ลิฟต์อวกาศหรือที่เรียกอีกอย่างว่าสะพานอวกาศบันไดดาวและลิฟต์วงโคจรเป็นระบบขนส่งจากดาวเคราะห์สู่อวกาศที่เสนอ^{[ 1 ]}ซึ่งมักปรากฏในนิยายวิทยาศาสตร์ ส่วนประกอบหลักคือสายเคเบิล (เรียกอีกอย่างว่าเชือกผูก ) ที่ยึดติดกับพื้นผิวและทอดยาวออกไปในอวกาศ ลิฟต์อวกาศบนโลกจะประกอบด้วยสายเคเบิลที่มีปลายด้านหนึ่งติดอยู่กับพื้นผิวใกล้เส้นศูนย์สูตร และปลายอีกด้านหนึ่งติดอยู่กับตุ้มถ่วงในอวกาศที่อยู่นอกวงโคจรค้างฟ้า (ระดับความสูง 35,786 กม.) แรงโน้มถ่วงที่แข่งขันกัน ซึ่งแรงกว่าที่ปลายด้านล่าง และแรงเหวี่ยงหนี ศูนย์กลางขึ้นด้านบน เนื่องจากการหมุนของโลก ( เช่นแรงเฉื่อยของตุ้มถ่วงที่สร้างแรงตึงที่ด้านอวกาศ) ซึ่งแรงกว่าที่ปลายด้านบน จะส่งผลให้สายเคเบิลถูกยึดไว้ภายใต้แรงตึงและอยู่กับที่เหนือตำแหน่งเดียวบนโลก เมื่อปล่อยสายเคเบิลแล้ว นักปีนป่าย (คลาน) สามารถปีนขึ้นและลงสายเคเบิลซ้ำๆ ได้ด้วยกลไก ปล่อยสินค้าขึ้นและลงจากวงโคจร^{[ 2 ]}การออกแบบนี้จะช่วยให้ยานพาหนะสามารถเดินทางโดยตรงระหว่างพื้นผิวของดาวเคราะห์ เช่น โลก และวงโคจรโดยไม่ต้องใช้จรวดขนาดใหญ่

แนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศดูเหมือนจะพัฒนาขึ้นอย่างอิสระในช่วงเวลาและสถานที่ต่างๆ แบบจำลองแรกสุดมีต้นกำเนิดมาจากนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียสองคนในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้า ในหนังสือรวมเรื่องDreams of Earth and Sky ในปี 1895 ของ เขา^{[ 3 ]}คอนสแตนติน ซิโอลคอฟสกีจินตนาการถึงบันไดลอยฟ้าขนาดใหญ่เพื่อไปถึงดวงดาวเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วง^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}แม้ว่าแนวคิดของซิโอลคอฟสกีจะเป็นหอคอยที่รองรับโดยพื้นดินด้วยแรงอัด มากกว่าแนวคิดลิฟต์อวกาศในปัจจุบันซึ่งแขวนจากด้านบนในรูปแบบของสายเคเบิลที่แข็งแรงซึ่งยึดไว้ด้วยแรงดึง

หลายทศวรรษต่อมา ในปี 1960 ยูริ อาร์ตซูตานอฟได้พัฒนาแนวคิด "ทางรถไฟอวกาศ" ขึ้นเอง ซึ่งเป็นลิฟต์อวกาศที่ผูกติดจากดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกไปยังจุดยึดบนเส้นศูนย์สูตร โดยมีเป้าหมายเพื่อเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากกว่าจรวด^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}ในปี 1966 วิศวกรและนักสมุทรศาสตร์จอห์น ดี. ไอแซคส์และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาแนวคิด " ตะขอฟ้า " โดยเสนอให้ใช้ดาวเทียมในวงโคจรค้างฟ้าที่มีสายเคเบิลทอดยาวไปยังโลก^{[ 10 ] [ 11 ]}

แนวคิดลิฟต์อวกาศได้รับการคิดค้นและพัฒนาเพิ่มเติมในปี 1975 เมื่อเจอโรม เพียร์สันเริ่มศึกษาแนวคิดนี้ โดยได้รับแรงบันดาลใจจาก สุนทรพจน์ของ อาร์เธอร์ ซี. คลาร์กต่อหน้าสภาคองเกรสในปี 1969 หลังจากทำงานเป็นวิศวกรให้กับ NASA และห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพอากาศ เขาได้พัฒนารูปแบบ "หอคอยวงโคจร" ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อใช้พลังงานการหมุนของโลกในการขนส่งเสบียงไปยังวงโคจรต่ำของโลก ในบทความของเขาในActa Astronautica [ ^{12 ] สายเคเบิลจะมีขนาดหนาที่สุดที่ระดับความสูงวงโคจรคงที่ทางภูมิศาสตร์ ซึ่งมีความตึงสูงสุด และแคบที่สุดที่ปลายเพื่อ ลด}น้ำหนัก เขาเสนอให้ขยายตุ้มถ่วงน้ำหนักไปที่ 144,000 กิโลเมตร (89,000 ไมล์) เนื่องจากหากไม่มีตุ้มถ่วงน้ำหนักขนาดใหญ่ สายเคเบิลด้านบนจะต้องยาวขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเปลี่ยนแปลงไปตามระยะทางจากโลก การวิเคราะห์ของเขารวมถึงแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ลม และน้ำหนักบรรทุกที่เคลื่อนย้ายได้เป็นปัจจัยด้วย การสร้างลิฟต์อวกาศจะต้องใช้ การเดินทาง ของกระสวยอวกาศ หลายพัน เที่ยว แม้ว่าวัสดุจะสามารถขนส่งได้เมื่อเส้นใยที่มีความแข็งแรงขั้นต่ำไปถึงพื้นดิน หรือสามารถผลิตในอวกาศจาก แร่ ดาวเคราะห์น้อยหรือดวงจันทร์ ได้ การค้นพบของเพียร์สันที่ตีพิมพ์ในActa Astronauticaดึงดูดความสนใจของคลาร์กและนำไปสู่การปรึกษาทางเทคนิคสำหรับนวนิยายวิทยาศาสตร์ของคลาร์กเรื่องThe Fountains of Paradise (1979) ^{[ 13 ]}ซึ่งมีลิฟต์อวกาศเป็นตัวละครหลัก^{[ 14 ] [ 15 ]}เพียร์สันยังชี้ให้เห็นว่าส่วนของลิฟต์อวกาศที่อยู่นอกวงโคจรจีโอซิงโครนัสจะเคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็ววงโคจร ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการปล่อยยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรระหว่างดาวเคราะห์โดยใช้พลังงานการหมุนของโลก^{[ 12 ]} บทความต่อมาของเพียร์สันชี้ให้เห็นว่าลิฟต์อวกาศสามารถสร้างบนดวงจันทร์ไปยังจุดลากรางจ์ ระหว่างโลกและดวงจันทร์ EM L1 หรือ EM L2 ได้ ลิฟต์อวกาศบนดวงจันทร์ดังกล่าวจะยาวกว่าลิฟต์อวกาศบนโลก แต่ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงดึงสูงเท่า^{[ 16 ] [ 17 ]}

การรวมตัวครั้งแรกของผู้เชี่ยวชาญหลายคนที่ต้องการตรวจสอบทางเลือกอื่นนอกเหนือจากการบินอวกาศเกิดขึ้นในการประชุม NASA ปี 1999 "Advanced Space Infrastructure Workshop on Geostationary Orbiting Tether Space Elevator Concepts" ที่เมืองฮันต์สวิลล์ รัฐอลาบามา โดยมีการหารือเกี่ยวกับประเด็นในการสร้างและติดตั้งลิฟต์อวกาศดังกล่าว^{[ 4 ] [ 18 ]}ในเดือนสิงหาคม ปี 2000 DV Smitherman, Jr. ได้ตีพิมพ์ผลการค้นพบภายใต้ชื่อSpace Elevators: An Advanced Earth-Space Infrastructure for the New Millennium [ ^{19 ] โดยสรุปว่าลิฟต์อวกาศไม่สามารถสร้างได้ในอีกอย่างน้อย 50 ปีข้าง หน้า}เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับวัสดุของสายเคเบิล การติดตั้ง และการบำรุงรักษา

Bradley Edwardsเสนอว่าริบบิ้นบางๆ ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนนาโนทิวบ์สามารถแก้ปัญหาเรื่องความแข็งแรงของวัสดุได้ เนื่องจากมีความแข็งแรงดึงสูงและน้ำหนักเบา^{[ 20 ]}รูปทรงหน้าตัดแบบริบบิ้นที่กว้างและบางที่เสนอ แทนที่จะเป็นแนวคิดหน้าตัดแบบวงกลมก่อนหน้านี้ จะช่วยเพิ่มความอยู่รอดต่อการชนของอุกกาบาต ด้วยการสนับสนุนจากสถาบันNASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) งานของเขามีสถาบันเข้าร่วมมากกว่า 20 แห่งและมีผู้เข้าร่วม 50 คน^{[ 21 ] : 2} รายงานฉบับสุดท้ายระยะที่ 2 ของเขา ร่วมกับหนังสือThe Space Elevator : A Revolutionary Earth-to-Space Transportation System ^{[ 22 ]}สรุปประเด็นต่างๆ ในการออกแบบลิฟต์อวกาศ รวมถึงสถานการณ์การใช้งาน การออกแบบนักปีน ระบบส่งพลังงาน การหลีกเลี่ยง เศษซากในวงโคจร ระบบยึด การอยู่รอดจากออกซิเจนอะตอมการหลีกเลี่ยงฟ้าผ่าและพายุเฮอริเคนโดยการวางตำแหน่งจุดยึดในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกบริเวณเส้นศูนย์สูตร ต้นทุนการก่อสร้าง ตารางการก่อสร้าง และอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 2 ]}นอกจากนี้ เขายังวิจัยความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความสามารถในการรับน้ำหนักของสายเคเบิลลิฟต์อวกาศ โดยเน้นย้ำถึงความจำเป็นของความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูง

เพื่อเร่งการพัฒนาลิฟต์อวกาศ ผู้สนับสนุนได้จัดการแข่งขัน หลายรายการ คล้ายกับรางวัล Ansari X Prizeสำหรับเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง^{[ 23 ] [ 24 ]}ในจำนวนนี้ ได้แก่Elevator:2010ซึ่งจัดการแข่งขันประจำปีสำหรับนักปีนป่าย ริบบิ้น และระบบส่งพลังงานตั้งแต่ปี 2005 ถึง 2009 การแข่งขันปีนริบบิ้นลิฟต์อวกาศ Robogames ^{[ 25 ]}รวมถึง โครงการ Centennial Challenges ของ NASA ซึ่งในเดือนมีนาคม 2005 ได้ประกาศความร่วมมือกับมูลนิธิ Spaceward (ผู้ดำเนินการ Elevator:2010) ทำให้มูลค่ารางวัลรวมเพิ่มขึ้นเป็น 400,000 ดอลลาร์สหรัฐ^{[ 26 ] [ 27 ]} การแข่งขัน European Space Elevator Challenge (EuSEC) ครั้งแรกเพื่อสร้างโครงสร้างนักปีนป่ายเกิดขึ้นในเดือนสิงหาคม 2011 ^{[ 28 ]}

ในปี พ.ศ. 2548 “ กลุ่มบริษัทลิฟต์อวกาศ LiftPortประกาศว่าจะสร้างโรงงานผลิตนาโนทิวบ์คาร์บอนในเมืองมิลล์วิลล์ รัฐนิวเจอร์ซีย์ เพื่อจัดหาวัสดุที่แข็งแรงเหล่านี้ให้กับบริษัทแก้ว พลาสติก และโลหะต่างๆ แม้ว่า LiftPort หวังว่าจะใช้นาโนทิวบ์คาร์บอนในการสร้างลิฟต์อวกาศระยะทาง 100,000 กม. (62,000 ไมล์) ในที่สุด แต่การดำเนินการนี้จะช่วยให้บริษัทสามารถสร้างรายได้ในระยะสั้นและดำเนินการวิจัยและพัฒนาวิธีการผลิตใหม่ๆ” ^{[ 29 ]}เป้าหมายที่ประกาศไว้คือการปล่อยลิฟต์อวกาศในปี พ.ศ. 2553 เมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2549 กลุ่มบริษัท LiftPort ประกาศว่า ในช่วงต้นเดือนเดียวกันนั้น พวกเขาได้ทดสอบ “เชือกยึดลิฟต์อวกาศ” ยาว 1 ไมล์ ซึ่งทำจากเส้นใยคอมโพสิตคาร์บอนและเทปไฟเบอร์กลาส กว้าง 5 ซม. (2.0 นิ้ว) และหนา 1 มม. (0.039 นิ้ว) (ประมาณ 13 แผ่นกระดาษ) ยกขึ้นด้วยบอลลูน^{[ 30 ]}ในเดือนเมษายน 2019 ไมเคิล เลน ซีอีโอของลิฟต์พอร์ต ยอมรับว่าความคืบหน้าในเรื่องลิฟต์อวกาศของบริษัทนั้นน้อยมาก แม้ว่าจะได้รับเงินทุนเริ่มต้นมากกว่า 200,000 ดอลลาร์แล้วก็ตาม โรงงานผลิตท่อนาโนคาร์บอนที่ลิฟต์พอร์ตประกาศในปี 2005 ก็ไม่เคยถูกสร้างขึ้น^{[ 31 ]}

ในปี 2550 Elevator:2010ได้จัดการแข่งขัน Space Elevator Games ประจำปี 2550 ซึ่งมีรางวัล 500,000 ดอลลาร์สหรัฐสำหรับแต่ละการแข่งขันทั้งสองรายการ (รวม 1,000,000 ดอลลาร์สหรัฐ) รวมถึงเงินรางวัลเพิ่มเติมอีก 4,000,000 ดอลลาร์สหรัฐที่จะมอบให้ในอีกห้าปีข้างหน้าสำหรับเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับลิฟต์อวกาศ^{[ 32 ]}ไม่มีทีมใดชนะการแข่งขัน แต่ทีมจากMITได้ส่งผลงานนาโนทิวบ์คาร์บอน 100 เปอร์เซ็นต์ น้ำหนัก 2 กรัม (0.07 ออนซ์) เข้าแข่งขันเป็นครั้งแรก^{[ 33 ]}ญี่ปุ่นได้จัดการประชุมนานาชาติในเดือนพฤศจิกายน 2551 เพื่อกำหนดตารางเวลาสำหรับการสร้างลิฟต์^{[ 34 ]}

ในปี 2012 บริษัท Obayashi Corporationประกาศว่าสามารถสร้างลิฟต์อวกาศได้ภายในปี 2050 โดยใช้เทคโนโลยีคาร์บอนนาโนทิวบ์^{[ 35 ]}ผู้โดยสารที่เดินทางด้วยลิฟต์อวกาศจะสามารถไปถึงระดับวงโคจรซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์ (GEO) ได้หลังจากการเดินทาง 8 วัน^{[ 36 ]}รายละเอียดเพิ่มเติมได้รับการเผยแพร่ในปี 2016 ^{[ 37 ]}

ในปี 2556 สถาบันการบินอวกาศนานาชาติได้เผยแพร่การประเมินความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยี ซึ่งสรุปว่าการปรับปรุงความสามารถที่สำคัญที่จำเป็นคือวัสดุของสายเคเบิล ซึ่งคาดว่าจะบรรลุความแข็งแรงเฉพาะ ที่จำเป็น ภายใน 20 ปี การศึกษาที่กินเวลานานสี่ปีได้ตรวจสอบหลายแง่มุมของการพัฒนาลิฟต์อวกาศ รวมถึงภารกิจ ตารางการพัฒนา การลงทุนทางการเงิน กระแสรายได้ และผลประโยชน์ มีรายงานว่าจะเป็นไปได้ที่จะสามารถทนต่อแรงกระแทกขนาดเล็กและหลีกเลี่ยงแรงกระแทกขนาดใหญ่ เช่น อุกกาบาตและเศษซากอวกาศได้ และต้นทุนโดยประมาณของการยกน้ำหนักบรรทุกหนึ่งกิโลกรัมไปยัง GEO และไกลกว่านั้นจะอยู่ที่ 500 ดอลลาร์สหรัฐ^{[ 38 ] : 10–11, 207–208 [ 39 ]}

ในปี 2014 ทีมวิจัยและพัฒนาการประเมินอย่างรวดเร็วของGoogle X เริ่มออกแบบลิฟต์อวกาศ และในที่สุดก็พบว่ายังไม่มีใครผลิตเส้นใย นาโนคาร์บอนที่ มีรูปร่างสมบูรณ์แบบ ที่มีความยาวเกินหนึ่งเมตรได้ พวกเขาจึงระงับโครงการนี้ไว้ชั่วคราว และคอยติดตามความก้าวหน้าในด้านนาโนคาร์บอนต่อไป^{[ 40 ]}

ในปี 2019 สถาบันการบินและอวกาศนานาชาติได้ตีพิมพ์ "เส้นทางสู่ยุคลิฟต์อวกาศ" ^{[ 41 ]}ซึ่งเป็นรายงานการศึกษาสรุปการประเมินลิฟต์อวกาศ ณ ฤดูร้อนปี 2018 สาระสำคัญคือกลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านอวกาศจำนวนมากได้รวมตัวกันและประเมินสถานะของการพัฒนาลิฟต์อวกาศ โดยแต่ละคนได้นำความเชี่ยวชาญของตนมาใช้และได้ข้อสรุปที่คล้ายคลึงกัน นั่นคือลิฟต์อวกาศบนโลกดูเหมือนจะเป็นไปได้ ซึ่งเป็นการเสริมข้อสรุปของการศึกษา IAA ปี 2013 และการเริ่มต้นการพัฒนาลิฟต์อวกาศนั้นใกล้กว่าที่หลายคนคิด ข้อสรุปสุดท้ายนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการที่มีศักยภาพในการผลิตกราฟีน ผลึกเดี่ยวขนาดมหภาค ^{[ 42 ]} ที่มี ความแข็งแรงจำเพาะสูงกว่าท่อนาโน คาร์บอน

หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดในการผลิตลิฟต์อวกาศสำหรับโลกคือความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง เนื่องจากโครงสร้างต้องได้รับการออกแบบให้มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับน้ำหนักไม่เพียงแต่ของตัวมันเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงน้ำหนักบรรทุกที่อาจบรรทุกไปด้วย ดังนั้นอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนัก หรือความแข็งแรงจำเพาะของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างลิฟต์จึงต้องสูงมาก

นับตั้งแต่ปี 1959 แนวคิดส่วนใหญ่เกี่ยวกับลิฟต์อวกาศมุ่งเน้นไปที่ โครงสร้าง แบบรับแรงดึง ล้วนๆ โดยน้ำหนักของระบบถูกยึดไว้จากด้านบนด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ในแนวคิดแบบรับแรงดึงนั้นสายเคเบิลอวกาศ จะทอดยาวจากมวลขนาดใหญ่ (ตุ้มถ่วง) ที่อยู่นอกวงโคจรค้างฟ้าไปยังพื้นโลก โครงสร้างนี้ถูกยึดไว้ด้วยแรงดึงระหว่างโลกและตุ้มถ่วงคล้ายกับ ลูกดิ่งกลับหัว ความหนาของสายเคเบิลจะลดลงตามแรงดึง โดยจะมีความหนามากที่สุดที่วงโคจรค้างฟ้าและน้อยที่สุดที่พื้นโลก

แนวคิดนี้สามารถนำไปใช้กับดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้า อื่นๆ ได้ สำหรับตำแหน่งในระบบสุริยะที่มีแรงโน้มถ่วงอ่อนกว่าโลก (เช่นดวงจันทร์หรือดาวอังคาร ) ข้อกำหนดด้านความแข็งแรงต่อความหนาแน่นของวัสดุเชือกผูกไม่เป็นปัญหามากนัก วัสดุที่มีอยู่ในปัจจุบัน (เช่นเคฟลาร์ ) มีความแข็งแรงและน้ำหนักเบาเพียงพอที่จะนำไปใช้เป็นวัสดุเชือกผูกสำหรับลิฟต์ได้^{[ 43 ]}

วัสดุที่มีอยู่ในปัจจุบันยังไม่แข็งแรงและเบาพอที่จะทำให้การสร้างลิฟต์อวกาศโลกเป็นไปได้จริงในอนาคตอันใกล้นี้^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}บางแหล่งข้อมูลคาดว่าความก้าวหน้าในอนาคตของท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) อาจนำไปสู่การออกแบบที่ใช้งานได้จริง^{[ 2 ] [ 19 ] [ 29 ]}แหล่งข้อมูลอื่นๆ เชื่อว่า CNTs จะไม่มีวันแข็งแรงพอ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}ทางเลือกในอนาคตที่เป็นไปได้สำหรับท่อนาโนคาร์บอน ได้แก่ วัสดุเช่นท่อนาโนโบรอนไนไตรด์เส้นใยนาโนเพชร^{[ 50 ] [ 51 ]} และ กราฟีนผลึกเดี่ยวขนาดมหภาค^{[ 42 ]}

ในปี พ.ศ. 2522 ลิฟต์อวกาศได้รับการแนะนำให้ผู้ชมในวงกว้างรู้จักมากขึ้นด้วยการตีพิมพ์นวนิยาย เรื่อง The Fountains of ParadiseของArthur C. Clarke พร้อมกัน ^{[ 52 ]}ซึ่งวิศวกรได้สร้างลิฟต์อวกาศบนยอดเขาในประเทศเกาะสมมติชื่อ "Taprobane" (ซึ่งอิงจากศรีลังกา อย่างหลวมๆ แต่ย้ายไปทางใต้ที่เส้นศูนย์สูตร) ​​และนวนิยายเรื่องแรกของCharles Sheffield เรื่อง The Web Between the Worldsซึ่งก็มีการสร้างลิฟต์อวกาศเช่นกัน สามปีต่อมา ใน นวนิยายเรื่อง FridayของRobert A. Heinlein ในปี พ.ศ. 2525 ตัวละครหลักได้กล่าวถึงภัยพิบัติที่ "Quito Sky Hook" และใช้ "Nairobi Beanstalk" ในระหว่างการเดินทางของเธอ

ใน นวนิยายเรื่อง Red MarsของKim Stanley Robinson ที่ตีพิมพ์ในปี 1993 กลุ่มผู้ตั้งถิ่นฐานสร้างลิฟต์อวกาศบนดาวอังคาร ซึ่งช่วยให้ผู้ตั้งถิ่นฐานเพิ่มเติมสามารถเดินทางมายังดาวอังคารได้ และยังสามารถขนส่งทรัพยากรธรรมชาติที่ขุดได้ไปยังโลกได้อีกด้วย หนังสือ Rainbow MarsของLarry Nivenบรรยายถึงลิฟต์อวกาศที่สร้างขึ้นบนดาวอังคาร ใน นวนิยายเรื่อง Jumping Off The PlanetของDavid Gerrold ที่ตีพิมพ์ในปี 2000 การเดินทางของครอบครัวขึ้นไปบน "ต้นถั่ว" ในเอกวาดอร์นั้น แท้จริงแล้วเป็นการลักพาตัวเด็กเพื่อแย่งชิงสิทธิ์ในการดูแลบุตร หนังสือของ Gerrold ยังสำรวจการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีลิฟต์ที่พัฒนาแล้วในอุตสาหกรรมอีกด้วย

แนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศที่เรียกว่า " ต้นถั่ววิเศษ " นั้นปรากฏอยู่ในนวนิยายเรื่อง " สงครามของคนแก่"ของ จอห์น สคาลซี ในปี 2005 ด้วยเช่นกัน ส่วนในเวอร์ชันชีวภาพ นวนิยายเรื่อง "พรมแดนสูงสุด"ของโจแอน สลอนเซฟสกี ในปี 2011 บรรยายถึงนักศึกษามหาวิทยาลัยคนหนึ่งที่ขึ้นไปบนลิฟต์อวกาศที่สร้างขึ้นจากสายเคเบิลที่ซ่อมแซมตัวเองได้ ซึ่งทำจากแบคทีเรียแอนแทรกซ์แบคทีเรียที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมเหล่านี้สามารถงอกสายเคเบิลขึ้นมาใหม่ได้เมื่อถูกตัดขาดโดยเศษซากอวกาศ

ในซีรีส์ไซไฟเรื่องFoundation ปี 2021 จักรวรรดิกาแล็กติกได้สร้างลิฟต์อวกาศที่เรียกว่า "สะพานดวงดาว" บนดาวเคราะห์บ้านเกิดของพวกเขาที่ชื่อทรานเตอร์

ภาพยนตร์ไซไฟเรื่องThe Wandering Earth 2 ปี 2023 มีฉากที่ลิฟต์อวกาศที่ใช้งานได้ปกติถูกโจมตีโดยผู้ก่อการร้าย

สายเคเบิลของลิฟต์อวกาศโลกหมุนไปพร้อมกับการหมุนของโลก ดังนั้น สายเคเบิลและวัตถุที่ติดอยู่กับสายเคเบิลจะได้รับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางในทิศทางตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วงที่ดึงลง ยิ่งวัตถุอยู่สูงขึ้นไปบนสายเคเบิล แรงดึงดูดของโลกก็จะยิ่งน้อยลง และแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดจากการหมุนก็จะยิ่งมากขึ้น ทำให้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่มากขึ้นต้านทานแรงโน้มถ่วงที่น้อยลง แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและแรงโน้มถ่วงจะสมดุลกันที่วงโคจรซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์ (GEO) เหนือ GEO แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะแข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วง ทำให้วัตถุที่ติดอยู่กับสายเคเบิลที่นั่นดึง สายเคเบิล ขึ้นเนื่องจากตุ้มถ่วงน้ำหนักที่อยู่เหนือ GEO หมุนรอบโลกเร็วกว่าความเร็ววงโคจรตามธรรมชาติสำหรับระดับความสูงนั้น มันจึงออกแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางต่อสายเคเบิลและทำให้ระบบทั้งหมดลอยอยู่ได้

แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุที่ยึดติดกับสายเคเบิลเรียกว่าสนามโน้มถ่วงปรากฏสนามโน้มถ่วงปรากฏสำหรับวัตถุที่ยึดติดคือแรงโน้มถ่วง (ลงด้านล่าง) ลบด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (ขึ้นด้านบน) แรงโน้มถ่วงปรากฏที่วัตถุบนสายเคเบิลได้รับจะเป็นศูนย์ที่วงโคจรคงที่ (GEO) มีทิศทางลงด้านล่างต่ำกว่า GEO และมีทิศทางขึ้นด้านบนเหนือ GEO

สนามแรงโน้มถ่วงที่ปรากฏสามารถแสดงได้ดังนี้: ^{[ 53 ] : ตาราง 1}

แรงโน้มถ่วง ที่แท้จริงซึ่งดึงลงด้านล่าง จะลดลงตามความสูง:${\displaystyle g_{r}=-GM/r^{2}}$

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่พุ่งขึ้นด้านบนอันเนื่องมาจากการหมุนของดาวเคราะห์จะเพิ่มขึ้นตามความสูง:${\displaystyle a=\omega ^{2}r}$

โดยรวมแล้ว สนามโน้มถ่วงที่ปรากฏคือผลรวมของทั้งสองอย่าง:

${\displaystyle g=-{\frac {GM}{r^{2}}}+\omega ^{2}r}$

ที่ไหน

ณ จุดใดจุดหนึ่งบนสายเคเบิล แรงทั้งสอง (แรงโน้มถ่วงลงและแรงเหวี่ยงขึ้น) จะเท่ากันและตรงข้ามกัน วัตถุที่ยึดติดกับสายเคเบิล ณ จุดนั้นจะไม่ทำให้สายเคเบิลมีน้ำหนัก ความสูงนี้ (r ₁ ) ขึ้นอยู่กับมวลของดาวเคราะห์และอัตราการหมุนของมัน การกำหนดให้แรงโน้มถ่วงจริงเท่ากับความเร่งเหวี่ยงจะได้: ^{[ 53 ] : หน้า 126}

${\displaystyle r_{1}=\left({\frac {GM}{\omega ^{2}}}\right)^{\frac {1}{3}}}$

นี่คือระดับความสูง 35,786 กม. (22,236 ไมล์) เหนือพื้นผิวโลก ซึ่งเป็นระดับความสูงของวงโคจรคงที่ทางภูมิศาสตร์^{[ 53 ] : ตารางที่ 1}

บนสายเคเบิลที่อยู่ต่ำกว่าวงโคจรค้างฟ้า แรงโน้มถ่วงที่ดึงลงจะมากกว่าแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่ดึงขึ้น ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่ปรากฏจะดึงวัตถุที่ติดอยู่กับสายเคเบิลลง วัตถุใดๆ ที่ปล่อยจากสายเคเบิลที่อยู่ต่ำกว่าระดับนั้นจะเร่งความเร็วลงไปตามสายเคเบิลในตอนแรก จากนั้นจะค่อยๆ เบี่ยงเบนไปทางทิศตะวันออกออกจากสายเคเบิล บนสายเคเบิล ที่อยู่ เหนือระดับวงโคจรคงที่ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่ดึงขึ้นจะมากกว่าแรงโน้มถ่วงที่ดึงลง ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่ปรากฏจะดึงวัตถุที่ติดอยู่กับสายเคเบิลขึ้นวัตถุใดๆ ที่ปล่อยจากสายเคเบิลที่อยู่เหนือ ระดับวงโคจรซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์จะเร่งความเร็ว ขึ้นไป ตามสายเคเบิล ในตอนแรกจากนั้นจะค่อยๆ เบี่ยงเบนไปทางทิศตะวันตกออกจากสายเคเบิล

ในอดีต ปัญหาทางเทคนิคหลักที่ถูกพิจารณาคือ ความสามารถของสายเคเบิลในการรับน้ำหนักของตัวเองภายใต้แรงดึง ณ จุดใดจุดหนึ่ง แรงดึงสูงสุดของสายเคเบิลลิฟต์อวกาศอยู่ที่จุดวงโคจรค้างฟ้า ซึ่งอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรของโลก 35,786 กิโลเมตร (22,236 ไมล์) นั่นหมายความว่า วัสดุของสายเคเบิลรวมกับการออกแบบ ต้องแข็งแรงพอที่จะรับน้ำหนักของตัวเองจากพื้นผิวโลกขึ้นไปจนถึง 35,786 กิโลเมตร (22,236 ไมล์) สายเคเบิลที่มีพื้นที่หน้าตัดหนากว่าที่ระดับความสูงนั้นเมื่อเทียบกับที่พื้นผิว จะสามารถรับน้ำหนักของตัวเองได้ดีกว่าในระยะทางที่ยาวกว่า ดังนั้น การลดลงของพื้นที่หน้าตัดจากค่าสูงสุดที่ 35,786 กิโลเมตร (22,236 ไมล์) ไปสู่ค่าต่ำสุดที่พื้นผิว จึงเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบสายเคเบิลลิฟต์อวกาศ

รูปทรงเรียวหลายแบบที่มีพารามิเตอร์วัสดุแตกต่างกัน

เพื่อเพิ่มความแข็งแรงส่วนเกินที่ใช้ได้สูงสุดสำหรับปริมาณวัสดุสายเคเบิลที่กำหนด พื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลจะต้องได้รับการออกแบบเป็นส่วนใหญ่ในลักษณะที่ความเค้น (เช่น แรงดึงต่อหน่วยพื้นที่หน้าตัด) คงที่ตลอดความยาวของสายเคเบิล^{[ 53 ] [ 54 ]}เกณฑ์ความเค้นคงที่ถือเป็นจุดเริ่มต้นในการออกแบบพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงตามระดับความสูง ปัจจัยอื่นๆ ที่พิจารณาในการออกแบบโดยละเอียดมากขึ้น ได้แก่ การเพิ่มความหนาที่ระดับความสูงที่มีเศษซากอวกาศมากขึ้น การพิจารณาความเค้นเฉพาะจุดที่เกิดจากนักปีนเขา และการใช้วัสดุที่หลากหลาย เพื่อให้สอดคล้องกับปัจจัยเหล่านี้และปัจจัยอื่นๆ การออกแบบโดยละเอียดในปัจจุบันจึงพยายามบรรลุระยะขอบความปลอดภัย ที่มากที่สุด เท่าที่จะเป็นไปได้ โดยมีการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดตามระดับความสูงและเวลา^{[ 22 ]}ในการออกแบบจุดเริ่มต้นที่เรียบง่าย นั่นหมายถึงความเค้นคงที่

สำหรับสายเคเบิลที่มีความเครียดคงที่โดยไม่มีระยะปลอดภัย พื้นที่หน้าตัดเป็นฟังก์ชันของระยะทางจากศูนย์กลางของโลกจะกำหนดโดยสมการต่อไปนี้: ^{[ 53 ]}

${\displaystyle A(r)=A_{s}\exp \left[{\frac {\rho gR^{2}}{T}}\left({\frac {1}{R}}+{\frac {R^{2}}{2R_{g}^{3}}}-{\frac {1}{r}}-{\frac {r^{2}}{2R_{g}^{3}}}\right)\right]}$

ที่ไหน

${\displaystyle g}$คือความเร่งโน้มถ่วงที่พื้นผิวโลก (m· ^s⁻² )

${\displaystyle A_{s}}$คือพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลที่พื้นผิวโลก ( ^ตร.ม. )

${\displaystyle \rho }$คือความหนาแน่นของวัสดุที่ใช้ทำสายเคเบิล (กก.·ม^⁻³ )

${\displaystyle R}$คือรัศมีเส้นศูนย์สูตรของโลก

${\displaystyle R_{g}}$คือรัศมีของวงโคจรซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์

${\displaystyle T}$คือค่าความเค้นที่พื้นที่หน้าตัดสามารถรับได้โดยไม่เกิดการเสียรูป (N·m ⁻² ) ซึ่งเป็นค่าขีดจำกัดความยืดหยุ่น

สามารถคำนึงถึงระยะปลอดภัยได้โดยการหาร T ด้วยปัจจัยความปลอดภัยที่ต้องการ^{[ 53 ]}

โดยใช้สูตรข้างต้น อัตราส่วนระหว่างพื้นที่หน้าตัดที่วงโคจรคงที่และพื้นที่หน้าตัดที่พื้นผิวโลก ซึ่งเรียกว่าอัตราส่วนการเรียว สามารถคำนวณได้ดังนี้: ^{[หมายเหตุ 1 ]}

${\displaystyle A(R_{g})/A_{s}=\exp \left[{\frac {\rho }{T}}\times 4.85\times 10^{7}\right]}$

อัตราส่วนการเรียวจะสูงมาก เว้นแต่ว่าความแข็งแรงจำเพาะของวัสดุที่ใช้จะเข้าใกล้ 48 (MPa)/(kg/m³ ⁾วัสดุที่มีความแข็งแรงจำเพาะต่ำต้องการอัตราส่วนการเรียวที่สูงมาก ซึ่งหมายถึงมวลรวมของสายเคเบิลที่มาก (หรือมหาศาล) และต้นทุนที่สูงมากหรือเป็นไปไม่ได้

ความแข็งแรงจำเพาะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการอธิบายวัสดุของสายเคเบิลสมาคมลิฟต์อวกาศนานาชาติได้เสนอหน่วยที่เรียกว่า "ยูริ" ซึ่งตั้งชื่อตามยูริ อาร์ตซูทานอฟเพื่ออธิบายความเค้นคราก (หรือความเค้นแตกหัก) ต่อหน่วยความหนาแน่นของวัสดุภายใต้แรงดึง หนึ่งยูริเท่ากับ 1 Pa⋅m³ ^/ kg หรือ 1  N⋅m / kgซึ่งเป็นแรงแตกหัก / แรง คราก ต่อ ความหนาแน่น เชิงเส้นของสายเคเบิลภายใต้แรงดึง^{[ 55 ] [ 56 ]}ลิฟต์อวกาศ โลกที่ใช้งานได้จะต้องใช้สายเคเบิลที่มีความแข็งแรง 30–80 เมกะยูริ (เทียบเท่ากับความยาวแตกหัก 3100–8200 กม.) ^{[ 57 ]}

มีการออกแบบลิฟต์อวกาศหลากหลายรูปแบบสำหรับดาวเคราะห์หลายดวง เกือบทุกแบบประกอบด้วยสถานีฐาน สายเคเบิล นักปีน และตุ้มถ่วง สำหรับลิฟต์อวกาศโลก การหมุนของโลกจะสร้างแรงเหวี่ยงหนี ศูนย์กลางขึ้นด้าน บนกระทำต่อตุ้มถ่วง ตุ้มถ่วงถูกยึดไว้ด้วยสายเคเบิล ในขณะที่สายเคเบิลถูกยึดไว้และตึงด้วยตุ้มถ่วง สถานีฐานทำหน้าที่ยึดระบบทั้งหมดไว้กับพื้นผิวโลก นักปีนจะปีนขึ้นและลงตามสายเคเบิลพร้อมกับสัมภาระ

แนวคิดหนึ่งสำหรับสถานีฐาน/จุดยึดคือสถานีเคลื่อนที่ เช่น เรือเดินสมุทรขนาดใหญ่หรือแพลตฟอร์มเคลื่อนที่อื่นๆ สถานีฐานเคลื่อนที่จะมีข้อได้เปรียบเหนือแนวคิดแบบอยู่กับที่ (ด้วยจุดยึดบนบก) โดยสามารถเคลื่อนที่เพื่อหลีกเลี่ยงลมแรง พายุ และเศษซากอวกาศได้ นอกจากนี้ จุดยึดในมหาสมุทรยังมักอยู่ในน่านน้ำสากลซึ่งทำให้การเจรจาการใช้พื้นที่สำหรับสถานีฐานง่ายขึ้นและมีค่าใช้จ่ายน้อยลง^{[ 2 ]}

แพลตฟอร์มภาคพื้นดินแบบอยู่กับที่จะมีการเข้าถึงฐานที่ง่ายกว่าและมีต้นทุนต่ำกว่าในด้านโลจิสติกส์ นอกจากนี้ยังมีข้อได้เปรียบที่สามารถอยู่ที่ระดับความสูงมาก เช่น บนยอดเขา ในแนวคิดทางเลือก สถานีฐานอาจเป็นหอคอยที่สร้างลิฟต์อวกาศซึ่งประกอบด้วยหอคอยอัดแรงที่อยู่ใกล้พื้นผิวและโครงสร้างเชือกที่ระดับความสูงที่สูงกว่า^{[ 6 ]}การรวมโครงสร้างอัดแรงเข้ากับโครงสร้างดึงแรงจะช่วยลดภาระจากบรรยากาศที่ปลายเชือกด้านโลก และลดระยะทางเข้าไปในสนามแรงโน้มถ่วงของโลกที่สายเคเบิลต้องขยายออกไป ซึ่งจะช่วยลดข้อกำหนดด้านความแข็งแรงต่อความหนาแน่นที่สำคัญสำหรับวัสดุสายเคเบิล โดยที่ปัจจัยการออกแบบอื่นๆ เท่ากัน

สายเคเบิลลิฟต์อวกาศจะต้องรับน้ำหนักของตัวเองรวมถึงน้ำหนักเพิ่มเติมของนักปีนป่าย ความแข็งแรงที่ต้องการของสายเคเบิลจะแตกต่างกันไปตามความยาว เนื่องจาก ณ จุดต่างๆ สายเคเบิลจะต้องรับน้ำหนักของสายเคเบิลด้านล่าง หรือให้แรงกดลงเพื่อยึดสายเคเบิลและตุ้มถ่วงด้านบน แรงตึงสูงสุดบนสายเคเบิลลิฟต์อวกาศจะอยู่ที่ระดับความสูงจีโอซิงโครนัส ดังนั้นสายเคเบิลจะต้องหนาที่สุดที่นั่นและค่อยๆ เรียวลงเมื่อเข้าใกล้โลก การออกแบบสายเคเบิลที่เป็นไปได้ใดๆ อาจมีลักษณะเฉพาะด้วยปัจจัยการเรียว – อัตราส่วนระหว่างรัศมีของสายเคเบิลที่ระดับความสูงจีโอซิงโครนัสและที่พื้นผิวโลก^{[ 58 ]}

สายเคเบิลจะต้องทำจากวัสดุที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อความหนาแน่น สูง ตัวอย่างเช่น การออกแบบลิฟต์อวกาศของเอ็ดเวิร์ดส์ถือว่าวัสดุสายเคเบิลมีความแข็งแรงต่อแรงดึงอย่างน้อย 100 กิกะปาสคาล [ ^{2 ] เนื่องจาก}เอ็ดเวิร์ดส์ถือว่าความหนาแน่นของสายเคเบิลนาโนทิวบ์คาร์บอนของเขาอยู่ที่ 1300 กก./ลบ.ม. อย่างสม่ำเสมอ[ ^{20 ]นั่นหมาย}ถึงความแข็งแรงจำเพาะที่ 77 เมกะปาสคาล/(กก./ลบ.ม. ⁾ค่านี้คำนึงถึงน้ำหนักทั้งหมดของลิฟต์อวกาศ สายเคเบิลลิฟต์อวกาศที่ไม่เรียวจะต้องทำจากวัสดุที่สามารถรับน้ำหนักของตัวเองได้ยาว 4,960 กิโลเมตร (3,080 ไมล์) ที่ระดับน้ำทะเลเพื่อไปถึง ระดับความสูงคง ที่ทางภูมิศาสตร์ที่ 35,786 กม. (22,236 ไมล์) โดยไม่เสียรูป^{[ 59 ]}ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา

เพื่อเป็นการเปรียบเทียบ โลหะอย่างไทเทเนียม เหล็ก หรือโลหะผสมอะลูมิเนียม มีความยาวแตกหักเพียง 20–30 กิโลเมตร (0.2–0.3 MPa/(kg/m³ ⁾ ) วัสดุ เส้นใย สมัยใหม่ เช่นเคฟลาร์ไฟเบอร์กลาสและเส้นใยคาร์บอน/กราไฟต์มีความยาวแตกหัก 100–400 กิโลเมตร (1.0–4.0 MPa/(kg/m³ ⁾ ) วัสดุที่ได้รับการออกแบบทางนาโน เช่นท่อนาโนคาร์บอนและ แถบกราฟี น (แผ่นคาร์บอนสองมิติที่สมบูรณ์แบบ) ซึ่งเพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ คาดว่าจะมีความยาวแตกหัก 5000–6000 กิโลเมตร (50–60 MPa/(kg/m³ ⁾ ) และยังสามารถนำไฟฟ้าได้อีกด้วย

สำหรับลิฟต์อวกาศบนโลก ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงค่อนข้างสูง วัสดุของสายเคเบิลจะต้องแข็งแรงและเบากว่าวัสดุที่มีอยู่ในปัจจุบัน^{[ 60 ]}ด้วยเหตุนี้ จึงมีการมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุใหม่ที่ตรงตามข้อกำหนดความแข็งแรงจำเพาะที่ต้องการ สำหรับความแข็งแรงจำเพาะสูง คาร์บอนมีข้อได้เปรียบเพราะเป็นเพียงธาตุลำดับที่หกในตารางธาตุ คาร์บอนมี โปรตอนและนิวตรอนค่อนข้างน้อยซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของน้ำหนักของวัสดุใดๆแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม ส่วนใหญ่ ของธาตุใดๆ เกิดจาก อิเล็กตรอน ภายนอกเพียงไม่กี่ตัว เท่านั้น สำหรับคาร์บอน ความแข็งแรงและความเสถียรของพันธะเหล่านั้นสูงเมื่อเทียบกับมวลของอะตอม ความท้าทายในการใช้ท่อนาโนคาร์บอนยังคงอยู่ที่การขยายขนาดไปสู่ระดับมหภาค การผลิตวัสดุดังกล่าวที่ยังคงสมบูรณ์แบบในระดับจุลภาค (เนื่องจากข้อบกพร่อง ในระดับจุลภาค เป็นสาเหตุหลักของความอ่อนแอของวัสดุ) ^{[ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]}ณ ปี 2014 เทคโนโลยีนาโนทิวบ์คาร์บอนทำให้สามารถปลูกท่อได้ยาวถึงไม่กี่ส่วนสิบเมตร^{[ 63 ]}

ในปี 2014 เส้นใยนาโนเพชรได้รับการสังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรก^{[ 50 ]}เนื่องจากมีคุณสมบัติความแข็งแรงคล้ายกับท่อนาโนคาร์บอน เส้นใยนาโนเพชรจึงถูกมองว่าเป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับสายเคเบิลเช่นกัน^{[ 51 ]}

ลิฟต์อวกาศไม่สามารถเป็นลิฟต์ในความหมายทั่วไป (ที่มีสายเคเบิลเคลื่อนที่) ได้ เนื่องจากสายเคเบิลจำเป็นต้องมีความกว้างตรงกลางมากกว่าที่ปลายอย่างเห็นได้ชัด แม้ว่าจะมีการเสนอการออกแบบต่างๆ ที่ใช้สายเคเบิลเคลื่อนที่ แต่การออกแบบสายเคเบิลส่วนใหญ่กำหนดให้ "ลิฟต์" ปีนขึ้นไปตามสายเคเบิลที่อยู่กับที่

การออกแบบลิฟต์ครอบคลุมหลากหลายรูปแบบ สำหรับการออกแบบลิฟต์ที่มีสายเคเบิลเป็นริบบิ้นแบนราบ ส่วนใหญ่เสนอให้ใช้ลูกกลิ้งคู่เพื่อยึดสายเคเบิลด้วยแรงเสียดทาน

จะต้องกำหนดจังหวะการปีนให้เหมาะสมที่สุดเพื่อลดความเครียดของสายเคเบิลและการสั่นสะเทือน และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้สูงสุด สามารถส่งนักปีนที่มีน้ำหนักเบาขึ้นไปได้บ่อยขึ้น โดยให้หลายคนขึ้นไปพร้อมกัน ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้บ้าง แต่จะลดมวลของน้ำหนักบรรทุกของแต่ละคนลง^{[ 64 ]}

ความเร็วในแนวนอน กล่าวคือ เนื่องจากการหมุนรอบวงโคจร ของแต่ละส่วนของสายเคเบิลจะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูง โดยเป็นสัดส่วนกับระยะห่างจากศูนย์กลางของโลก จนถึงความเร็ววงโคจร ต่ำ ที่จุดประมาณ 66 เปอร์เซ็นต์ของความสูงระหว่างพื้นผิวโลกและวงโคจรค้างฟ้า หรือความสูงประมาณ 23,400 กิโลเมตร สัมภาระที่ปล่อยออกมา ณ จุดนี้จะเข้าสู่วงโคจรวงรีที่มีความเยื้องศูนย์สูง โดยอยู่ห่างจากการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศเพียงเล็กน้อย โดยมีจุดใกล้ที่สุดอยู่ที่ระดับความสูงเดียวกับวงโคจรต่ำของโลก (LEO) และจุดไกลที่สุดอยู่ที่ระดับความสูงที่ปล่อย เมื่อระดับความสูงที่ปล่อยเพิ่มขึ้น วงโคจรจะมีความเยื้องศูนย์น้อยลง เนื่องจากทั้งจุดใกล้ที่สุดและจุดไกลที่สุดเพิ่มขึ้น จนกลายเป็นวงกลมที่ระดับวงโคจรค้างฟ้า^{[ 65 ] [ 66 ]}

เมื่อน้ำหนักบรรทุกไปถึง GEO ความเร็วในแนวนอนจะเท่ากับความเร็วของวงโคจรวงกลมที่ระดับนั้นพอดี ดังนั้นหากปล่อยออกมา น้ำหนักบรรทุกจะยังคงอยู่ติดกับจุดนั้นบนสายเคเบิล น้ำหนักบรรทุกยังสามารถไต่ระดับขึ้นไปบนสายเคเบิลได้สูงกว่า GEO ทำให้ได้รับความเร็วที่สูงขึ้นเมื่อถูกปล่อย หากปล่อยจากระดับความสูง 100,000 กม. น้ำหนักบรรทุกจะมีความเร็วเพียงพอที่จะไปถึงแถบดาวเคราะห์น้อย^{[ 12 ] [ 22 ]}

เมื่อวัตถุถูกยกขึ้นไปในลิฟต์อวกาศ มันจะไม่เพียงแต่เพิ่มระดับความสูงเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความเร็วในแนวนอน (โมเมนตัมเชิงมุม) ด้วย โมเมนตัมเชิงมุมนี้ได้มาจากแรงหมุนของโลก ขณะที่วัตถุปีนขึ้นไป มันจะเคลื่อนที่ช้ากว่าส่วนต่างๆ ของสายเคเบิลที่มันเคลื่อนที่ไปทีละส่วน นี่คือแรงโคริโอลิส : วัตถุปีนขึ้นไป "ดึง" (ไปทางทิศตะวันตก) บนสายเคเบิล และทำให้ความเร็วในการหมุนของโลกลดลงเล็กน้อย กระบวนการตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นกับวัตถุที่กำลังลงมา: สายเคเบิลจะเอียงไปทางทิศตะวันออก ทำให้ความเร็วในการหมุนของโลกเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

ผลโดยรวมของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่กระทำต่อสายเคเบิลจะทำให้สายเคเบิลพยายามกลับไปสู่การวางตัวในแนวตั้งที่เหมาะสมทางพลังงานอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นหลังจากที่วัตถุถูกยกขึ้นบนสายเคเบิลแล้ว ตุ้มถ่วงจะแกว่งกลับไปในแนวตั้ง คล้ายกับลูกตุ้ม^{[ 64 ]}ลิฟต์อวกาศและน้ำหนักบรรทุกจะได้รับการออกแบบเพื่อให้จุดศูนย์กลางมวลอยู่สูงกว่าระดับวงโคจรค้างฟ้า^{[ 67 ]} มาก พอที่จะพยุงระบบทั้งหมดไว้ได้ การปฏิบัติยกและลงจะต้องได้รับการวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่แบบลูกตุ้มของตุ้มถ่วงรอบจุดยึด^{[ 68 ]}

ความเร็วของนักปีนเขาจะถูกจำกัดด้วยแรงโคริโอลิส พลังงานที่มีอยู่ และความจำเป็นในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงเร่งของนักปีนเขาจะไม่ทำให้สายเคเบิลขาด นักปีนเขายังต้องรักษาความเร็วเฉลี่ยขั้นต่ำเพื่อให้สามารถเคลื่อนย้ายวัสดุขึ้นและลงได้อย่างประหยัดและรวดเร็ว^{[ 69 ]}ที่ความเร็วของรถยนต์หรือรถไฟที่เร็วมากที่ 300 กม./ชม. (190 ไมล์/ชม.) จะใช้เวลาประมาณ 5 วันในการปีนขึ้นไปยังวงโคจรจีโอซิงโครนัส^{[ 70 ]}

ทั้งกำลังและพลังงานเป็นประเด็นสำคัญสำหรับนักปีนเขา – นักปีนเขาจำเป็นต้องสะสมพลังงานศักยภาพจำนวนมากให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้ผ่านสายเคเบิลไปได้สำหรับน้ำหนักบรรทุกถัดไป

มีการเสนอวิธีการต่างๆ เพื่อให้พลังงานแก่ผู้ปีนเขา:

• ถ่ายทอดพลังงานไปยังนักปีนเขาผ่านระบบส่งพลังงานไร้สายขณะที่กำลังปีนเขา
• ถ่ายทอดพลังงานไปยังนักปีนเขาผ่านโครงสร้างวัสดุบางชนิดขณะที่กำลังปีนป่าย
• สะสมพลังงานในอุปกรณ์ปีนเขา ก่อนที่มันจะเริ่มทำงาน – ซึ่งต้องใช้พลังงานจำเพาะ สูงมาก เช่น พลังงานนิวเคลียร์
• พลังงานแสงอาทิตย์ – หลังจาก 40 กม. แรก สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อขับเคลื่อนนักปีนเขาได้^{[ 71 ]}

การถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย เช่นการส่งลำแสงเลเซอร์ถือเป็นวิธีการที่มีความเป็นไปได้มากที่สุดในปัจจุบัน โดยใช้เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระหรือเลเซอร์โซลิดสเตทที่มีกำลังระดับเมกะวัตต์ ร่วมกับกระจกปรับได้ที่มีความกว้างประมาณ 10 เมตร (33 ฟุต) และแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนเครื่องปีนที่ปรับให้เข้ากับความถี่ของเลเซอร์เพื่อประสิทธิภาพ^{[ 2 ]}สำหรับการออกแบบเครื่องปีนที่ขับเคลื่อนด้วยการส่งลำแสง ประสิทธิภาพนี้เป็นเป้าหมายการออกแบบที่สำคัญ พลังงานที่ไม่ได้ใช้จะต้องถูกแผ่กระจายออกไปด้วยระบบระบายความร้อน ซึ่งจะเพิ่มน้ำหนัก

โยชิโอะ อาโอกิ ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องจักรความแม่นยำแห่งมหาวิทยาลัยนิฮงและผู้อำนวยการสมาคมลิฟต์อวกาศแห่งญี่ปุ่น เสนอให้รวมสายเคเบิลเส้นที่สองและใช้การนำไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอนเพื่อจ่ายพลังงาน^{[ 34 ]}

มีการเสนอแนวทางแก้ไขหลายประการเพื่อใช้เป็นตัวถ่วงดุล:

• ดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่ถูกจับ^{[ 5 ] [ 72 ]}
• ท่า เทียบ ยานอวกาศสถานีอวกาศหรือท่าอวกาศยานที่ตั้งอยู่เลยวงโคจรค้างฟ้าไปแล้ว
• การต่อสายเคเบิลขึ้นไปด้านบนเพิ่มเติม เพื่อให้แรงดึงสุทธิขึ้นด้านบนมีค่าเท่ากับตุ้มถ่วงน้ำหนักที่เทียบเท่ากัน
• เศษวัสดุที่นำออกจากสายเคเบิลที่ใช้ในการทำให้สายเคเบิลหนาขึ้นระหว่างการก่อสร้าง เศษวัสดุอื่นๆ และวัสดุที่ยกขึ้นบนสายเคเบิลเพื่อจุดประสงค์ในการเพิ่มน้ำหนักถ่วง^{[ 22 ]}

การต่อสายเคเบิลให้ยาวขึ้นมีข้อดีคือขั้นตอนค่อนข้างง่าย และวัตถุที่ส่งไปถึงปลายสายเคเบิลถ่วงน้ำหนักจะมีความเร็วสูงมากเมื่อเทียบกับโลก ทำให้สามารถส่งขึ้นไปสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ได้ ข้อเสียคือต้องผลิตวัสดุสายเคเบิลในปริมาณที่มากกว่าการใช้สิ่งของที่มีอยู่ซึ่งมีมวล

ตามที่เพียร์สันได้กล่าวไว้^{[ 12 ]}ลิฟต์อวกาศยังสามารถใช้ในการเหวี่ยงยานอวกาศออกไปไกลขึ้นได้ โดยใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากการหมุนของโลก ตัวอย่างเช่น วัตถุที่ติดอยู่กับลิฟต์อวกาศที่รัศมีประมาณ 53,100 กม. จะมีความเร็วหลุดพ้น เมื่อปล่อยออกมา วงโคจรการถ่ายโอนไปยัง จุดลากรางจ์ L1 และ L2 สามารถทำได้โดยการปล่อยที่ 50,630 และ 51,240 กม. ตามลำดับ และการถ่ายโอนไปยังวงโคจรดวงจันทร์จาก 50,960 กม. ^{[ 73 ]}

ที่ปลายสายเคเบิลของเพียร์สันซึ่งมีความยาว 144,000 กิโลเมตร (89,000 ไมล์) ความเร็วสัมผัสอยู่ที่ 10.93 กิโลเมตรต่อวินาที (6.79 ไมล์ต่อวินาที) ซึ่งมากเกินพอที่จะหลุดพ้นจากสนามแรงโน้มถ่วงของโลกและส่งยานสำรวจไปได้ไกลอย่างน้อยถึงดาวพฤหัสบดีเมื่อถึงดาวพฤหัสบดีแล้ว การใช้ แรงโน้มถ่วงช่วยอาจทำให้สามารถเข้าถึงความเร็วหลุดพ้นจากดวงอาทิตย์ได้^{[ 12 ] [ 53 ]}

ลิฟต์อวกาศสามารถสร้างขึ้นบนดาวเคราะห์ดวงอื่น ดาวเคราะห์น้อย และดวงจันทร์ได้เช่นกัน

สาย เคเบิล บนดาวอังคารอาจสั้นกว่าสายเคเบิลบนโลกมาก แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวดาวอังคารอยู่ที่ 38 เปอร์เซ็นต์ของโลก ในขณะที่ดาวอังคารหมุนรอบแกนของตัวเองในเวลาประมาณเดียวกับโลก ด้วยเหตุนี้วงโคจรคงที่ ของดาวอังคาร จึงอยู่ใกล้พื้นผิวมากกว่า และด้วยเหตุนี้ ลิฟต์จึงอาจสั้นกว่ามาก วัสดุในปัจจุบันมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะสร้างลิฟต์ดังกล่าวได้^{[ 74 ]}การสร้างลิฟต์บนดาวอังคารจะมีความซับซ้อนเนื่องจากดวงจันทร์โฟบอส ของดาวอังคาร ซึ่งอยู่ในวงโคจรต่ำและตัดกับเส้นศูนย์สูตรเป็นประจำ (สองครั้งในทุกๆ รอบการโคจร 11 ชั่วโมง 6 นาที) โฟบอสและดีมอสอาจขัดขวางลิฟต์อวกาศแบบวงโคจรคงที่ ในทางกลับกัน พวกมันอาจเป็นแหล่งทรัพยากรที่มีประโยชน์สำหรับโครงการ โฟบอสคาดว่าจะมีคาร์บอนในปริมาณมาก หากท่อนาโนคาร์บอนสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุสายเคเบิลได้ จะมีคาร์บอนจำนวนมากอยู่ใกล้ดาวอังคาร ซึ่งอาจเป็นทรัพยากรที่พร้อมใช้งานสำหรับการตั้งอาณานิคมบนดาวอังคารในอนาคต

โฟบอสถูกล็อกด้วยแรงโน้มถ่วง : ด้านหนึ่งจะหันเข้าหาดาวคู่หลักคือดาวอังคารเสมอ ลิฟต์อวกาศที่ทอดยาว 6,000 กิโลเมตรจากด้านที่หันเข้าหาดาวอังคารจะสิ้นสุดที่ระดับความสูงประมาณ 28 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดาวอังคาร ซึ่ง อยู่นอกเหนือ ส่วนที่หนาแน่นของ ชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร สายเคเบิลที่คล้ายกันซึ่งทอดยาว 6,000 กิโลเมตรในทิศทางตรงกันข้ามจะถ่วงดุล กับ สายเคเบิลแรก ดังนั้นจุดศูนย์กลางมวลของระบบนี้จึงยังคงอยู่ที่โฟบอส โดยรวมแล้วลิฟต์อวกาศจะทอดยาวออกไปกว่า 12,000 กิโลเมตร ซึ่งจะอยู่ต่ำกว่าวงโคจรคงที่ของดาวอังคาร (17,032 กิโลเมตร) ยังคงต้องมีการปล่อยจรวดเพื่อนำจรวดและสัมภาระไปยังจุดเริ่มต้นของลิฟต์อวกาศที่ระดับความสูง 28 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว พื้นผิวของดาวอังคารหมุนด้วยความเร็ว 0.25 กิโลเมตร/วินาทีที่เส้นศูนย์สูตร และส่วนล่างของลิฟต์อวกาศจะหมุนรอบดาวอังคารด้วยความเร็ว 0.77 กิโลเมตร/วินาที ดังนั้นจึงต้องการค่าDelta-v เพียง 0.52 กิโลเมตร/วินาที (1872 กิโลเมตร/ชั่วโมง) เพื่อไปถึงลิฟต์อวกาศ โฟบอสโคจรด้วยความเร็ว 2.15 กม./วินาที และส่วนนอกสุดของลิฟต์อวกาศจะหมุนรอบดาวอังคารด้วยความเร็ว 3.52 กม./วินาที^{[ 75 ] [ 76 ]}

ดวงจันทร์ของโลกเป็นสถานที่ที่มีศักยภาพสำหรับลิฟต์อวกาศดวงจันทร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากความแข็งแรงเฉพาะที่ต้องการสำหรับสายเคเบิลนั้นต่ำพอที่จะใช้วัสดุที่มีอยู่ในปัจจุบันได้ ดวงจันทร์ไม่ได้หมุนเร็วพอที่จะรองรับลิฟต์ด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (ความใกล้ชิดของโลกหมายความว่าไม่มีวงโคจรคงที่ของดวงจันทร์ที่มีประสิทธิภาพ) แต่แรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกันหมายความว่าสามารถสร้างลิฟต์ผ่านจุดลากรางจ์ได้ [ ^{16 ] ลิฟต์}ด้านใกล้จะขยายผ่าน จุด L1 ระหว่างโลกและดวงจันทร์ จากจุดยึดใกล้ศูนย์กลางของส่วนที่มองเห็นได้ของดวงจันทร์ของโลก ความยาวของลิฟต์ดังกล่าวต้องเกินระดับความสูงสูงสุดของ L1 ที่ 59,548 กม. และจะยาวกว่ามากเพื่อลดมวลของตุ้มถ่วงปลายยอดที่ต้องการ^{[ 77 ]}ลิฟต์ดวงจันทร์ด้านไกลจะผ่านจุดลากรางจ์ L2 และจะต้องยาวกว่าด้านใกล้ อีกครั้ง ความยาวของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับมวลจุดยึดปลายยอดที่เลือก แต่ก็สามารถทำจากวัสดุทางวิศวกรรมที่มีอยู่ได้เช่นกัน^{[ 77 ]}

ดาวเคราะห์ น้อยหรือดวงจันทร์ที่หมุนเร็วสามารถใช้สายเคเบิลเพื่อขับวัสดุไปยังจุดที่สะดวก เช่น วงโคจรของโลก^{[ 80 ]}หรือในทางกลับกัน เพื่อขับวัสดุเพื่อส่งมวลส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์น้อยหรือดวงจันทร์ไปยังวงโคจรของโลกหรือจุดลากรางจ์ ฟรีแมน ไดสันนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ แนะนำให้ใช้ระบบขนาดเล็กดังกล่าวเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ณ จุดที่อยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์ไม่คุ้มค่า

ลิฟต์อวกาศที่ใช้วัสดุทางวิศวกรรมที่มีอยู่ในปัจจุบันสามารถสร้างขึ้นระหว่างโลกที่ล็อกด้วยแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน เช่นพลูโตและชารอนหรือส่วนประกอบของดาวเคราะห์น้อยคู่90 Antiopeโดยไม่มีการตัดการเชื่อมต่อปลายทาง ตามที่ฟรานซิส เกรแฮม จากมหาวิทยาลัยเคนท์สเตทกล่าว^{[ 81 ]}อย่างไรก็ตาม ต้องใช้สายเคเบิลที่มีความยาวแปรผันได้เนื่องจากวงโคจรเป็นวงรี

การสร้างลิฟต์อวกาศจำเป็นต้องลดความเสี่ยงทางเทคนิคบางประการ จำเป็นต้องมีความก้าวหน้าในด้านวิศวกรรม การผลิต และเทคโนโลยีทางกายภาพ^{[ 2 ]}เมื่อสร้างลิฟต์อวกาศตัวแรกเสร็จแล้ว ลิฟต์อวกาศตัวที่สองและตัวอื่นๆ ทั้งหมดจะใช้ประโยชน์จากลิฟต์อวกาศตัวก่อนหน้าเพื่อช่วยในการก่อสร้าง ทำให้ต้นทุนลดลงอย่างมาก ลิฟต์อวกาศตัวต่อๆ ไปจะได้รับประโยชน์จากการลดความเสี่ยงทางเทคนิคอย่างมากที่เกิดขึ้นจากการสร้างลิฟต์อวกาศตัวแรก^{[ 2 ]}

ก่อนงานของเอ็ดเวิร์ดส์ในปี พ.ศ. 2543 ^{[ 20 ]}แนวคิดส่วนใหญ่สำหรับการสร้างลิฟต์อวกาศนั้นใช้สายเคเบิลที่ผลิตในอวกาศ ซึ่งคิดว่าจำเป็นสำหรับวัตถุขนาดใหญ่และยาวเช่นนี้ รวมถึงตุ้มถ่วงขนาดใหญ่ด้วย การผลิตสายเคเบิลในอวกาศจะทำได้โดยหลักการแล้วโดยใช้ดาวเคราะห์น้อยหรือวัตถุใกล้โลกเป็นวัสดุต้นทาง^{[ 19 ] [ 82 ]}แนวคิดก่อนหน้านี้สำหรับการก่อสร้างนี้ต้องการโครงสร้างพื้นฐานการเดินทางในอวกาศ ขนาดใหญ่ที่มีอยู่แล้ว เพื่อเคลื่อนย้ายดาวเคราะห์น้อยเข้าสู่วงโคจรที่ต้องการรอบโลก นอกจากนี้ยังต้องการการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตวัสดุที่มีความแม่นยำสูงจำนวนมากในอวกาศ^{[ 38 ] : 326}

นับตั้งแต่ปี 2001 งานส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่วิธีการก่อสร้างที่ง่ายกว่า ซึ่งต้องการโครงสร้างพื้นฐานในอวกาศที่เล็กกว่ามาก พวกเขาคิดค้นการปล่อยสายเคเบิลยาวบนม้วนขนาดใหญ่ ตามด้วยการติดตั้งในอวกาศ^{[ 2 ] [ 20 ] [ 38 ] : 326} ม้วนจะถูกจอดไว้ในวงโคจรค้างฟ้าเหนือจุดยึดที่วางแผนไว้ในตอนแรก สายเคเบิลยาวจะถูกปล่อยลงมา "ด้านล่าง" (ไปทางโลก) และจะถูกปรับสมดุลด้วยมวลที่ถูกปล่อยลงมา "ด้านบน" (ออกจากโลก) เพื่อให้ระบบทั้งหมดคงอยู่ในวงโคจรค้างฟ้า การออกแบบก่อนหน้านี้จินตนาการว่ามวลปรับสมดุลเป็นสายเคเบิลอีกเส้นหนึ่ง (พร้อมตุ้มถ่วง) ที่ยื่นขึ้นไป โดยที่ม้วนหลักยังคงอยู่ที่ระดับวงโคจรค้างฟ้าเดิม การออกแบบส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะยกม้วนขึ้นเองเมื่อปล่อยสายเคเบิลหลักออกมา ซึ่งเป็นกระบวนการที่ง่ายกว่า เมื่อปลายด้านล่างของสายเคเบิลยาวพอที่จะถึงพื้นผิวโลก (ที่เส้นศูนย์สูตร) ​​ก็จะถูกยึดไว้ เมื่อยึดตรึงแล้ว จุดศูนย์กลางมวลจะถูกยกสูงขึ้นอีก (โดยการเพิ่มมวลที่ปลายด้านบนหรือโดยการปล่อยสายเคเบิลออกไปอีก) ซึ่งจะเพิ่มแรงตึงให้กับสายเคเบิลทั้งหมด และสามารถใช้เป็นสายเคเบิลสำหรับลิฟต์ได้

แผนการก่อสร้างหนึ่งใช้จรวดแบบดั้งเดิมเพื่อวางสายเคเบิลเมล็ดพันธุ์เริ่มต้นที่มีขนาด "ขั้นต่ำ" เพียง 19,800 กก. ^{[ 2 ]}ริบบิ้นขนาดเล็กมากแรกนี้จะเพียงพอที่จะรองรับนักปีนเขาคนแรกที่มีน้ำหนัก 619 กก. นักปีนเขา 207 คนแรกจะแบกและติดสายเคเบิลเพิ่มเติมเข้ากับสายเคเบิลเดิม เพิ่มพื้นที่หน้าตัดและขยายริบบิ้นเริ่มต้นให้กว้างประมาณ 160 มม. ที่จุดที่กว้างที่สุด ผลลัพธ์ที่ได้คือสายเคเบิลขนาด 750 ตันที่มีความสามารถในการยก 20 ตันต่อนักปีนเขาหนึ่งคน

สำหรับระบบรุ่นแรกๆ เวลาในการเดินทางจากพื้นผิวไปยังระดับวงโคจรจีโอซิงโครนัสจะอยู่ที่ประมาณห้าวัน สำหรับระบบรุ่นแรกๆ เหล่านี้ เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ผ่านแถบรังสีแวนอัลเลนจะมากพอที่ผู้โดยสารจะต้องได้รับการปกป้องจากรังสีด้วยเกราะป้องกัน ซึ่งจะเพิ่มมวลให้กับยานปีนเขาและลดน้ำหนักบรรทุก^{[ 83 ]}

ลิฟต์อวกาศจะก่อให้เกิดอันตรายต่อการนำทางทั้งต่อเครื่องบินและยานอวกาศ เครื่องบินอาจถูกเปลี่ยนเส้นทางเนื่องจากข้อจำกัดในการควบคุมการจราจรทางอากาศ วัตถุทั้งหมดที่อยู่ในวงโคจรที่เสถียรซึ่งมี จุดใกล้ โลก ที่สุดต่ำกว่าระดับความสูงสูงสุดของสายเคเบิลและไม่ซิงโครไนซ์กับสายเคเบิลจะชนกับสายเคเบิลในที่สุด เว้นแต่จะมีการดำเนินการหลีกเลี่ยง วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้วิธีหนึ่งที่เสนอโดยเอ็ดเวิร์ดส์คือการใช้สมอที่เคลื่อนที่ได้ (สมอทะเล) เพื่อให้สายเคเบิลสามารถ "หลบ" เศษซากอวกาศขนาดใหญ่พอที่จะติดตามได้^{[ 2 ]}

ผลกระทบจากวัตถุในอวกาศ เช่น อุกกาบาต อุกกาบาตขนาดเล็ก และเศษซากที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งโคจรอยู่ในอวกาศ เป็นข้อจำกัดในการออกแบบสายเคเบิลอีกประการหนึ่ง สายเคเบิลจะต้องได้รับการออกแบบให้สามารถหลบหลีกเศษซาก หรือดูดซับแรงกระแทกจากเศษซากขนาดเล็กโดยไม่ขาด

ด้วยลิฟต์อวกาศ วัสดุอาจถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าปัจจุบันมาก ณ ปี 2022 การออกแบบจรวดแบบดั้งเดิมมีต้นทุนประมาณ 12,125 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม (5,500 ดอลลาร์สหรัฐต่อปอนด์ ) สำหรับการขนส่งไปยังวงโคจรค้างฟ้า^{[ 84 ]}ข้อเสนอลิฟต์อวกาศในปัจจุบันคาดการณ์ราคาบรรทุกเริ่มต้นที่ต่ำเพียง 220 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม (100 ดอลลาร์สหรัฐต่อปอนด์ ) ^{[ 85 ]}ซึ่งคล้ายกับการประมาณการ 500–300 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมของLaunch loopแต่สูงกว่า 310 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันสำหรับวงโคจร 500 กิโลเมตรที่เสนอให้กับดร. เจอร์รี ปูร์เนลล์สำหรับระบบเรือเหาะในวงโคจร^{[ 86 ]}

ฟิลิป ราแกน ผู้ร่วมเขียนหนังสือLeaving the Planet by Space Elevatorกล่าวว่า "ประเทศแรกที่สร้างลิฟต์อวกาศจะมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนถึง 95 เปอร์เซ็นต์ และอาจควบคุมกิจกรรมในอวกาศทั้งหมดได้" ^{[ 87 ]}

สมาคมลิฟต์อวกาศนานาชาติ (ISEC) เป็นองค์กร ไม่แสวงหาผลกำไร 501(c)(3) ของสหรัฐอเมริกา ^{[ 88 ]}ที่จัดตั้งขึ้นเพื่อส่งเสริมการพัฒนา การก่อสร้าง และการดำเนินงานของลิฟต์อวกาศในฐานะ "วิธีการเดินทางสู่อวกาศที่ปฏิวัติวงการและมีประสิทธิภาพสำหรับมนุษยชาติทุกคน" ^{[ 89 ]}ก่อตั้งขึ้นหลังจากการประชุมลิฟต์อวกาศที่เมืองเรดมอนด์ รัฐวอชิงตันในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2551 และกลายเป็นองค์กรในเครือของสมาคมอวกาศแห่งชาติ^{[ 90 ]}ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2556 ^{[ 89 ]} ISEC จัดการประชุมลิฟต์อวกาศประจำปีที่พิพิธภัณฑ์การบินซีแอตเติล^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}

ISEC ประสานงานกับสมาคมหลักอีกสองแห่งที่มุ่งเน้นเรื่องลิฟต์อวกาศ ได้แก่ สมาคมลิฟต์อวกาศของญี่ปุ่น^{[ 94 ]}และ EuroSpaceward ^{[ 95 ]} ISEC สนับสนุนการสัมมนาและการนำเสนอในงานประชุม International Academy of Astronautics ^{[ 96 ]}และงานประชุม International Astronautical Federation Congress ^{[ 97 ]}ทุกปี

แนวคิดปัจจุบันของ "ลิฟต์อวกาศ" แบบดั้งเดิมได้พัฒนาจากโครงสร้างรับแรงอัดแบบคงที่ที่ไปถึงระดับ GEO ไปสู่แนวคิดพื้นฐานสมัยใหม่ของโครงสร้างรับแรงดึงแบบคงที่ที่ยึดติดกับพื้นดินและขยายออกไปเหนือระดับ GEO มาก ในการใช้งานปัจจุบันโดยผู้ปฏิบัติงาน (และในบทความนี้) "ลิฟต์อวกาศ" หมายถึงประเภท Tsiolkovsky-Artsutanov-Pearson ตามที่พิจารณาโดย International Space Elevator Consortium แบบดั้งเดิมนี้เป็นโครงสร้างแบบคงที่ที่ยึดติดกับพื้นดินและขยายออกไปในอวกาศสูงพอที่สินค้าจะสามารถปีนโครงสร้างขึ้นจากพื้นดินไปยังระดับที่การปล่อยอย่างง่ายจะทำให้สินค้าเข้าสู่วงโคจรได้^{[ 98 ]}

แนวคิดบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับฐานมาตรฐานสมัยใหม่นี้มักไม่ได้เรียกว่า "ลิฟต์อวกาศ" แต่มีความคล้ายคลึงกันในบางแง่มุม และบางครั้งผู้สนับสนุนก็เรียกมันว่า "ลิฟต์อวกาศ" ตัวอย่างเช่นHans Moravecได้ตีพิมพ์บทความในปี 1977 ชื่อ " ตะขอเกี่ยววง โคจรที่ไม่ซิงโครนัส " ซึ่งอธิบายแนวคิดที่ใช้สายเคเบิลหมุน^{[ 99 ]}ความเร็วในการหมุนจะตรงกับความเร็ววงโคจรอย่างแม่นยำในลักษณะที่ความเร็วปลายที่จุดต่ำสุดเป็นศูนย์เมื่อเทียบกับวัตถุที่จะ "ยกขึ้น" มันจะจับยึดแบบไดนามิกแล้ว "ยก" วัตถุที่บินสูงขึ้นสู่วงโคจรหรือวัตถุที่โคจรต่ำขึ้นสู่วงโคจรที่สูงขึ้น

แนวคิดดั้งเดิมที่ Tsiolkovsky จินตนาการไว้คือโครงสร้างการบีบอัด ซึ่งเป็นแนวคิดที่คล้ายกับเสาอากาศแม้ว่าโครงสร้างดังกล่าวอาจไปถึงอวกาศได้ (100 กม., 62 ไมล์) แต่ก็ไม่น่าจะไปถึงวงโคจรค้างฟ้าได้ แนวคิดของหอคอย Tsiolkovsky ที่รวมกับสายเคเบิลลิฟต์อวกาศแบบคลาสสิก (ที่สูงกว่าระดับ GEO) ได้รับการเสนอแนะ^{[ 6 ]}แนวคิดอื่นๆ ใช้หอคอยบีบอัดที่สูงมากเพื่อลดความต้องการของยานปล่อย^{[ 100 ]}ยานจะถูก "ยก" ขึ้นไปบนหอคอย ซึ่งอาจสูงได้ถึงเหนือชั้นบรรยากาศและถูกปล่อยจากด้านบน หอคอยสูงเช่นนี้เพื่อเข้าถึงระดับความสูงใกล้อวกาศที่ 20 กม. (12 ไมล์) ได้รับการเสนอโดยนักวิจัยหลายคน^{[ 100 ] [ 101 ] [ 102 ]}

แนวคิดเรื่องแอโรเวเตอร์ (Aerovator) เกิดขึ้นจากกลุ่ม Yahoo ที่กำลังพูดคุยกันเรื่องลิฟต์อวกาศ และถูกรวมอยู่ในหนังสือเกี่ยวกับลิฟต์อวกาศในปี 2009 โดยจะประกอบด้วยริบบิ้นยาวกว่า 1,000 กิโลเมตร ทอดยาวขึ้นไปในแนวทแยงจากจุดศูนย์กลางที่ระดับพื้นดิน แล้วค่อยๆ ปรับระดับให้เป็นแนวนอน เครื่องบินจะดึงริบบิ้นขณะบินเป็นวงกลม ทำให้ริบบิ้นหมุนรอบจุดศูนย์กลางหนึ่งรอบทุกๆ 13 นาที โดยปลายริบบิ้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 8 กิโลเมตรต่อวินาที ริบบิ้นจะลอยอยู่ในอากาศได้ด้วยแรงยกจากอากาศพลศาสตร์และแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง สัมภาระจะไต่ขึ้นไปตามริบบิ้นแล้วถูกปล่อยจากปลายริบบิ้นที่เคลื่อนที่เร็วขึ้นสู่วงโคจร^{[ 103 ]}

แนวคิดอื่นๆ สำหรับการปล่อยยานอวกาศโดยไม่ใช้จรวดที่เกี่ยวข้องกับลิฟต์อวกาศ (หรือส่วนต่างๆ ของลิฟต์อวกาศ) ได้แก่วงแหวนวงโคจรน้ำพุอวกาศวงวนปล่อย ตะขอเกี่ยวท้องฟ้าเชือกผูกอวกาศและ"SpaceShaft" ที่ลอยตัวได้^{[ 104 ]}

• ลิฟต์แรงโน้มถ่วง
• วงแหวนวงโคจร

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับลิฟต์อวกาศ

• นิตยสาร The Economist: รอคอยลิฟต์อวกาศ (8 มิถุนายน 2549 – ต้องสมัครสมาชิกจึงจะอ่านได้)
• รายการ Quirks and Quarks ทางสถานีวิทยุ CBC วันที่ 3 พฤศจิกายน 2001 การเดินทางด้วยลิฟต์อวกาศ
• ไทมส์ออฟลอนดอนออนไลน์: ขึ้นไป...และชั้นถัดไปคืออวกาศ
• ลิฟต์อวกาศ: 'การทดลองทางความคิด' หรือกุญแจสู่จักรวาล?เก็บถาวรเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2020 ที่ Wayback Machineโดย เซอร์ อาร์เธอร์ ซี. คลาร์ก สุนทรพจน์ในการประชุมนานาชาติว่าด้วยการบินและอวกาศครั้งที่ 30 ณ เมืองมิวนิก วันที่ 20 กันยายน 1979
• เว็บไซต์ของสมาคมลิฟต์อวกาศนานาชาติ
• บทความเรื่อง "ลิฟต์อวกาศ"ในสารานุกรมนิยายวิทยาศาสตร์