സ്പേസ് എലവേറ്റർ - എന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യയെപ്പറ്റി

Sabu Jose

ഏണിയില്‍ കയറി ബഹിരാകാശത്തേക്ക് പോയാലോ? ഒരിക്കലും നടക്കാത്ത സുന്ദരമായ സ്വപ്നം എന്നു പറയാന്‍ വരട്ടെ. അത് യാഥാര്‍ഥ്യമാവുകയാണ്. അതെ, സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍ എന്ന ബഹിരാകാശ ഏണി യാഥാര്‍ഥ്യത്തിലേക്ക് അടുത്തുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. 2040 കളില്‍ സ്പേസ് എലവേറ്ററുകള്‍ യാഥാര്‍ഥ്യമാകുമെന്ന് ജപ്പാന്‍ സ്പേസ് ഏജന്‍സി ഉറപ്പു നല്‍കുകയാണ്. നാസയും യൂറോപ്യന്‍ സ്പേസ് ഏജന്‍സിയും ചൈനീസ് സ്പേസ് ഏജന്‍സിയും സ്പേസ് എലവേറ്ററുകള്‍ക്കു പിന്നാലെയാണ്. എന്താണ് ഈ സ്പേസ് എലവേറ്ററെന്ന് പരിശോധിക്കാം.

ബഹിരാകാശത്ത് എത്തിച്ചേരാനായി നിര്‍ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഒരു ഗതാഗതസംവിധാനമാണ് സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍. റോക്കറ്റുകള്‍ക്കും സ്പേസ് ഷട്ടിലുകള്‍ക്കും ശേഷമുള്ള പുതിയൊരു സംരംഭം. ഈ സംവിധാനത്തില്‍ റോക്കറ്റുകളുടെ സഹായം ഇല്ലാതെതന്നെ ‘ഭൂമിയില്‍നിന്നും ബഹിരാകാശപേടകങ്ങളെ കേബിള്‍വഴി ശൂന്യാകാശത്തില്‍ എത്തിക്കാന്‍കഴിയും. ഗ്രഹോപരിതലംമുതല്‍ ബഹിരാകാശംവരെ എത്തുന്ന വിധത്തിലുള്ള ഒരു കേബിളാണ് (Tether) സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ പ്രധാന ഘടകം. ഭൂമിയില്‍ നിര്‍മിക്കുന്ന സ്പേസ് എലവേറ്ററിലെ കേബിളിന്റെ ഒരഗ്രം ഭൂമധ്യരേഖയ്ക്കു സമീപം കരയിലോ, സമുദ്രത്തിലോ ഉറപ്പിക്കുന്നു. കേബിളിന്റെ മറ്റേ അഗ്രം ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമപഥത്തിനു പുറത്ത് ഏകദേശം 35,800 കിലോമീറ്റര്‍ അകലെ ഒരു ഛിന്നഗ്രഹത്തിന്റെ ഭാരമുള്ള വസ്തുവില്‍ (Counter Weight) ഘടിപ്പിക്കുന്നു. കേബിളില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലവും അതിന് വിപരീതമായുണ്ടാകുന്ന അപകേന്ദ്ര ബലവും (Centrifugal Force) കേബിള്‍ നിവര്‍ന്നുനില്‍ക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നു. ക്ളൈമ്പര്‍ (Climber) എന്ന യന്ത്രസംവിധാനത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങളെയും സഞ്ചാരികളെയും മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളെയും ഈ കേബിളിലൂടെ ബഹിരാകാശത്ത് എത്തിക്കാന്‍കഴിയും.

ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലത്തെയും, ക്ളൈമ്പറിന്റെയും ബഹിരാകാശപേടകത്തിന്റെയും ഭാരത്തെയും താങ്ങാന്‍കഴിയുന്ന, താങ്ങാന്‍ കരുത്തുള്ള വസ്തുകൊണ്ടു വേണം സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ കേബിള്‍ നിര്‍മിക്കേണ്ടത്. എന്നാല്‍ ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു വസ്തു ഇതുവരെ ലഭ്യമാകാത്തതുകൊണ്ടാണ് സ്പേസ് എലവേറ്ററുകള്‍ ഇതുവരെ യാഥാര്‍ഥ്യമാകാതിരുന്നത്. എന്നാല്‍ അടുത്തിടെ കണ്ടുപിടിച്ച കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകള്‍, ബോറോണ്‍ നൈട്രൈഡ് നാനോ ട്യൂബുകള്‍ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ കേബിള്‍ നിര്‍മിക്കാം. സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍ നിര്‍മാണത്തില്‍ ഈ കണ്ടുപിടിത്തം നിര്‍ണായകമാകും. ഭൂമിയെക്കാള്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം കുറഞ്ഞ ചന്ദ്രനിലും ചൊവ്വയിലും സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍ നിര്‍മാണം താരതമ്യേന എളുപ്പമാണ്. അവിടെ കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകള്‍ക്കു പകരം കെവ്ലര്‍ (Kevlar) പോലുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് കേബിളുകള്‍ നിര്‍മിക്കാന്‍ കഴിയും.

സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ ഘടന

ഒരു ബേസ് സ്റ്റേഷന്‍, കേബിള്‍, ക്ളൈമ്പര്‍, കൌണ്ടര്‍ വെയ്റ്റ് എന്നിവയാണ് സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ ഘടകങ്ങള്‍

കേബിള്‍

സ്പേസ് എലവേറ്ററിലെ ഏറ്റവും പ്രധാന ഘടകമാണ് കേബിള്‍. ഗ്രഹോപരിതലത്തെയും ബഹിരാകാശത്തെയും ബന്ധിപ്പിക്കുകയാണ് കേബിള്‍ ചെയ്യുന്നത്. സ്വന്തം ‘ഭാരവും ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന്റെയും ക്ളൈമ്പറിന്റെയും ഭാരവും താങ്ങാനുള്ള കരുത്ത് കേബിളിനുണ്ടാകണം. ‘ഭൂമിയില്‍ നിര്‍മിക്കുന്ന സ്പേസ് എലവേറ്ററിലെ കേബിള്‍ ഭൂമധ്യരേഖമുതല്‍ 35,789 കിലോമീറ്റര്‍ ഉയരത്തില്‍ ‘ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമണപഥംവരെ എത്തുന്നതാകും. അതിനാല്‍ സ്വന്തം ‘ഭാരംകൊണ്ട് കേബിളില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന ബലം വളരെ കൂടുതലാകും. കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകള്‍ പോലെയുള്ള വസ്തുക്കള്‍ക്കാകും ഈ ബലത്തെ അതിജീവിക്കാനുള്ള കരുത്തുണ്ടാവുക. ഭൌമോപരിതലത്തിന്റെ കേബിളിന്റെ കനം കുറച്ചും ഉയരത്തിലുള്ള ഭാഗം കനംകൂട്ടിയും നിര്‍മിക്കുകയാണെങ്കില്‍ സ്വന്തം ഭാരത്തെ അതിജീവിക്കാന്‍ കേബിളിന് കഴിയും കേബിളിന്റെ ഛേദതല വിസ്തീര്‍ണത്തില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന ബലം സ്ഥിരമാകുവാനും ഇത് സഹായിക്കും.

ബേസ് സ്റ്റേഷന്‍

സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ കേബിള്‍ ഭൌമോപരിതലത്തിലോ സമുദ്രോപരിതലത്തിലോ ഉറപ്പിച്ചുനിര്‍ത്തുന്ന ഭാഗമാണ് ബേസ് സ്റ്റേഷന്‍. കരയില്‍ ഉറപ്പിച്ചുനിര്‍ത്തുന്ന ബേസ് സ്റ്റേഷനുകള്‍ ലളിതവും ചെലവുകുറഞ്ഞവയുമാണ്. പര്‍വതങ്ങള്‍പോലെ ഉയര്‍ന്ന സ്ഥലങ്ങളില്‍ സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍ നിര്‍മാണത്തിന് ഇത്തരം ബേസ് സ്റ്റേഷനുകളാണ് അനുയോജ്യം. സമുദ്രോപരിതലത്തിലുള്ള പ്രതലത്തില്‍ നിര്‍മിക്കുന്ന ബേസ് സ്റ്റേഷനുകള്‍ സ്ഥാനം മാറ്റാന്‍ കഴിയുന്നവയാണ്.

കൌണ്ടര്‍ വെയ്റ്റ്

കേബിളിന്റെ മുകളിലെ അഗ്രം ബഹിരാകാശത്ത് ഒരു ഛിന്നഗ്രഹത്തിന്റെ ഭാരമുള്ള വസ്തുവില്‍ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിനെയാണ് കൌണ്ടര്‍ വെയ്റ്റ് എന്നു പറയുന്നത്. ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമണപഥത്തില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള സ്റ്റേഷന്‍ കൌണ്ടര്‍ വെയ്റ്റ് ആയി ഉപയോഗിക്കാന്‍കഴിയും. കേബിളിന്റെ നീളം വര്‍ധിപ്പിച്ചാല്‍ അതുതന്നെ കൌണ്ടര്‍ വെയറ്റ് ആയി പ്രവര്‍ത്തിക്കും. ഈ രീതി താരതമ്യേന ലളിതമാണെങ്കിലും വലിയ അളവില്‍ കേബിള്‍ ഉല്‍പ്പാദിപ്പിക്കേണ്ടി വരും.

ക്ളൈമ്പര്‍

സ്പേസ് എലവേറ്ററിന്റെ കേബിളിലൂടെ വസ്തുക്കള്‍ കൊണ്ടു പോകുന്നതിനുള്ള വാഹനങ്ങളാണ് ക്ളൈമ്പര്‍. ‘ഭാരമുള്ള വസ്തുക്കള്‍ കൊണ്ടുപോകുമ്പോള്‍ ക്ളൈമ്പറിന് കൂടുല്‍ പവര്‍ ഉണ്ടാകണം. ക്ളൈമ്പറിന് പവര്‍ നല്‍കുന്നതിന് പല മാര്‍ഗങ്ങളുണ്ട്. വയര്‍ലെസ് സംവിധാനത്തിലൂടെ ലേസറുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചും അണുശക്തി, സൌരോര്‍ജം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചും ക്ളൈമ്പറിന്റെ പ്രവര്‍ത്തത്തിനാവശ്യമായ ഊര്‍ജം നല്‍കാന്‍കഴിയും. മണിക്കൂറില്‍ 300 കിലോമീറ്ററാകും ക്ളൈമ്പറിന്റെ സഞ്ചാരവേഗം.

കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബുകള്‍ നിര്‍ണായകം

1895ല്‍ റഷ്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ കോണ്‍സ്റ്റാന്റിന്‍ സിയകോള്‍വ്സ്കിയാണ് സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍ എന്ന ആശയം ആദ്യമായി അവതരിപ്പിച്ചത്. ‘ഭൌമോപരിതലത്തില്‍നിന്ന് 35,790 കിലോമീറ്റര്‍ ഉയരത്തില്‍ ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമണപഥത്തിലെത്തുന്നതും ഈഫല്‍ ടവര്‍പോലെ ഉള്ളതുമായ ഒരു ഗോപുരമാണ് അദ്ദേഹം വിഭാവനം ചെയ്തത്. ‘ഭൂസ്ഥിര ഉപഗ്രങ്ങള്‍ പ്രദക്ഷിണംചെയ്യുന്നതുപോലെ ഈ ഗോപുരത്തിന്റെ മുകള്‍ഭാഗവും കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കണമെന്നും അദ്ദേഹം നിര്‍ദേശിച്ചു. ഗോപുരത്തിന്റെ മുകളിലെത്തുന്ന വസ്തുകളെ ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമണപഥത്തിലേക്ക് വിക്ഷേപിക്കാന്‍ ആവശ്യമായ പ്രവേഗം ഇതുവഴി ലഭിക്കും. ഗോപുരത്തിന്റെ ഭാരം താങ്ങി നിര്‍ത്താനുള്ള സജ്ജീകരണം ഭൂമിക്കടിയിലും ചെയ്യേണ്ടിവരും. സാധാരണ കെട്ടിടങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കുന്ന കംപ്രഷന്‍ ഘടനയാണ് സിയകോള്‍വ്സ്കി നിര്‍ദേശിച്ചത്. ആധുനികകാലത്തെ ആശയങ്ങള്‍ ഇതില്‍നിന്നു വ്യത്യസ്തമാണ്. കംപ്രഷന്‍ഘടനയില്‍ സ്പേസ് എലവേറ്റര്‍ നിര്‍മിക്കുക അത്ര എളുപ്പമല്ല. കാരണം അത്രയും ഉയരമുള്ള കെട്ടിടത്തിന് സ്വന്തം ഭാരം താങ്ങാന്‍ സാധിക്കില്ല. മാത്രവുമല്ല, അത്രയും കംപ്രസീവ് ശക്തിയുള്ള വസ്തുക്കള്‍ നിലവില്‍ ലഭ്യവുമല്ല.

1959ല്‍ മറ്റൊരു റഷ്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ യൂറി ആര്‍സൂട്ടനോവ് കുറച്ചുകൂടി പ്രായോഗികമായ ഒരു മാര്‍ഗം നിര്‍ദേശിച്ചു. ഒരു ഭൂസ്ഥിര ഉപഗ്രഹത്തില്‍ കേബിള്‍ ഘടിപ്പിച്ചശേഷം ഭൂമിയിലേക്ക് കേബിളിനെ വലിച്ചുനീട്ടുന്ന രീതിയാണ് അദ്ദേഹം നിര്‍ദേശിച്ചത്. കേബിളിന്റെ ‘ഭൂമിയിലേക്ക് നീളുന്ന അഗ്രത്തെ ഭാരമുള്ള ഒരു വസ്തുവില്‍ ഉറപ്പിച്ചാല്‍ കേബിള്‍ നേരെ നിര്‍ത്താന്‍ കഴിയും. 1975ല്‍ അമേരിക്കന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെറോം പിയേഴ്സണ്‍ ഇതേ ആശയം വീണ്ടും അവതരിപ്പിച്ചു. യൂണിറ്റ് ഛേദതല വിസ്തീര്‍ണത്തില്‍ കേബിളിന്റെ ‘ഭാരം കുറയ്ക്കുന്നവിധത്തില്‍ ഭൌമോപരിതലത്തില്‍ കേബിളിന്റെ കനം കുറച്ചും ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമണപഥത്തില്‍ കനം കൂട്ടിയും നിര്‍മിക്കാന്‍തന്നെയാണ് പിയേഴ്സണും നിര്‍ദേശിച്ചത്. എലവേറ്ററിന്റെ അടിവശം നിര്‍മിച്ചശേഷം കേബിളിനെ 1,44,000 കിലോമീറ്റര്‍ മുകളിലേക്കുയര്‍ത്തി ഭാരമുള്ള ഒരു വസ്തുവില്‍ ഉറപ്പിക്കാനാണ് അദ്ദേഹം പറഞ്ഞത്. ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലത്തിനും അതിനു വിപരീതമായി കേബിളില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന അഭികേന്ദ്രബലത്തിനും അനുയോജ്യമായ നിര്‍മാണരീതിയാണിത്.

1990കളില്‍ കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകള്‍ കണ്ടുപിടിച്ചതോടെ നാസയിലെ എന്‍ജിനിയറായ ഡേവിഡ് സ്മിതര്‍മാന്‍ സ്പേസ് എലവേറ്റുകളുടെ നിര്‍മാണത്തിന് കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന ആശയം അവതരിപ്പിച്ചു. കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരുലക്ഷം കിലോമീറ്റര്‍ നീളവും പേപ്പറിന്റെ കനവുമുള്ള കേബിള്‍ നിര്‍മിക്കാമെന്നു നിര്‍ദേശിച്ചത് അമേരിക്കന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ബ്രാഡ്ലി എഡ്വേര്‍ഡ്സ് ആയിരുന്നു. കേബിളിന് റിബണിന്റെ ആകൃതിയാണ് നല്ലതെന്നാണ് അദ്ദേഹത്തിന്റെ അഭിപ്രായം. ക്ളൈമ്പറിന്റെ സഞ്ചാരത്തിന് അത്തരത്തിലുള്ള ആകൃതിയാണ് നല്ലത്. 1996ല്‍ ഐസക് വൈന്‍, ബ്രാഡ്നര്‍, ബാക്കസ് എന്നീ അമേരിക്കന്‍ എന്‍ജിനിയര്‍മാര്‍ ഈ ആശയം വീണ്ടും അവതരിപ്പിക്കുകയും ‘സ്കൈ ഹൂക്ക്’എന്ന പേരില്‍ സയന്‍സ് ജേര്‍ണലില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്തു.