Um discurso de Arthur C. Clarke, na década de 1960, explicando satélites geoestacionários deu a Pearson a inspiração para todo o conceito de elevadores espaciais enquanto ele trabalhava no Centro de Pesquisa Ames da NASA, na Califórnia, durante os dias do pouso em Apollo Moon.
“Clarke disse que uma boa maneira de entender os satélites de comunicação em órbita geoestacionária era imaginá-los no topo de uma torre alta, situada a 35.786 km (22.236 milhas) acima da Terra”, lembra Pearson, “eu imaginei, por que não construir um torre?"
Ele percebeu que era teoricamente possível estacionar um contrapeso, como um pequeno asteróide, em órbita geoestacionária e depois estender um cabo e afixá-lo no equador da Terra. Em teoria, os carros de elevador poderiam viajar pelo longo cabo e transferir a carga da gravidade da Terra para o espaço por uma fração do preço entregue pelos foguetes químicos.
… em teoria. O problema então, e agora, é que o material necessário para suportar apenas o peso do cabo na gravidade da Terra não existe. Somente nos últimos anos, com o advento dos nanotubos de carbono - com uma força tênsil no estádio - as pessoas finalmente passaram do estágio da risada e começaram a investigá-lo seriamente. E embora os nanotubos de carbono tenham sido fabricados em pequenas quantidades no laboratório, os engenheiros ainda estão a anos de trançá-los em um longo cabo que pode fornecer a força necessária.
Pearson sabia que os desafios técnicos eram formidáveis, então se perguntou: "por que não construir um elevador na Lua?"
Na Lua, a força da gravidade é um sexto do que sentimos aqui na Terra, e um cabo de elevador espacial está bem dentro da nossa tecnologia de fabricação atual. Estique um cabo da superfície da Lua e você terá um método barato de fornecer minerais e suprimentos à órbita da Terra.
Um elevador espacial lunar funcionaria de maneira diferente de um baseado na Terra. Ao contrário do nosso próprio planeta, que gira a cada 24 horas, a Lua gira no eixo apenas uma vez a cada 29 dias; a mesma quantidade de tempo que leva para completar uma órbita ao redor da Terra. É por isso que só podemos ver um lado da lua. O conceito de órbita geoestacionária realmente não faz sentido ao redor da Lua.
No entanto, existem cinco lugares no sistema Terra-Lua onde você pode colocar um objeto de baixa massa - como um satélite ... ou um contrapeso de elevador espacial - e mantê-los estáveis com muito pouca energia: os pontos Lagrange Terra-Lua. O ponto L1, um local a aproximadamente 58.000 km acima da superfície da Lua, funcionará perfeitamente.
Imaginando que você está flutuando no espaço em um ponto entre a Terra e a Lua, onde a força da gravidade de ambos é perfeitamente equilibrada. Olhe para a esquerda e a Lua está a aproximadamente 58.000 km (37.000 milhas) de distância; olhe para a direita e a Terra está mais do que 5 vezes essa distância. Sem nenhum tipo de propulsor, você acabará saindo desse ponto de equilíbrio perfeito e começará a acelerar em direção à Terra ou à Lua. L1 é equilibrado, mas instável.
Pearson propõe que a NASA lance uma espaçonave que transporta um enorme carretel de cabo até o ponto L1. Ele se afastava lentamente do ponto L1, enquanto desenrolava o cabo na superfície da Lua. Uma vez que o cabo estivesse ancorado na superfície lunar, ele forneceria tensão, e todo o cabo ficaria em perfeito equilíbrio, como um pêndulo apontado para o chão. E, como um pêndulo, o elevador sempre se manteria perfeitamente alinhado ao ponto L1, à medida que a gravidade da Terra o puxava. A missão pode até incluir um pequeno escalador movido a energia solar, que pode subir da superfície lunar até o topo do cabo e entregar amostras de rochas da lua em uma órbita terrestre alta. Missões adicionais poderiam oferecer equipes inteiras de alpinistas e transformar o conceito em uma operação de produção em massa.
A vantagem de conectar um elevador à Lua em vez da Terra é o simples fato de que as forças envolvidas são muito menores - a gravidade da Lua é 1/6 da da Terra. Em vez de nanotubos exóticos com extrema resistência à tração, o cabo poderia ser construído usando materiais comercialmente disponíveis de alta resistência, como Kevlar ou Spectra. De fato, Pearson se concentrou em uma fibra comercial chamada M5, que ele calcula que pesaria apenas 6.800 kg por um cabo cheio que suportaria uma capacidade de elevação de 200 kg na base. Isso está dentro das capacidades dos foguetes mais poderosos fornecidos pela Boeing, Lockheed Martin e Arianespace. Um lançamento é necessário para colocar um elevador na Lua. E uma vez instalado o elevador, você poderá começar a reforçá-lo com materiais adicionais, como vidro e boro, que podem ser fabricados na Lua
Então, o que você faria com um elevador espacial conectado à Lua? “Muitos”, diz Pearson, “existem todos os tipos de recursos na Lua que seriam muito mais fáceis de reunir e colocar em órbita do que lançá-los da Terra. O regolito lunar (sujeira da lua) poderia ser usado como blindagem para estações espaciais; metais e outros minerais poderiam ser extraídos da superfície e usados para construção no espaço; e se o gelo for descoberto no polo sul da Lua, você poderá fornecer água, oxigênio e até combustível para a espaçonave. "
Se o gelo da água surgir no pólo sul da Lua, você poderá colocar um segundo cabo ali e conectá-lo no final ao primeiro cabo. Isso permitiria que uma base lunar do sul entregasse material em órbita alta da Terra sem precisar percorrer o solo até a base do primeiro elevador.
Seria ótimo para rochas, mas não para as pessoas. Mesmo que um alpinista subisse o cabo centenas de quilômetros por hora, os astronautas viajariam por semanas e seriam expostos à radiação do espaço profundo. Mas quando você está falando sobre carga, lenta e firmemente vence a corrida.
Pearson publicou sua idéia de um elevador lunar pela primeira vez em 1979 e ele o lança desde então. Este ano, porém, a NASA não está rindo, eles estão ouvindo. A empresa de Pearson, Star Technology and Research, recebeu recentemente uma doação de US $ 75.000 do Instituto de Conceitos Avançados da NASA (NIAC) por um estudo de seis meses para investigar mais a idéia. Se a idéia for promissora, a Pearson poderá receber uma subvenção maior para começar a superar alguns dos desafios de engenharia e procurar parceiros internos e da NASA e externos para ajudar no seu desenvolvimento.
O NIAC procura idéias que estão muito fora da zona de conforto normal das tecnologias da NASA - por exemplo ... um elevador na Lua - e ajuda a desenvolvê-las a tal ponto que muitos dos riscos e incógnitas foram resolvidos.
Pearson espera que essa concessão o ajude a defender a NASA de que um elevador lunar seria uma contribuição inestimável para a nova visão de exploração espacial Lua-Marte, apoiando futuras bases e indústrias lunares no espaço. E daria aos engenheiros uma maneira de entender as dificuldades de construir elevadores no espaço sem assumir o imenso desafio de construí-lo na Terra primeiro.
Escrito por Fraser Cain
