En matematiker og en maskiningeniør ved Johns Hopkins University

En matematiker og en maskiningeniør ved Johns Hopkins University i USA foreslo at så lenge heisprodusenter tar i bruk flere biologiske teknikker, justerer risikovurderinger og bygger noen automatiserte reparasjonsroboter, vil de bygge et rom i nær fremtid. Heisen er fullt mulig.
Sina Technology News Beijing tid den 11. juni nyheter, ifølge utenlandske medier rapporter, romheiser har lenge vært et av temaene for science fiction i det virkelige liv, og dette er også gjennomførbarheten til NASA og andre institusjoner. Temaet for forskning. Den nåværende konsensusen mellom ingeniører er at romheiser er en veldig god idé, men byggeprosessen innebærer enorm stress og press, og eksisterende materialer kan ikke oppfylle kravene deres.

En matematiker og en maskiningeniør ved Johns Hopkins University i USA foreslo imidlertid at så lenge heisprodusenter tar i bruk flere biologiske teknikker, justerer risikovurderinger og bygger noen automatiserte vedlikeholdsroboter, vil de bygge en fremtid. Romheiser er fullt mulig.

I en forskningsrapport simulerte forfatterne Dan Popescu og Sean Sun romheisdesignet, som fant maksimalt stress og maksimalt trekk basert på biologiske strukturer (f.eks. leddbånd og sener). Forholdet mellom styrken til forlengelsen beregnes. Dette er mye høyere enn spennings-styrke-forholdet som brukes i prosjektering, og materialets evne til å absorbere krefter er minst det dobbelte av bruddkraften.

Forskerne påpeker at stress-intensitetsforhold som dette er akseptable for vanlige anleggsprosjekter, men for store bygninger er dette forholdet for strengt til å kontrollere sannsynligheten for feil. Det er verdt å merke seg at romheisen er veldig stor og kan være den største bygningskonstruksjonen bygget av mennesker.

Konstruksjonen av romheiser gjør at mennesker og rommaterialer kan transporteres utenfor jordens atmosfære. I noen romheisdesign er det ingen omtale av behovet for å bruke raketter. Det tidligste romheiskonseptet ble foreslått av den russiske forskeren Konstantin Tsiolkovsky i 1895.

Siden 1895 har forskere fortsatt å foredle utformingen av romheiser, men den grunnleggende utformingen av heisen har ikke endret seg. Romheisen inneholder en kabel som er solid på jorden, som vanligvis strekker seg oppover i den geostasjonære banen – omtrent 35 786 kilometer fra bakken.

I den øvre enden av kabelen er en balanse, tyngdekraft og utover sentrifugalkraft setter kabelen i strekk, og plasserer et lasterom langs kabelen som beveger seg opp og ned kabelen. Hovedproblemet med denne romheisen er at trykket på den ekstra lange kabelen er så stort at ingenting for øyeblikket er nok til å tåle det.

I løpet av de siste tiårene har det vært noen store designkonkurranser og forslag for å løse dette problemet, men så langt har ingen vært vellykket. Den nylig foreslåtte løsningen var Google X-prosjektet lansert av Google i 2014, men ingen var i stand til å produsere supersterke nanorørkabler i karbon på over 1 meter, og byggeplanen for romheisen ble satt på vent.

Det er forstått at karbon nanorør er et stort håp for romheis ordet merke heis ingeniører, men dette håpet kan bli knust. En forskningsmodell fra 2006 spådde at det måtte være visse defekter i nanorørkabelen på omtrent 100 000 meter lang, noe som reduserte den totale styrken til kabelen med 70 %.

Propscu foreslo en annen løsning i forskningsrapporten. Selv om karbon nanorør teoretisk sett er det beste valget for romheiskabler, kan ikke dagens teknologi produsere karbon nanorør over flere centimeter lange, så karbonnanometer brukes. Det er ikke mulig å produsere romheiser. Han foreslo imidlertid bruk av noen komposittmaterialer - karbon-nanorør kombinert med andre materialer, selv om styrken er svakere enn rene karbon-nanorør, men vi bruker selvhelbredende mekanismer for å øke styrken til materialet for å sikre stabiliteten til superbygningen.

Denne selvhelbredende mekanismen er avgjørende, og forskerne foreslo en kabeldesign som deler retningen i to, opp, i en serie med "stablede segmenter"; sideveis, inn i en serie av "parallelle kabelfilamenter. Når en kabelfilament svikter, vil denne situasjonen ofte oppstå, dens innflytelse er begrenset til sin egen stabelseksjon, og lastvekten deles umiddelbart med parallellkabelen inntil reparasjonsroboten kommer for utskifting.

Forskerne påpekte at med denne «autonome reparasjonsmekanismen» kan romheiser sikre pålitelighet ved høye spenningsnivåer, og samtidig kan de være laget av materialer med lavere styrke, noe som gjør den faktiske gjennomførbarheten nærmere.

Propscu påpekte at grunnlaget for alle disse romheismodellene er det gradvis avtagende stressforholdet, kombinasjonen av tekniske designstandarder og biologiske prinsipper. Han understreket at de menneskelige akillessenene og ryggraden tåler enorme påkjenninger, svært nær deres strekkstyrke, som er større enn påkjenningene som ingeniører designer stål.

Hovedårsaken er at i det minste til en viss grad sener og ryggrad har selvreparerende kraft, noe som mangler i stålmaterialer. Forskere mener at å legge til de biologiske mekanismene til sener og ryggrad til romheisdesign betyr at vi ikke trenger å vente på futuristiske nye materialer.

Propscu sa: "Vi mener at superstore bygningskonstruksjoner som romheiser fullt ut må vurdere muligheten for komponentfeil, og også trenger en selvhelbredende mekanisme for å erstatte skadede komponenter. Dette vil sikre at romheisen er under høy belastning. Kjør ned uten å skade integriteten. Dette betyr at det er mulig å bygge overbygg ved bruk av eksisterende materialer!"