Design of a space elevator as an alternative transport to space

Abstract

La idea del ascensor espacial ha existido durante más de un siglo cuando Konstantin Tsiolkovsky inventó el concepto por primera vez en 1895. Sin embargo, el concepto solo se encuentra en el ámbito de la ciencia ficción, ya que nunca ha sido tecnológicamente viable hasta ahora. Por esa razón, este artículo ofrece una discusión sobre la teoría detrás del concepto de ascensor espacial, que es una combinación de investigación de estudios científicos y publicaciones de ciencia ficción. De ambos tipos de recursos se analizarán diseños diferentes y luego se elegirá el mejor diseño en base a las justificaciones adecuadas. El resultado de este trabajo conduce a la revelación del mejor material para construir el cable del ascensor espacial hasta el día de hoy, que son los nanotubos de carbono. Para el diseño del cable, se elige el diseño del modelo Estándar ya que tiene una mayor resistencia que el diseño Hoytether. El estudio sobre el cable del ascensor espacial ha revelado la importancia de incorporar un diseño "tapered" al cable para evitar colapsos. Otro resultado de este trabajo también revela la posibilidad de incorporar la propulsión electromagnética como el mecanismo principal de propulsión del trepador en lugar del sistema de track y roller comúnmente propuesto. Se cree que este tipo de propulsión proporciona mayores ventajas a pesar de que se necesita un mayor desarrollo en el sistema de levitación magnética que ya existe. Aparte del aspecto técnico, este documento también incluirá las posibles amenazas al ascensor espacial que son causadas principalmente por factores ambientales como el clima y el entorno atmosférico. Desde una perspectiva de seguridad, este estudio enfatiza la necesidad de tener en cuenta el impacto de estos desafíos ambientales junto con el sistema de seguridad propuesto para el ascensor espacial. Al final de este documento, se discuten las oportunidades para un mayor desarrollo en otras industrias relacionadas con el ascensor espacial.

The idea of space elevator has existed for more than a century when Konstantin Tsiolkovsky first discovered the concept back in 1895. However, the concept only lies in the science-fiction realm since it has never been technologically feasible until now. For that reason, this paper provides a discussion about the theory behind the space elevator concept, which is a combination of research from scientific study and science-fiction publications. From both type of resources, different designs will be analysed and then the best design is chosen based on suitable justifications. The outcome of this paper leads to the reveal of the best material to build the cable of the space elevator up to this day which is carbon nanotubes. For the cable design, the Standard model design is chosen since it has a greater strength than the Hoytether design. The study about the cable of the space elevator has revealed the importance of incorporating taper design to prevent collapse. Another result from this paper also reveal the possibility of incorporating electromagnetic propulsion as the main driver mechanism of the climber instead of the commonly proposed track and roller system. This type of propulsion is believed to provide greater advantages even though further development is needed in the readily existing maglev system. Other than technical aspect, this paper will also enclose the possible threats to the space elevator which are mainly caused by the environmental factors such as the weather condition and atmospheric surroundings. From a safety perspective, this study emphasizes the need to take into account the impact of these environmental challenges along with the proposed safety system of the space elevator. At the end of this paper, the opportunities for further development in other industries related to the space elevator is discussed.