Sedan människor började sätta satelliter i en bana på 1950 -talet, vi har litat på stora, kraftfulla raketer för att undkomma jordens tyngdkraft och komma ut i rymden. Men stora raketer har en stor nackdel, genom att de gör rymdlanseringar dyra. Exempel:NASA:s Space Launch System tunglyftraket, som är planerad för sitt jungfruflyg i december 2019, kommer att kosta uppskattningsvis 1 miljard dollar per lansering, enligt en rapport från 2017 av NASA:s inspektörskontor (OIG). Lanseringskostnader för SpaceX:s mycket mer ekonomiska Falcon Heavy, som framgångsrikt lanserades från Kennedy Space Center i februari 2018, varierar fortfarande mellan $ 90 miljoner och $ 150 miljoner för ett helt förbrukningsbart, maxad version, enligt CNBC.

I årtionden, dock, visionärer har letat efter sätt att komma ut i rymden utan att förlita sig - åtminstone inte i första hand - på raketkraft.

Air-to-Orbit lanseras

Ett sådant alternativt tillvägagångssätt, luft-till-bana lanseringar, verkar på väg att bli verklighet. Stratolaunch, det privata rymdlanseringsföretaget som startades av Microsofts grundare Paul Allen 2011, har en ambitiös plan att flyga världens största flygplan, med ett vingspann på 385 fot (117 meter), till 35 höjd, 000 fot (10, 668 meter). Där, det kommer att fungera som en plattform för lansering på hög höjd för mindre raketdrivna fordon. När den släpptes, dessa fordon behöver inte övervinna drag som orsakas av tjockleken på den nedre atmosfären, som en markraketerad raket skulle, och de kommer att kunna hamna i en bana utan att behöva bränna så mycket bränsle. I augusti 2018, företaget tillkännagav sitt sortiment av fyra olika typer av lanseringsfordon. Ett fordon som fortfarande är i designstudiefasen, ett återanvändbart rymdplan, kunde transportera antingen last eller en mänsklig besättning. Stratolaunch planerar att börja erbjuda regelbunden service 2020. Stratolaunchs verkställande direktör Jean Floyd sa i ett pressmeddelande att företagets uppgift är att göra tillgång till rymden "bekvämare, prisvärd och rutinmässig, "och att planera en satellituppskjutning så småningom blir lika enkelt som att boka ett flyg. en annan luft-till-bana-outfit, Jungfrubana, planerar att använda en modifierad Boeing 747-400 som en plattform för sin LauncherOne-raket, som kommer att driva satelliter till en bana.

Förhöjt lanseringsrör

Flera andra, ännu mer exotisk, begrepp finns fortfarande kvar på ritbordet. James R. Powell, meduppfinnaren tillbaka i mitten av 1960-talet av supraledande maglev-framdrivning för tåg, och ingenjörskollegan George Maise, har förespråkat i åratal att tekniken också ska användas för att skjuta upp rymdfarkoster.

Istället för en startskiva, Startram -projektet skulle använda ett massivt förhöjt lanseringsrör. "Tänk på ett magnetiskt leviterat (maglev) tåg i en vakuumtunnel, "Powell förklarar via e -post." Utan att luftdraget saktar ner fordonet, och utan att behöva bära stora mängder ombord drivmedel (som är fallet med raketer), det är relativt lätt att nå orbitalhastigheter på 18, 000 miles i timmen (2, 900 kilometer i timmen) eller mer. När fordonet lämnar tunneln på hög höjd (t.ex. vid toppen av ett högt berg), fordonet skulle gå så snabbt att det i princip sträcker sig upp till orbitalhöjd, där en liten raket används för att cirkulera omloppsbanan. Vi har också utformat flera mekanismer för att hålla vakuumet i tunneln intakt när fordonet lämnar tunneln, så att tunneln snabbt kan återanvändas för att starta nästa fordon. Alla huvudkomponenter i StarTram -systemet finns redan och är väl förstådda. "

Powell började först överväga användningen av supraledande maglev för att skjuta upp rymdfarkoster på förslag av en kollega från NASA 1992. Inledningsvis han och Maise utvecklade ett koncept för ett $ 100 miljarder system som är lämpligt för bemannade rymduppskjutningar, där ett rör skulle svävas med massiva supraledande kablar. (Här är ett patent som de beviljades 2001 för det systemet.) De utformade också en nedskalad, laströrsystem som sträcker sig 100 kilometer och klättrar minst 13, 123 fot (4, 000 meter) uppför sluttningen på ett högt berg. De uppskattar att systemet med endast last kan byggas för 20 miljarder dollar, mindre än kostnaden för att utveckla NASA:s nya tungraketer.

Men när den väl byggts, Startram kunde transportera 100, 000 ton (90, 718 ton) last till rymden varje år, många gånger vad raketuppskjutningar för närvarande bär, och placera utrustning i en jordbana för en kostnad av cirka $ 50 per pund (0,45 kilo), Säger Powell. Det skulle vara en bråkdel av de tusentals dollar per pund som det för närvarande kostar att rymdfart, enligt denna Bloomberg -artikel från 2018.

"Den största tekniska utmaningen är utgångsfönstret för lanseringsröret, "Powell förklarar." Röret måste förbli i vakuum, så när fordonet lämnar startröret under lanseringen, vi måste förhindra att luft rusar in från atmosfären. "Startram skulle hålla luften ute genom att använda ångstrålar för att sänka lufttrycket utanför utloppet och använda ett magnetohydrodynamiskt fönster, som skulle använda ett starkt magnetfält för att flytta bort luft kontinuerligt.

Rymdhissen

En annan idé som har funnits i flera år är byggandet av en rymdhiss. Denna artikel från 2000 på NASA:s webbplats beskriver hur ett högt bastorn nära jordens ekvatorn skulle fästas med en kabel till en satellit i en geosynkron jordbana, 22, 236 miles (35, 786 kilometer) över havet, som skulle fungera som en motvikt. Fyra till sex hisspår skulle sträcka sig upp i tornet och kabelstrukturen, gå till plattformar på olika nivåer. Elektromagnetiskt drivna fordon skulle stiga på spåren, gör resan till orbitalrum på cirka fem timmar - samtidigt som den ger en fantastisk utsikt längs vägen.

Konceptet går tillbaka till 1895, när den ryska forskaren Konstantin Tsiolkovsky föreslog att man skulle bygga ett "himmelsslott" som skulle fästas vid en struktur som liknar Eiffeltornet i Paris. En NASA -forskare skrev detta 2005 -dokument om vilken teknik som skulle behöva utvecklas för att bygga den.

Sedan dess, rymdhissanhängare har fortsatt att berömma konceptet, som denna 2015 IEEE Spectrum -artikelinformation, och de har bildat en organisation, International Space Elevator Consortium, som håller konferenser och publicerar tekniska rapporter. Genomförbarheten för en rymdhiss, fastän, tog en träff 2016 när kinesiska forskare publicerade ett papper som beskriver deras fynd att kolnanorör, materialet i vilket rymdhissförespråkare har satt sina förhoppningar, var sårbara för en brist som kunde minska deras styrka avsevärt.

Andra idéer som har dykt upp under åren har inkluderat att skicka nyttolaster som virvlar runt ett spiralformat spår innan de slänger dem i en bana med låg jord, och använder luftskepp som lanseringsplattformar.

Begreppet rymdhiss populariserades först av science fiction -författaren Arthur C. Clarke i hans roman 1979 "The Fountains of Paradise".