El concepto de un ascensor espacial del artista Pat Rawling visto desde la estación de traslado geoestacionaria, mirando a lo largo del ascensor hacia la Tierra.] [más información]

'Sí, señoras y señores, sean bienvenidos a bordo del ascensor espacial de la NASA Millennium-dos”. Su primera parada será la plataforma de nivel lunar, antes de proseguir hacia el desarrollo de la Colonia espacial Nueva Frontera. La travesía durará aproximadamente 5 horas, así que tomen asiento y disfruten del viaje. Mientras ascendemos, asegúrense de mirar por la ventana para observar cómo se hace visible la curvatura de la Tierra y el cielo cambia del azul profundo al negro, ¡verdaderamente una de las vistas más impresionantes que ustedes jamás contemplarán!'.

¿Suena a Canal de Ciencia-Ficción o un capítulo de Las Fuentes del Paraíso de Arthur C. Clarke?. Pues bien, no lo es. Es una posibilidad real -- un 'ascensor espacial' -- que los investigadores están hoy considerando como un sistema de transporte al espacio exterior para el próximo siglo.

David Smitherman, de la Oficina Marshall de Proyectos Avanzados/ NASA ha recopilado planes para tal ascensor, que podría convertir la ciencia-ficción en realidad.| Su publicación “los Ascensores Espaciales: Una Infraestructura Avanzada Tierra-Espacio para el Nuevo Milenio”, está basada en los resultados de una conferencia sobre infraestructura espacial impartida el año pasado en el Centro de Vuelo Espacial Marshall. El taller incluyó a científicos e ingenieros del gobierno e industria, representantes de varios campos tales como estructuras, enganches espaciales, materiales, y entornos Tierra/Espacio.

'Ya no se trata de ciencia-ficción', dijo Smitherman. 'Salimos del taller pensando que podríamos ser capaces de hacerlo'.

Un ascensor espacial es esencialmente un cable largo que se extiende desde la superficie de nuestro planeta al espacio con su centro de masa en la órbita geoestacionaria de la Tierra (GEO), a 35.786 km de altitud. Vehículos electromagnéticos que viajan a lo largo del cable podrían servir como un sistema de transporte para el desplazamiento de personas, cargas útiles, y energía entre la Tierra y el espacio.

Los planes actuales requieren una torre base de aproximadamente 50 km de alto -- el cable se anclaría a la cima. Para impedir que la estructura del cable cimbreara sobre la Tierra, se ataría a un gran contrapeso más allá de la órbita geoestacionaria, quizás un asteroide puesto en el lugar con ese fin.

'El sistema requiere que el centro de masa esté en la órbita geoestacionaria”, dijo Smitherman. 'El cable está básicamente en órbita alrededor de la Tierra'.

A los lados de la torre se extenderían de cuatro a seis 'pistas del ascensor' y la estructura de cable iría a plataformas en distintos niveles. Estas pistas permitirían a los vehículos electromagnéticos viajar a velocidades que alcanzarían miles de kilómetros por hora.

Los diseños conceptuales colocan la construcción de la torre en un lugar ecuatorial. La altura extrema de la sección más baja de la torre la hace vulnerable a los vientos fuertes. Una situación ecuatorial es ideal para una torre de tan enorme altura, porque el área está prácticamente desprovista de huracanes y tornados y se alinea convenientemente con las órbitas geoestacionarias (que están directamente encima).

Los lugares situados en el ecuador son esenciales para los ascensores espaciales porque se alinean convenientemente con las órbitas geoestacionarias. En la novela de Arthur C. Clarke, Las Fuentes de Paraíso, unos ingenieros construyeron un ascensor espacial en la mítica isla de Taprobane, la cual estaba situada muy cerca de Sri Lanka, una isla real cerca de la punta sur de India. Clarke hizo un cambio importante en la geografía de Sri Lanka/Taprobane: movió la isla 800 km al sur para que coincidiera con el ecuador. Actualmente, Sri Lanka queda entre 6 y 10 grados norte.

Según Smitherman, la construcción no es factible hoy, pero podría serlo hacia finales del siglo XXI. 'En primer lugar desarrollaremos la tecnología', dijo Smitherman. 'En aproximadamente 50 años, lo tendremos. Entonces, si es necesario podremos hacerlo. Ésa es la esencia del informe'.

En 1895 Konstantin Tsiolkovsky contempló la Torre Eiffel en París y la imaginó atada a un “castillo celestial” al final de un cable en forma de huso, con el "castillo" orbitando la tierra en una órbita geosíncrona. La visión moderna de una torre espacial de 50 km --el ancla necesaria para cualquier ascensor espacial--es mucho más alta que la Torre Eiffel. [más información]

Smitherman atribuye a Arthur C. Clarke haber presentado el concepto a un público más amplio. En su novela de 1978, Las Fuentes de Paraíso, unos ingenieros construyen un ascensor espacial sobre la cima de una montaña en la isla mítica de Taprobane (situada muy cerca de Sri Lanka, el país dónde Clarke reside ahora). Los constructores usan materiales avanzados como las nanofibras de carbono, actualmente en estudio de laboratorio.

'Su libro llevó la idea al público general a través de la 'comunidad de ciencia-ficción”, dijo Smitherman. Pero Clarke no fue el primero.

Ya en 1895, un científico ruso llamado Konstantin Tsiolkovsky sugirió un “Castillo Celestial” en la órbita geosincrónica de la Tierra sujeto a una torre en la tierra, no muy diferente a la torre de Eiffel de París. Otro ruso, un ingeniero de Leningrado llamado Yuri Artsutanov, escribió algunas de las primeras ideas modernas sobre los ascensores espaciales en 1960. Publicado como una historia no-técnica en Pravda, su historia nunca llamó la atención de Occidente. En 1966, una revista científica divulgó un artículo corto de John Isaacs, un oceanógrafo americano, sobre un par de alambres delgados como pelos que se extendían hacia un satélite geoestacionario. El artículo pasó prácticamente inadvertido. El concepto llamó finalmente la atención de la comunidad científica de ingenieros de vuelo espacial mediante un escrito de 1975 de Jerome Pearson del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. Este escrito se inspiraba la novela de Clarke.

Pearson, que participó en el taller de 1999, prevé el ascensor espacial como un dispositivo de recorte de costos para la NASA. 'Uno de los problemas fundamentales con que nos enfrentamos ahora mismo es que es increíblemente caro colocar cosas en órbita', dijo Pearson. 'El ascensor espacial puede ser la respuesta'.

Los resultados del taller determinaron que la energía requerida para transportar una carga útil en el ascensor espacial desde la tierra a la órbita geoestacionaria podría ser relativamente baja. Usando los costes energéticos actuales, los cálculos de los investigadores determinan que 12,000 kg de carga útil en el trasbordador espacial costarían alrededor de $17,700 para un viaje en ascensor a GEO. ¡Un pasajero con 150 kg de equipaje podría costar sólo $222!. 'Compárese al costo de hoy, de alrededor de $10,000 por libra ($22,000 por kg)', dijo Smitherman. 'Potencialmente, estamos hablando de tan sólo unos dólares por kg con el ascensor.'

Durante el taller se discutieron en detalle los problemas pertinentes para transformar el concepto de la ciencia-ficción en realidad. 'Lo que el taller descubrió es que hay materiales reales hoy en los laboratorios lo suficientemente fuertes para construir este tipo de sistema', dijo Smitherman.

Smitherman mencionó cinco pasos de tecnología primaria como críticos para el desarrollo del ascensor. Lo primero era el desarrollo de materiales de alta resistencia para los cables (enganches) y la torre.

El nanotubo de carbono (CNT) es una nueva forma de carbono, equivalente a una hoja plana de grafeno enrollada en un tubo. El CNT tiene unas propiedades mecánicas extraordinarias: el módulo de Young está por encima de 1 Tera-Pascal y la fuerza tensora estimada es de 200 Giga-Pascales. [más información]

En un informe de 1998, Aplicaciones de la nanotecnología molecular de NASA, los investigadores notaron que la máxima tensión [en un cable del ascensor espacial] está en la altitud geosíncrona, así es que el cable debe ser de máximo grosor allí y reducirse exponencialmente a medida que se acerca la Tierra. Cualquier material potencial puede caracterizarse por el factor de ruptura por tracción -- la relación entre el radio del cable a la altitud geosíncrona y la superficie de la Tierra. Para el acero, el factor de ruptura por tracción es de decenas de miles -- claramente imposible. Para el diamante, el factor de ruptura es 21.9 incluido el factor de seguridad. El diamante es, sin embargo, quebradizo. Los nanotubos de carbono tienen una fuerza en tensión similar al diamante, pero los empalmes de éstos tubos, con un radio de escala nanométrica, no deberían propagar las grietas como en el entramado tetraédrico del diamante.

Los materiales de fibra como el grafito, la alúmina, y el cuarzo han mostrado fuerzas tensoras mayores a 20 GPa (Giga-Pascales, una unidad de medida para la fuerza tensora) durante la prueba de laboratorio para los enganches del cable. La fuerza deseada para el ascensor espacial es aproximadamente 62 GPa. Los nanotubos de carbono han superado a todos los demás materiales y han parecido tener una fuerza teórica muy superior al rango deseado para las estructuras del ascensor espacial. 'El desarrollo de los nanotubos de carbono es una verdadera promesa”, dijo Smitherman. 'Son materiales ligeros que son 100 veces más fuertes que el acero'.


El segundo paso tecnológico era la continuación del desarrollo de la tecnología de enganche para ganar experiencia en el despliegue y control de tal longitud de estructuras en el espacio.

El tercer paso era la introducción de materiales compuestos ligeros de estructuras, en la industria general de la construcción para el desarrollo de torres y edificios más altos. Pueden construirse hoy 'edificios y torres de muchos kilómetros de altura usando métodos y materiales convencionales de construcción”, dijo Smitherman. “Simplemente no ha habido una necesidad manifiesta que justifique el gasto para hacerlo. Mejores materiales pueden reducir los costos y hacer económicas grandes estructuras ”.

Modelo computerizado de un vehículo de lanzamiento maglev -- o magnéticamente elevado --. Las tecnologías Maglev son esenciales para los futuros ascensores espaciales. [más información]

El cuarto paso era el desarrollo de la alta velocidad, sistemas de propulsión electromagnética para el transporte de masas, los sistemas de lanzamiento, sistemas de ayuda al lanzamiento, y raíles de lanzamiento de alta velocidad. Estos son básicamente, versiones más veloces de las cintas transportadoras usadas actualmente en los aeropuertos para trasladar pasajeros entre terminales. Flotarían sobre la pista, propulsados por imanes, sin utilizar elementos móviles. Esta característica permitiría al ascensor espacial lograr vehículos de alta velocidad sin el desgaste que los vehículos de ruedas supondrían a la estructura.

El quinto paso era el desarrollo del transporte, servicios e infraestructuras para soportar la construcción espacial y el desarrollo industrial desde la Tierra al GEO. El elevado coste para construir un ascensor espacial sólo puede justificarse por un alto uso, por pasajeros y carga útil, turistas y moradores espaciales.

Durante un discurso que dio una vez, alguien del público preguntó a Arthur C. Clarke cuándo sería el ascensor espacial una realidad.

'Clarke contestó, 'Probablemente unos 50 años después de que todos dejen de reírse'', contó Pearson. “Dio en el clavo. Una vez dejas de considerar algo como inalcanzable, empiezas a trabajar en su desarrollo. ¡Es excitante!'