بهگزارش ستاد ویژهی توسعهی فناوریهای نانو بهنقل از سایت «نانوورک» (NanoWerk) مندرج در نشریهی «اسمال» (Small)، مقاومت این کابلها برخلاف فرضیات پیشین حدود یکدهمِ مقاومت نظری نانولولههاست.
مشکلترین گام در ساخت «بالابر فضایی»، دستیابی به کابلی مناسب با نسبتِ «مقاومت به وزنِ» مورد نیاز است؛ بهعبارت دیگر باید به مادهای دست یافت که ضمن سبکی بهاندازهی کافی مقاوم بوده و برای ساخت کابلی با طولِ صدهزار کیلومتر مناسب باشد.
فناورینانو، نانولولههای کربنی را برای چنین کاربردی پیشنهاد میدهد؛ اما چالش موجود در این زمینه، نحوهی بافتنِ نانولولههای کربنی اولیه و ساخت یک نوار برای استفاده بهعنوان کابل «بالابر فضایی» است.
پیش از آغاز مراحل عملی ساخت کابل با توجه به موانع فنی ساختِ چنین کابلی، محققان باید مدلهایی را تهیه کرده بهکمک شبیهسازی، خصوصیات بهینهی کابل (مانند: اندازه و شکل) را تعیین کنند.
دکتر «نیکولا پاگنو» دربارهی روش ابداعی گروه خود میگوید: «ما برای انجام آزمایشهای کشش بر روی کابلهای نانولولهای بزرگمقیاس با طولهای مختلف، هزاران شبیهسازی تصادفی چندمقیاسه انجام دادهایم».
وی و همکارانش برای نخستینبار نشان دادهاند که یک مدل رایانهای میتواند یک کابل نانولولهای چندکیلومتری را شبیهسازی کند.
برای بررسی مقیاسهای طولِ مذکور ضرورتاً باید از شبیهسازیهای چندمقیاسه استفاده شود تا بهکمک آن بتوان طول یک نانولولهی منفرد را تا ۱۵ مرتبهی بزرگی گسترش داده و بهطول کابلِ بالابرِ فضایی رساند.
این گروه کابلهایی با اندازهها و اشکال مختلف همچنین غلظتهای عیوب متفاوت را شبیهسازی کرده و دریافتند مقاومت این کابلهای نانولولهای بزرگمقیاس برخلاف فرضیات پیشین حداکثر ده گیگاپاسکال است؛ این در حالی است که مقاومت نظری نانولوله بسیار بزرگتر از این مقدار و حدود صد گیگاپاسکال است.
«پاگنو» توضیح داد که در شبیهسازیهای چندمقیاسهای آنها، شاخصها به بهترین شکل برازش نشدهاند: در گام اول، میزان اولیهی شاخص مستقیماً از آزمایشهای نانوکششِ نانولولهها تخمین زده میشود و خروجی گام اول، ورودی گام دوم است و این فرایند تا آنجا ادامه دارد که گامهای بعدی نیز بهاجرا درآیند.
آنها در عرض پنجگامِِ سلسلهمراتبی، طول شبیهسازیشده را از طول یک نانولولة منفرد (حدود صد نانومتر) بهطول مگاکابلِ بالابرِ فضایی (حدود صدهزار کیلومتر) گسترش دادند.
برای ارزیابی عددی مقاومت کابل بالابرِ فضایی، محققان مذکور از «کد رایانهای» بهنام «اس ای 3» (SE3) - که در سال 1385 (۲۰۰۶ میلادی) بهوسیلهی «پاگنو» نوشته شده بود- استفاده کردند.
بهکمک چنین مدلی علاوه بر محاسبهی «تنشِِ شکستِ» کابل میتوان منحنیهای تنش- کرنش، مدولهای یانگ، تعداد و محلِ فیبرهای شکستهشده، انرژی جنبشی تابششده، انرژی شکستِ جذبشده و سایر کمیتهای مشابه را نیز محاسبه کرد.
هماکنون این گروه در پی رسیدن به ستارهها نیستند بلکه میخواهند خصوصیات اسمیای چون: «مقاومت»، «چگالی انرژی تلفشده» و ... را - که در توسعهی مدلهای واقعی نانولولهها و نانوالیافها اهمیت بسیار زیادی دارند - بررسی و اندازهگیری کنند.