluno é livre de escolher qualquer livro e ler durante 1 hora. O objetivo da aula é incentivar os alunos a lerem outras disciplinas que não o currículo educativo.

Na biblioteca, enquanto olhava para os livros nas prateleiras, notei livros enormes, num total de 5.000 páginas em 5 partes. O nome dos livros é A Enciclopédia da Tecnologia, que descreve tudo à nossa volta, from absoluto zero a semicondutores, quase todas as tecnologias, na altura, foram explicadas com ilustrações coloridas e palavras simples. Comecei a ler a enciclopédia, e claro, não consegui terminá-la na aula semanal de 1 hora.

Então, convenci o meu pai a comprar a enciclopédia. O meu pai comprou-me todas as ferramentas tecnológicas no início da minha vida, o primeiro computador e a primeira enciclopédia tecnológica, e ambos têm um grande impacto em mim e na minha carreira.

Terminei toda a enciclopédia nas mesmas férias de verão deste ano, e então comecei a ver como o universo funciona e como aplicar esse conhecimento aos problemas do dia-a-dia.

A minha paixão pela tecnologia começou há mais de 30 anos e ainda assim a viagem continua.

Este livro faz parte da Enciclopédia das Tecnologias Emergentes que é a minha tentativa de dar aos leitores a mesma experiência incrível que tive quando andava no liceu, mas em vez de tecnologias do século XX, estou mais interessado nas tecnologias emergentes do século XXI, aplicações e soluções industriais.

A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes será composta por 365 livros, cada livro será focado numa única tecnologia emergente. Pode ler a lista de tecnologias emergentes e a sua categorização pela indústria na parte de Em breve, no final do livro.

365 livros para dar aos leitores a oportunidade de aumentar os seus conhecimentos sobre uma única tecnologia emergente todos os dias, no decurso de um ano.

Introdução

Como escrevi este livro?

Em todos os livros de A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes, estou a tentar obter insights instantâneos, de pesquisa bruta, diretamente das mentes das pessoas, tentando responder às suas perguntas sobre a tecnologia emergente.

Há 3 mil milhões de pesquisas no Google todos os dias, e 20% delas nunca foram vistas antes. São como uma linha direta para os pensamentos das pessoas.

Às vezes, é Como é que retiro o encravamento de papel. Outras vezes, são os medos e os desejos secretos que só se atreveriam a partilhar com o Google.

Na minha busca para descobrir uma mina de ouro inexplorada de ideias de conteúdo sobre Elevador Espacial, uso muitas ferramentas para ouvir dados autocompletos de motores de busca como o Google, e rapidamente escolho todas as frases e perguntas úteis, as pessoas estão a perguntar em torno da palavra-chave Elevador Espacial.

É uma mina de ouro de pessoas introspeção, posso usar para criar conteúdo fresco, ultra-útil, produtos e serviços. Do tipo que pessoas, como tu, realmente querem.

As pesquisas de pessoas são o conjunto de dados mais importante alguma vez recolhido na psique humana. Portanto, este livro é um produto ao vivo, e constantemente atualizado por cada vez mais respostas para novas perguntas sobre Elevador Espacial, feitas por pessoas, tal como tu e eu, a questionarem-se sobre esta nova tecnologia emergente e gostariam de saber mais sobre isso.

A abordagem para escrever este livro é obter um nível mais profundo de compreensão de como as pessoas procuram em torno do Elevador Espacial, revelando perguntas e perguntas que eu não pensaria necessariamente fora da minha cabeça, e respondendo a estas perguntas em palavras super fáceis e digestivas, e para navegar o livro de uma forma simples.

Por isso, quando se trata de escrever este livro, assegurei-me de que está o mais otimizado e direcionado possível. Este propósito do livro está a ajudar as pessoas a compreenderem e a crescerem os seus conhecimentos sobre o Elevador Espacial. Estou a tentar responder as perguntas das pessoas o mais de perto possível e a mostrar muito mais.

É uma forma fantástica e bonita de explorar questões e problemas que as pessoas têm e responder diretamente, e adicionar insights, validação e criatividade ao conteúdo do livro – até mesmo pitchs e propostas. O livro revela áreas ricas, menos aglomeradas e, por vezes, surpreendentes, de procura de investigação que eu não alcançaria de outra forma. Não há dúvida de que, espera-se que aumente o conhecimento da mente dos potenciais leitores, depois de ler o livro usando esta abordagem.

Apliquei uma abordagem única para tornar o conteúdo deste livro sempre fresco. Esta abordagem depende de ouvir as mentes das pessoas, utilizando as ferramentas de escuta de pesquisa. Esta abordagem ajudou-me a:

Conheça os leitores exatamente onde estão, para que eu possa criar conteúdo relevante que atinge um acorde e impulsiona mais compreensão ao tema.

Mantenha o meu dedo firmemente no pulso, para que eu possa obter atualizações quando as pessoas falam sobre esta tecnologia emergente de novas maneiras, e monitorizar as tendências ao longo do tempo.

Descobrir tesouros ocultos de perguntas precisa de respostas sobre a tecnologia emergente para descobrir insights inesperados e nichos ocultos que impulsionam a relevância do conteúdo e lhe dão uma vantagem vencedora.

O bloco de construção para escrever este livro inclui o seguinte:

(1) Deixei de perder tempo com a intuição e a adivinhação sobre os conteúdos desejados pelos leitores, preenchi o conteúdo do livro com o que as pessoas precisam e despedi-me das intermináveis ideias de conteúdo baseadas em especulações.

(2) Tomei decisões sólidas e tomei menos riscos, para conseguir lugares na primeira fila para o que as pessoas querem ler e querem saber - em tempo real - e utilizar dados de pesquisa para tomar decisões ousadas, sobre quais os tópicos a incluir e quais os tópicos a excluir.

(3) Racionalizei a minha produção de conteúdos para identificar ideias de conteúdo sem ter de analisar manualmente as opiniões individuais para poupar dias e até semanas de tempo.

É maravilhoso ajudar as pessoas a aumentar os seus conhecimentos de uma forma simples, respondendo apenas às suas perguntas.

Penso que a abordagem da escrita deste livro é única à medida que se colide, e acompanha as questões importantes que os leitores fazem sobre os motores de busca.

Agradecimentos

Escrever um livro é mais difícil do que pensava e mais gratificante do que alguma vez poderia imaginar. Nada disto teria sido possível sem o trabalho concluído por investigadores de prestígio, e gostaria de reconhecer os seus esforços para aumentar o conhecimento do público sobre esta tecnologia emergente.

Dedicatória

Para os esclarecidos, aqueles que vêem as coisas de forma diferente, e querem que o mundo seja melhor. Podes discordar demasiado deles, e podes discutir ainda mais com eles, mas não podes ignorá-los, e não podes subestimá-los, porque mudam sempre as coisas... empurram a raça humana para a frente, e enquanto alguns podem vê-los como os loucos ou amadores, outros vêem génio e inovadores, porque aqueles que são iluminados o suficiente para pensar que podem mudar o mundo, são os que o fazem, e levam as pessoas à iluminação.

Epígrafe

Um conceito para um sistema de transporte que ligaria planetas ao espaço é chamado de elevador espacial. Um cabo que é ligado à superfície e se estende para o espaço seria o componente primário deste sistema. Sem a necessidade de foguetes enormes, a arquitetura do sistema permitiria que os veículos subissem o cabo da superfície de um corpo planetário, como a superfície da Terra, e entrassem em órbita diretamente. Devido ao enorme peso, um elevador espacial baseado na Terra não poderia ser simplesmente uma torre alta suportada por baixo. Em vez disso, consistiria num cabo com uma extremidade ligada à superfície perto do equador e a outra extremidade ligada a um contrapeso no espaço além da órbita geoestacionária. Isto permitiria que o elevador se movesse entre a superfície e o contrapeso. As forças opostas da gravidade, que é mais forte na extremidade inferior, e a força centrífuga ascendente, que é mais forte na extremidade superior, resultariam na reposição do cabo, sob tensão, e estacionária sobre uma única posição na Terra. A gravidade é mais forte na extremidade inferior, enquanto a força centrífuga ascendente é mais forte na extremidade superior. Após a colocação da corda, os alpinistas poderão usar métodos mecânicos para subir e descer repetidamente a corda , a fim de libertar a sua carga útil para dentro e para fora da órbita.

Tabela de Conteúdos

Direitos autorais

Bónus

Prefácio

Introdução

Agradecimentos

Dedicatória

Epígrafe

Tabela de Conteúdos

Capítulo 1: Elevador espacial

Capítulo 2: Voo espacial interplanetário

Capítulo 3: As Fontes do Paraíso

Capítulo 4: Contrapeso

Capítulo 5: Skyhook (estrutura)

Capítulo 6: Projeto Eco

Capítulo 7: Megascale Engineering

Capítulo 8: Yuri Artsutanov

Capítulo 9: Corda de troca de impulsos

Capítulo 10: Ciclo de lançamento

Capítulo 11: Anel orbital

Capítulo 12: Globus Cassus

Capítulo 13: Elevadores espaciais na ficção

Capítulo 14: Força específica

Capítulo 15: Gravidade da Terra

Capítulo 16: Lançamento espacial não-foguete

Capítulo 17: Segurança do elevador espacial

Capítulo 18: Construção de elevadores espaciais

Capítulo 19: Corda espacial

Capítulo 20: Competições de elevadores espaciais

Capítulo 21: Tecnologia hipotética

Epílogo

Sobre o Autor

Brevemente

Apêndices: Tecnologias Emergentes em Cada Indústria

Capítulo 1: Elevador espacial

Um conceito para um sistema de transporte que ligaria planetas ao espaço é chamado de elevador espacial.

No seu artigo de 1895, Konstantin Tsiolkovsky foi a primeira pessoa a propor a ideia de uma torre que poderia atingir a órbita geossíncrona. O seu plano exigia a construção de uma torre de pé livre que se elevasse da superfície da Terra a uma altura igual à da órbita geoestacionária. A construção de Tsiolkovsky, tal como as estruturas de todos os outros edifícios, estaria sob compressão, com o seu peso suportado por baixo. Desde 1959, a maioria dos projetos propostos para elevadores espaciais têm-se centrado principalmente em construções de tração, com forças centrífugas sendo utilizadas para manter o peso do sistema no alto de cima. As ideias de tração propõem o uso de uma corda espacial que se estende de uma massa maciça (referida como o contrapeso) para além da órbita geoestacionária até à superfície da Terra. Esta construção é mantida em tensão entre a Terra e o contrapeso da mesma forma que um bob de prumo invertido seria. A espessura do cabo é modificada em resposta à quantidade de stress; está no seu auge numa órbita geoestacionária e pelo menos no solo.

Os materiais que estão agora disponíveis não são de uma qualidade que tornaria um elevador espacial na Terra praticável.

A ideia fundamental por trás do elevador espacial foi concebida pela primeira vez em 1895 por um cientista russo chamado Konstantin Tsiolkovsky. Foi motivado a criar o conceito depois de ver a Torre Eiffel em Paris. Ele atirou-se à possibilidade de construir uma torre semelhante a esta, mas que foi até ao espaço e foi construída desde o solo até uma altura de 35.786 quilómetros, que é a altitude da órbita geoestacionária. Ele salientou que o pico de tal torre estaria em órbita ao redor da Terra de uma forma semelhante à de um satélite geoestacionário. Os objetos captariam velocidade horizontal enquanto viajavam pela torre devido à rotação da Terra, e um objeto que foi libertado no cume da torre teria velocidade horizontal suficiente para permanecer em órbita geoestacionária. Em contraste com a construção de tração que é exigida pelas noções atuais, a torre nocional de Tsiolkovsky era do tipo de compressão (ou corda).

Acabou por ser um esforço impossível construir uma estrutura de compressão a partir do zero, uma vez que não havia material disponível que tivesse força compressiva suficiente para sustentar o seu próprio peso nas circunstâncias que lá estavam. No entanto, não ficou acessível em inglês até um período significativo de tempo depois. Além disso, sugeriu uma diminuição da espessura do cabo para manter o mesmo nível de tensão através do cabo. Isto resultou num cabo mais fino ao nível do solo e aumentou a espessura até à órbita geoestacionária.

Na coluna semi-humorística de Ariadne que David E. H. Jones escreveu para New Scientist em 24 de dezembro de 1964, ele apresentou tanto a proposta da torre como a noção de cabo.

Em 1966, quatro engenheiros americanos chamados Isaacs, Vine, Bradner e Bachus reimaginaram a ideia, deram-lhe o nome Sky-Hook, e publicaram o seu estudo na revista Science. Também lhe deram o nome de Sky-Hook. Chegaram à conclusão de que, para construir um elevador espacial, um material com uma força duas vezes maior que o de qualquer material que estivesse disponível na época, incluindo grafite, quartzo e diamante, seria necessário. Eles fizeram esta suposição sob o pressuposto de que o elevador espacial seria um cabo reto sem variações na sua área transversal.

Em 1975, um cientista americano chamado Jerome Pearson repensou completamente a ideia, e publicou as suas descobertas sobre o assunto na revista Ata Astronautica. Ele concebeu uma área transversal e perfil de altitude com uma forma de fita adesiva, que ele achava que seria mais adequado para a construção do elevador. O cabo acabado seria o mais espesso na órbita geoestacionária, que é o local onde a tensão é mais alta. Por outro lado, o cabo completo seria o mais fino nas pontas, a fim de reduzir a quantidade de peso por unidade de secção transversal que qualquer ponto do cabo teria de suportar. Propôs o uso de um contrapeso que seria gradualmente estendido a uma distância de 144.000 km (89.000 milhas) (quase metade da distância à Lua) quando as etapas mais baixas do elevador foram construídas. Como as forças gravitacionais e centrífugas se alteram à distância da Terra, a secção superior do cabo teria de ser mais comprida do que a parte inferior na ausência de um contrapeso significativo. Isto é por causa de como as forças funcionam. Os seus cálculos tiveram em conta uma variedade de distúrbios, incluindo a força gravitacional da Lua, o vento e o movimento das cargas explosivas na linha. Embora uma parte do material necessário para construir o elevador pudesse ter sido transportada até ao elevador quando uma vertente de força mínima chegou ao solo ou fabricada no espaço a partir de minério asteroide ou lunar, a quantidade de material necessário para construir o elevador era tão pesada que teria exigido milhares de viagens pelo Vaivém Espacial.

O engenheiro David Smitherman, do Gabinete de Projetos da NASA/Advanced Marshall, percebeu que a alta resistência destes materiais poderia tornar viável o conceito de elevador espacial após o desenvolvimento de nanotubos de carbono na década de 1990. Como resultado, organizou um workshop no Marshall Space Flight Center e convidou muitos cientistas e engenheiros para discutir conceitos e compilar planos para um elevador de forma a transformar o conceito numa realidade.

No ano 2000, um investigador americano adicional chamado Bradley C. Edwards propôs o uso de um material compósito de nanotubo de carbono para criar uma fita fina de papel que se estenderia por 100.000 km (62.000 milhas).

Vários concursos, comparáveis ao Prémio Ansari X, foram criados