สะพานแห่งกาลเวลา : ลิฟต์อวกาศ
แนวความคิดเรื่องลิฟต์อวกาศไม่ใช่ของใหม่ แต่เป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์นำเสนอไว้นานแล้ว สำหรับใช้เป็นทางเลือกเพื่อการสำรวจอวกาศของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสำรวจดวงจันทร์ซึ่งอยู่ใกล้ชิดกับโลกมากที่สุด
ลิฟต์อวกาศแก้ปัญหาเรื่องต้นทุนการขนส่งจากพื้นโลกสู่อวกาศได้อย่างชะงัด ทุกวันนี้เราจำเป็นต้องใช้จรวดเพื่อนำส่งข้าวของรวมทั้งยานสำรวจอวกาศทั้งหลายขึ้นไปสู่ห้วงอวกาศ
มีผู้ประเมินกันว่า สิ่งของหนัก 1 กิโลกรัม หากต้องการส่งขึ้นสู่อวกาศด้วยวิธีการที่ใช้กันอยู่ ต้องสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายสูงถึงหลายแสนดอลลาร์ ยิ่งส่งไปไกลมากขึ้นเท่าใด ไม่ว่าจะเป็นดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์อื่นๆ ต้นทุนดังกล่าวยิ่งสูงขึ้นเป็นทวีคูณ
แนวความคิดเดิมของลิฟต์อวกาศคือการขึงสายเคเบิล ตรึงติดกับพื้นผิวโลกแล้วดึงขึ้นสู่ห้วงอวกาศบริเวณวงโคจร จีโอซิงโครนัส (the geosynchronous orbit) ซึ่งอยู่เหนือพื้นผิวของโลกขึ้นไปราว 42,000 กิโลเมตร ด้วยวิธีการเช่นนี้ เราสามารถดึงเอาตัวลิฟต์วิ่งขึ้นลงตามสายเคเบิลได้โดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้ไม่ต้องสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายด้านพลังงานใดๆ ทั้งสิ้น
แต่ปัญหาของแนวคิดเดิมนี้ก็มี นั่นคือ ตัวเคเบิลที่ใช้สำหรับรองรับตัวลิฟต์ที่วิ่งขึ้นลงนั้นจำเป็นต้องแข็งแรงมากพอ มากกว่าวัสดุใดๆ ที่เรามีใช้กันอยู่ในเวลานี้
นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอแนะว่า คาร์บอน นาโนทิวบ์ เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการสร้างเคเบิลรองรับลิฟต์อวกาศดังกล่าว เพียงแต่ต้องพัฒนาขึ้นมาให้มีความยาวมากเพียงพอ แต่คาร์บอน นาโนทิวบ์ที่เราใช้กันอยู่ในเวลานี้ ไม่เพียงความยาวไม่ได้เท่านั้น ความแข็งแรงยังไม่เพียงพออีกต่างหาก
นักวิทยาศาสตร์ 2 คน คือ เซพไฟร์ เพนอยเร นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร กับ เอมิลี แซนด์ฟอร์ด จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย นิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา เพิ่งกลับมาทบทวนแนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศใหม่อีกครั้ง และนำเสนอแนวคิดที่เป็นไปได้มากที่สุด โดยที่สามารถแก้ไขปัญหาเดิมๆ ได้อีกด้วย
ลิฟต์อวกาศแบบเดิม แค่เฉพาะตัวเคเบิลก็มีน้ำหนักและพร้อมที่จะร่วงกลับสู่พื้นโลกอยู่ก่อนแล้ว เพื่อป้องกันไม่ให้มันตกกลับลงมา บริเวณสุดปลายของเคเบิลในห้วงอวกาศจำเป็นต้องมีแรงกระทำในทางตรงกันข้าม แล้วปล่อยให้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal forces) ทำหน้าที่รองรับน้ำหนักของตัวลิฟต์ทั้งหมด
เพนอยเรกับแซนด์ฟอร์ด นำเสนอแนวคิดทางเลือกสำหรับสร้างลิฟต์อวกาศขึ้นมาใหม่ ทั้งสองบอกว่า แทนที่จะเริ่มจากโลก เราควรเริ่มต้นจากดวงจันทร์แทน
แบบเดิมที่เริ่มด้วยการตรึงปลายด้านหนึ่งไว้กับผิวโลกนั้น จำเป็นต้องหมุนครบรอบทุกๆ 1 วัน สอดคล้องกับการหมุนรอบตัวเองของโลก แต่ลิฟต์อวกาศที่เริ่มต้นจากฐานบนดวงจันทร์นั้น หมุนครบ 1 รอบในทุกๆ 1 เดือน ซึ่งเป็นการหมุนเหวี่ยงที่ช้ากว่ามาก ทำให้แรงที่กระทำต่อเคเบิลก็น้อยลงตามไปด้วย
ยิ่งไปกว่านั้น การขึงเคเบิลจากดวงจันทร์มุ่งหน้าสู่โลกนั้น ทำให้การจัดการเรื่องแรงต่างๆ ทั้งหมดแตกต่างกันออกไปโดยสิ้นเชิง เคเบิลรองรับลิฟต์ดังกล่าวจะถูกดึงจากดวงจันทร์ ผ่านบริเวณที่แรงโน้มถ่วงของโลกและดวงจันทร์หักล้างกันโดยสมบูรณ์ โซนในห้วงอวกาศดังกล่าวนี้เราเรียกกันว่า ลาแกรนจ์ พอยต์ (Lagrange point)
เคเบิลส่วนที่อยู่ต่ำกว่าลาแกรนจ์ พอยต์นี้ จะถูกดึงกลับสู่โลก ส่วนที่อยู่เหนือโซนดังกล่าว จะถูกดึงเข้าหาพื้นผิวของดวงจันทร์
งานวิจัยของเพนอยเรกับแซนด์ฟอร์ดแสดงให้เห็นว่า ถ้าหากเรามีเคเบิลดึงตรงลงมาจากฐานบนดวงจันทร์มายังพื้นผิวโลก แรงที่กระทำต่อเคเบิลก็จะมหาศาลเกินไป เกินกว่าที่วัสดุใดๆ เท่าที่เรามีอยู่จะต้านทานได้ แต่สองนักวิจัยชี้ว่า เราไม่จำเป็นต้องขึงเคเบิลตลอดความยาวดังกล่าว ก็สามารถมีลิฟต์อวกาศที่มีประสิทธิภาพได้
ทีมวิจัยพบว่า วัสดุที่มีความแข็งแรงทนทานสูง จำพวกคาร์บอน โพลีเมอร์ อย่างเช่น ไซลอน มีศักยภาพเพียงพอต่อการรับแรงทั้งหลายได้หากขึงจากพื้นผิวดวงจันทร์มาจนถึงแค่วงโคจรพ้องคาบโลก (geosynchronous orbit) หรือจีเอสโอ ซึ่งมีแรงโน้มถ่วง
ของโลกปรากฏอยู่เท่านั้นพอ
บริเวณจีเอสโอดังกล่าวจะมีสถานีที่เรียกว่า “ลิฟต์ พอร์ต” หรือ “ท่าขนถ่ายของลิฟต์” ปรากฏอยู่ ทำหน้าที่นำส่งหรือเก็บคืนของจากห้วงอวกาศสู่พื้นโลก โดยอาศัยเทคโนโลยีจรวดดั้งเดิม เพื่อส่งของจากพื้นโลกสู่อวกาศ หรือนำส่งสิ่งของจากห้วงอวกาศสู่โลกนั่นเอง
ตามการประเมินของทีมวิจัย ต้นทุนในการจัดส่งดังกล่าวจะลดลงจากเดิมเหลือเพียง 1 ใน 3 เท่านั้นเอง
ด้วยวิธีนี้ นอกจากเราจะได้ลิฟต์อวกาศที่ทั้งสะดวก ประหยัด และเป็นไปได้ขึ้นแล้ว ยังช่วยให้เราสามารถใช้ประโยชน์จาก ลาแกรนจ์ พอยต์ ที่เป็นทางผ่านของลิฟต์ในการสำรวจอวกาศได้อีกด้วย
ทำให้การสำรวจอวกาศในอนาคตคุ้มค่า คุ้มประโยชน์กับเงินที่ลงทุนอย่างยิ่งจนทำให้สามารถสำรวจกันได้บ่อยครั้งกว่าและไปได้ไกลกว่านั่นเอง
