Stel je een holle toren voor met flinterdunne muren. Stel je nu voor dat het is gemaakt van 's werelds lichtste en sterkste materiaal - misschien nanokoolstof of grafeenvezel - met zijden van 12 mijl breed en 22.000 mijl lang. Transportauto's klimmen op en neer langs hun gezichten, van en naar geosynchrone baan.
Wat je je voorstelt is een lift naar de ruimte - zoals beschreven door Sir Arthur C. Clarke in zijn sciencefictionroman uit 1979, The Fountains of Paradise.
Het boek van Clarke was het eerste populaire verslag van een idee dat in 1895 werd beschreven door de Russische wetenschapper Konstantin Tsiolkovsky, die een 'hemels kasteel' voor ogen had in de ruimte die door een enorme toren met de aarde was verbonden. In 1960 beschreef een Russische ingenieur, Yuri Artsutanov, een modernere versie. Pas in 1975, toen een ingenieur met de naam Jerome Pearson een technisch artikel over het concept publiceerde, trok het idee van een lift naar de ruimte enige aandacht. Clarke putte sterk uit Pearson's expertise om het boek te schrijven.
De nieuwe documentaire Sky Line onderzoekt waarom het idee van een ruimtelift blijft bestaan ondanks grote technologische obstakels en enkele even grote interpersoonlijke kloven. De film ging in première in november 2015 op het DocNYC filmfestival in New York en is nu online beschikbaar en zal in 2016 worden vertoond op het DC Environmental Film Festival en andere onafhankelijke festivals.
De nieuwe documentaire Sky Line profileert een groep mensen die aan het concept van de ruimtelift hebben gewerkt. (Jonny Leahan en Miguel Drake-McLaughlin) Dit is wat alle liftvoorstellen gemeen hebben: vanaf een platform verankerd in de oceaan ergens langs de evenaar, zouden liftauto's op en neer rijden door een ketting van dikke kabel of breed, plat lint gemaakt van op koolstof gebaseerd nanobuismateriaal, strak gehouden door een tegengewicht op 62.000 mijl boven de aarde. Met behulp van rollen of magnetische levitatie om de ketting te beklimmen, kunnen auto's slechts vijf uur duren om de reis naar een geosynchrone baan te voltooien, maar tegen een fractie - misschien 1/100 van de kosten van de raketlanceringen van vandaag.
Hoe bizar het ook lijkt, een ruimtelift zou het bereiken van de ruimte toegankelijk, betaalbaar en potentieel zeer lucratief maken. Maar waarom het nog niet is gebeurd, komt het eigenlijk neer op materialen - zelfs het beste van de supersterke en superlichtgewicht materialen van vandaag is gewoon nog niet goed genoeg om een ruimtelift te ondersteunen.
Niet wegens gebrek aan proberen, echter. Onderzoekers van Penn State kondigden in 2014 aan dat ze diamantnanothreads in het laboratorium hadden gemaakt, die naar het voorbeeld van computersimulaties door Australische onderzoekers suggereren dat ze sterker en flexibeler zouden kunnen zijn dan eerst werd gedacht. Het onderzoek naar koolstof-nanobuis-technologie (CNT) gaat door en elke maand lijken er nieuwe ontwikkelingen in grafeenonderzoek te worden aangekondigd.
In Sky Line profileren filmmakers Jonny Leahan en Miguel Drake-McLaughlin een groep mensen die nauw hebben samengewerkt aan het concept van de ruimtelift. Het verhaal volgt de meest grondige inspanning tot nu toe om een ruimtelift te laten bouwen, inclusief financiering door NASA voor onderzoek, ontwerp en zelfs uitdagingen in XPRIZE-stijl die tot 2011 zijn doorgegaan. Hun motivatie om de film te maken komt voort uit voortdurende discussies tussen elkaar en vrienden over de huidige stand van de Amerikaanse ruimtevaarttechnologie.
"Er is een idee dat we hebben opgegeven aan ruimte, omdat NASA de shuttle heeft teruggetrokken en we niets doen om deze te vervangen, " zegt Leahan. “Maar mensen begrijpen niet dat NASA zeer springlevend is en werkt aan een ongelooflijk aantal visionaire dingen. We realiseerden ons dat er veel gaande is, zelfs als ze momenteel niet aan een lift werken. ”
Het idee van een lift zelf was een onderwerp van discussie geweest tussen de filmmakers en toen ze er verder op ingingen, ontdekten ze twee hoofdpersonen, Bradley Edwards en Michael Laine.
Edwards, een natuurkundige met een diepe geschiedenis van werk in de astrofysica, waaronder een 11-jarige stage bij Los Alamos National Laboratory, werkt sinds 1998 aan een ruimteliftconcept. Laine is een particuliere ondernemer en oprichter van LiftPort, een bedrijf waarvan de oorspronkelijke missie was het bevorderen van koolstof nanobuis technologie. Andere personages zijn Tom Nugent, een ruimtevaartingenieur en Ted Semon, voormalig president van het International Space Elevator Consortium (ISEC).
"We hebben gemerkt dat veel van de mensen met wie we spraken dromen hadden toen ze jonger waren dan astronauten, " zegt Leahan. “Ze blijven bestaan omdat ze gefrustreerd zijn dat ze de wil hebben om naar de ruimte te gaan, maar er is niet de technologie of middelen om heel veel mensen de ruimte in te sturen. Ze willen er gewoon iets aan doen. '
In de late jaren 1990 en vroege 2000s ontving Edwards twee financieringsrondes van een NASA-onderzoekstak, bekend als NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), die vervolgens het Institute for Advanced Concepts werd genoemd. Het werk van Edwards kwam neer op een enorme haalbaarheidsstudie, waarbij elk facet van een ruimtelift werd onderzocht, van ontwerp en constructie tot de inzet en werking ervan. Zijn conclusie: de ruimtelift kan worden gebouwd met bestaande technologie - minus de superlichtgewicht ketting die nodig is om het geheel te laten werken.
Edwards werkte vervolgens samen met Laine bij LiftPort in een poging om kapitaal aan te trekken voor het project, maar ze gingen al snel uit elkaar vanwege financiële meningsverschillen. De film maakt het bijna alsof de kloof de reden is dat een ruimtelift niet snel zal worden gebouwd.
Pearson, die ook in de film verschijnt, zegt dat projecten op de schaal van een ruimtelift van nature een hoge wrijvingscapaciteit hebben.
"Als je een uniek idee hebt, zijn de mensen die eraan werken, uitstekend in hun omgeving, en veel van hen willen niemand anders afkeuren, " zegt hij. "Dat is slechts een deel van het spel."
LiftPort stortte in 2007 in, ondanks demonstraties met robots die halverwege een kilometerslange strook koolstof nanobuisband aan ballonnen opklommen. In 2012 herleefde Laine het bedrijf via een succesvolle Kickstarter-campagne om samenwerkingen te ontwikkelen om een op maan gebaseerde ruimtelift te creëren. Zowel Laine als Pearson zeggen dat een maanlift nu kan worden gebouwd en de winning van de overvloedige zuurstof, silicium, ijzer, aluminium en magnesium op het stoffige oppervlak van de maan mogelijk zou kunnen maken.
Maar met volledige openhartigheid zegt Laine dat de originele LiftPort 'vreselijk' was op koolstofnanobuisjes, en dat inspanningen van bedrijven als SpaceX en Blue Origin om herbruikbare raketten te bouwen, de behoefte aan een ruimtelift kunnen wegnemen. Het doel is altijd geweest om de huidige kosten per lading pond - in de tienduizenden dollars - naar beneden te brengen in de honderden of zelfs tientallen dollars. Maar hoe dan ook, Laine gelooft nog steeds dat het goed hebben van koolstofnanobuistechnologie cruciaal is voor de toekomst van toegang tot de ruimte.
"Als ze de herbruikbare raket perfectioneren, zal het voor de lift een uitdaging zijn om financiering te krijgen, omdat de belangrijkste reden voor de lift was om de kosten voor een baan te verlagen, " zegt Laine. “Maar je hebt beschavingen laten stijgen en dalen door een verandering in materiële sterkte met een decimaal, en nu heb je het over orden van grootte. Ik denk dat we niet eens zullen begrijpen hoe de toekomst eruit zal zien als we nanotechnologie benutten. ”
Edwards startte in 2008 jaarlijkse ISEC-bijeenkomsten, die elk jaar ongeveer 50 tot 60 mensen aan het werk zetten om problemen op te lossen die nu kunnen worden opgelost, zoals het opruimen van ruimtepuin, het bouwen van betere klimrobots en het ontwikkelen van externe laservoeding. Hij zegt dat hij constant wordt gevraagd een gerichte inspanning te leveren om de ruimtelift tot een goed einde te brengen. De institutionele steun is er gewoon niet, voegt hij eraan toe.
"Het probleem met de hele inspanning van de ruimtelift is dat er geen echte ondersteuning voor is", zegt Edwards. “Dit is hoe een project eruit ziet als een hobby, door honderden mensen verspreid over de hele wereld. Er zal geen substantiële vooruitgang zijn totdat er echte ondersteuning en professioneel coördinatiebeheer voor de inspanning is. ”
Hoewel hij nog steeds een groot voorstander is van een ruimtelift, heeft Edwards zijn inspanningen sindsdien gericht op meer praktische toepassingen van koolstofnanobuistechnologie. Zijn huidige bedrijf, Plasma Ten, produceert koolstofnanobuisjes voor het versterken van kunststoffen en epoxy.
Het ontwerp van Obayashi bestaat uit een drijvende aardpoort die is bevestigd aan een geostationair aardbaanstation op een hoogte van ongeveer 22.000 mijl door een koolstofnanobuiskabel. (© Obayashi Corporation, Alle rechten voorbehouden) 
De Earth Port heeft een diameter van ongeveer 1300 voet. (© Obayashi Corporation, Alle rechten voorbehouden) 
Het bouwbedrijf Obayashi Company heeft toegezegd om tegen 2050 een lift in gebruik te hebben. (© Obayashi Corporation, alle rechten voorbehouden) 
Hier is het interieur van het Geostationary Earth Orbit Station. (© Obayashi Corporation, Alle rechten voorbehouden) 
Nog een binnenaanzicht van het Geostationary Earth Orbit Station. (© Obayashi Corporation, Alle rechten voorbehouden) Hoewel veel van deze spelers in de VS zijn overgestapt op andere projecten, blijven onderzoekers in andere delen van de wereld hun focus behouden.
In Japan maakt de ruimtelift praktisch deel uit van de nationale psyche, deels vanwege een diepe expertise van Japanse onderzoekers op het gebied van robotica en koolstofnanobuistechnologie, te beginnen met de ontdekking van koolstofnanobuizen in 1991 door de Japanse onderzoeker Sumio Iijima. Het bouwbedrijf Obayashi Company heeft zich ertoe verbonden om tegen 2050 een lift in gebruik te hebben. Chief research engineer Yoji Ishikawa zegt dat het bedrijf samenwerkt met particuliere fabrikanten en universiteiten om de bestaande koolstofnanobuistechnologie te verbeteren.
"We begrijpen dat het een moeilijk project is", zegt Ishikawa. “Onze technologie is erg laag. Als we 100 moeten zijn om een lift te laten bouwen, zijn we nu rond een 1 of 2. Maar we kunnen niet zeggen dat dit project niet mogelijk is. Op dit moment zien we geen groot obstakel. Het is het proberen waard en als we dat niet doen, kunnen we niets bereiken. '
Ishikawa voegt eraan toe dat Obayashi, die onlangs de hoogste zelfdragende wolkenkrabber, de Tokyo SkyTree heeft voltooid, hoopt te worden betrokken bij het testen van een op koolstof nanobuisjes gebaseerde tether tussen twee satellieten. Onderzoekers zullen vergelijken hoe die band werkt met het computermodel van een veel langere versie.
Ishikawa geeft toe dat het initiatief van het bedrijf is begonnen als een gedachte-experiment en dat dergelijke projecten doorgaans worden geannuleerd zodra een conceptdocument is gepubliceerd. Maar het Japanse publiek en andere landen verwelkomden de ruimtelift zo hartelijk dat het bedrijf besloot de inspanning voort te zetten, zegt Ishikawa.
"Misschien is een reden waarom de ruimtelift hier zo populair is, dat de afgelopen decennia het economisch niet zo goed is gegaan en het Japanse volk het vertrouwen in zichzelf heeft verloren, " zegt Ishikawa. “Ze zijn op zoek naar een groot project dat hen aanmoedigt. Natuurlijk kan en mag dit niet door slechts één land worden gedaan, maar als een internationale onderneming. Maar misschien kan Japan hierin de leiding nemen vanwege zijn populariteit bij de mensen. ”
Leahan merkt op dat hoewel een ruimtelift geen deel uitmaakt van de Amerikaanse tijdsgeest, het proces van het maken van de film een gepassioneerd kader van mensen onthulde die aan het project werkten, hoewel het niet waarschijnlijk is dat dit in hun leven zal worden gerealiseerd.
"Uiteindelijk is het een verhaal over dromen najagen en nadenken over wat mogelijk is, en het stelt de vraag: dromen we nog steeds zoals vroeger?", Zegt hij. "Misschien doen we dat, maar de grote ideeën zijn nu om dingen kleiner te maken."
