Ett tal av Arthur C. Clarke på 1960-talet, där han förklarade geostationära satelliter gav Pearson inspiration för hela konceptet med rymdhissar medan han arbetade på NASA Ames Research Center i Kalifornien under Apollo-månens landningar.
"Clarke sa att ett bra sätt att förstå kommunikationssatelliter i geostationär bana var att föreställa sig dem på toppen av ett högt torn, uppe 35,786 km (22 236 mil) över jorden," påminner Pearson, "jag tänkte, varför inte bygga en verklig torn?"
Han insåg att det teoretiskt var möjligt att parkera en motvikt, som en liten asteroid, i en geostationär bana och sedan utsträcka en kabel ner och fästa den vid jordens ekvator. I teorin kunde hissbilar resa upp den långa kabeln och överföra gods ur jordens tyngdkraft väl och ut i rymden till en bråkdel av det pris som levereras av kemiska raketer.
… i teorin. Problemet då, och nu, är att det material som krävs för att stödja bara kabelns vikt i jordens tyngdkraft inte finns. Först under de senaste åren, med tillkomsten av kol nanorör - med draghållfasthet i bollparken - har människor äntligen gått förbi skrattstadiet och börjat undersöka det på allvar. Och medan kolananorör har tillverkats i små mängder i labbet, är ingenjörerna fortfarande år borta från att väva dem ihop till en lång kabel som kan ge den nödvändiga styrkan.
Pearson visste att de tekniska utmaningarna var formidabla, så han undrade, "varför inte bygga en hiss på månen?"
På månen är tyngdkraften en sjättedel av vad vi känner här på jorden, och en rymdhisskabel ligger väl inom vår nuvarande tillverkningsteknik. Sträck en kabel upp från månens yta, så har du en billig metod för att leverera mineraler och tillförsel till jordbana.
En månhiss skulle fungera annorlunda än baserad på jorden. Till skillnad från vår egen planet, som roterar var 24: e timme, vänder månen bara på sin axel var 29: e dag; samma tid det tar att slutföra en bana runt jorden. Det är därför vi bara någonsin kan se en sida av månen. Begreppet geostationär bana ger inte riktigt mening runt månen.
Det finns emellertid fem platser i Earth-Moon-systemet där du kan sätta ett objekt med låg massa - som en satellit ... eller en rymdhiss motvikt - och få dem att förbli stabila med mycket lite energi: Earth-Moon Lagrange-punkterna. L1-punkten, en plats ungefär 58 000 km över månens yta, fungerar perfekt.
Avbilda att du flyter i rymden på en punkt mellan jorden och månen där tyngdkraften från båda är perfekt balanserad. Se till vänster, och månen är ungefär 58 000 km (37 000 miles) bort; se till höger och jorden är mer än fem gånger det avståndet. Utan någon form av thrusterar kommer du så småningom att driva ut ur denna perfekta balanspunkt och sedan börja accelerera mot antingen jorden eller månen. L1 är balanserad, men instabil.
Pearson föreslår att NASA lanserar ett rymdskepp med en enorm kabelrulle till L1-punkten. Den skulle långsamt rygga bort från L1-punkten när den lossade kabeln ner till månens yta. När kabeln var förankrad på månens yta skulle den ge spänning och hela kabeln hänga i perfekt balans, som en pendel som pekade mot marken. Och som en pendel skulle hissen alltid hålla sig perfekt inriktad mot L1-punkten när jordens tyngdkraft drog bort mot den. Uppdraget kan till och med innehålla en liten solenergidriven klättrare som kunde klättra upp från månens yta till toppen av kabeln och leverera prover av månklippor till en hög jordbana. Ytterligare uppdrag skulle kunna leverera hela team av klättrare och förvandla konceptet till en massproduktionsoperation.
Fördelen med att ansluta en hiss till månen istället för jorden är det enkla faktumet att de involverade krafterna är mycket mindre - Månens tyngdkraft är 1/6 av jordens. I stället för exotiska nanorör med extrem draghållfasthet kan kabeln byggas med högstyrka kommersiellt tillgängliga material, som Kevlar eller Spectra. I själva verket har Pearson nollat in en kommersiell fiber som heter M5, som han beräknar bara skulle väga 6 800 kg för en hel kabel som skulle stödja en lyftkapacitet på 200 kg vid basen. Detta ligger väl inom kapaciteten hos de mest kraftfulla raketerna levererade av Boeing, Lockheed Martin och Arianespace. En lansering är att det tar en hiss på månen. Och när hissen installerats kan du börja förstärka den med ytterligare material, som glas och bor, som kan tillverkas på månen
Så, vad skulle du göra med en rymdhiss ansluten till månen? ”Det finns gott om”, säger Pearson, ”det finns alla slags resurser på månen som skulle vara mycket lättare att samlas där och föra in i bana snarare än att lansera dem från jorden. Lunar regolith (månens smuts) kan användas som skärmning för rymdstationer; metaller och andra mineraler kan brytas från ytan och användas för konstruktion i rymden; och om is upptäcks vid månens södra pol kan du leverera vatten, syre och till och med bränsle till rymdskepp. "
Om vattenisen dyker upp på Månens södra pol, kan du köra en andra kabel där och sedan ansluta den i slutet till den första kabeln. Detta skulle göra det möjligt för en södra månbasis att leverera material till en högjordsbana utan att behöva resa längs marken till basen för den första hissen.
Det vore bra för stenar, men inte för människor. Även om en klättrare flyttade upp kabeln på hundratals kilometer i timmen, skulle astronauter resa i veckor och utsättas för strålning i djupa rymden. Men när du pratar om last, vinner långsam och stadig loppet.
Pearson publicerade första gången sin idé om en månhiss sedan 1979 och han slog den sedan dess. I år skrattar NASA dock inte, de lyssnar. Pearsons företag, Star Technology and Research, tilldelades nyligen ett bidrag på 75 000 dollar från NASA: s Institute for Advanced Concepts (NIAC) för en sexmånadersstudie för att undersöka idén ytterligare. Om idén visar sig vara lovande, skulle Pearson kunna få ett större bidrag för att börja övervinna några av de tekniska utmaningarna, och leta efter partners inom och NASA och ut för att hjälpa till i dess utveckling.
NIAC letar efter idéer som ligger långt utanför NASA: s normala komfortzon för tekniker - till exempel ... en hiss på månen - och hjälper till att utveckla dem så att många av riskerna och okända har strykt ut.
Pearson hoppas att detta bidrag kommer att hjälpa honom att göra fallet till NASA att en månhiss skulle vara ett ovärderligt bidrag till den nya visionen om rymdutforskningen av Moon-Mars och stödja framtida månbaser och industrier i rymden. Och det skulle ge ingenjörer ett sätt att förstå svårigheterna med att bygga hissar i rymden utan att ta på sig den enorma utmaningen att bygga den på jorden först.
Skrivet av Fraser Cain
