За 70 лет космических исследований мы научились запускать ракеты в космос, выводить спутники на орбиту Земли, даже запускать людей на Луну. Но задумывались ли вы о цене такого освоения? Земля - самая настоящая гравитационная ловушка. Из неё можно выбраться, только приложив огромную энергию. Все полёты на Луну, Марс, Меркурий, Венеру и другие тела совершались только после того, как спутник (или ракета) выводился на орбиту Земли. А сделать это очень сложно.
Мы не умеем ускорять ракеты ни с помощью электричества, ни с помощью термоядерных двигателей. Только сжигание топлива. И в современных ракетах до 90% места тратится только на хранение топлива!!!
Чтобы вывести Шаттл, двухтысячную многоразовую американскую ракету, в космос, потребовалось топлива на 270 тысяч долларов или на 17 миллионов рублей по современному курсу. Нехило, не так ли?
Проблема ещё в том, что до сих пор ракеты строятся на один раз. Стоимость запуска одного космического корабля колеблется от 10 до 200 миллионов долларов. А теперь представьте, что 95% всего груза на нём - это топливо. Остальные 5% - невообразимо ценный и дорогой груз.
Стоимость доставки одного килограмма полезного груза на орбиту Земли составляет от 10 до 20 тысяч долларов. Поэтому освоение космоса очень и очень дорогое, и не каждая страна (а тем более компания). Что делать? Как колонизировать космос, когда каждая вещь, каждый винтик оборудования обходится в сотни и тысячи долларов?
Есть два способа снизить стоимость доставки:
Первый - многоразовые ракеты. Ракета Falcon 9 компании SpaceX слетала в космос и её первая ступень (главная) вернулась на Землю. За последние два года эта первая ступень побывала в космосе 22 раза и снизила стоимость доставки 1 килограмма до 2 тысяч долларов. В 5 раз. Но это всё равно дорого. Мы всё ещё тратимся на вторую ступень и на топливо.
Второй - космический лифт. Если создать трос и протянуть его от Земли до космической станции (или даже до Луны), то можно уменьшить стоимость доставки до 200-500 долларов. Можно будет реально отправлять посылки космонавтам, при этом не боясь потерять свою зарплату за 5 лет!
Но с лифтом есть несколько проблем:
1. Не из чего строить. Трос от поверхности Земли хотя бы до МКС будет составлять 100 км в длину, а самый крепкий материал, сталь, будет рваться уже при 60. Это если не учитывать его ширину, но тогда стокилометровый трос будет доходить до 10 метров в диаметре, а это просто нереально. Никакой лифт не проедет по такому тросу.
Проблему можно решить с помощью двух веществ. Первая - нанотрубки из графена. Они толщиной в один атом, очень лёгкие и при этом прочные, но мы до сих пор не научились делать их более пары сантиметров. Нам нужен канат длиной в 100 километров, а у нас нет даже метра нанотрубок.
Вторая - алмазные нити, в последнее время на них делается упор в изучении перспективных материалов. Если подтвердятся их уникальная прочность, то трос для лифта можно будет сделать из него.
2. На пути будущего лифта будет очень и очень много проблем. Начиная от птиц и заканчивая спутниками на орбите Земли. И если действующие спутники можно убрать, а птицы научатся облетать лифт, то что делать с космическим мусором, никто не знает. Его придётся убирать, причём у нас даже нет технологий для его уборки.
3. Необходим противовес для того, чтобы трос не унесло ни центробежной силой, ни силой Кориолиса. К концу троса нужно прикрепить довольно массивный объект, и его запуск обойдётся нам в очень круглую сумму.
4. Нужна защита от солнечного ветра. Иначе трос может сильно наклоняться или вовсе порваться.
5. Кабина лифта должна тоже как-то двигаться. И пока мы не научимся передавать электричество по графеновым трубкам, использовать лифт будет бесполезно. Ведь если использовать топливо, можно обойтись и без лифта - мы делаем это сегодня.
Но перспективы у этой технологии огромны. Мы можем протянуть его от Земли на 100 тысяч километров и создать там новую станцию, или даже протянуть его от Земли до Луны (т.к. наш спутник всегда повёрнут к нам одной стороной). Можно будет летать до Луны всего за пару дней, а то и часов, и при этом стоимость "переездов" будет копеечная. Если с помощью ракет по прогнозам учёных к концу века стоимость полёта будет составлять 100-200 тысяч долларов, то с космическим лифтом - менее 20 тысяч. Многие люди смогут себе это позволить :)
Когда будет построен космический лифт?
Ещё 5 лет назад мы считали, что он будет построен не раньше 2080 года. Но в сентябре 2018 года японские учёные совершили невозможное. Нет, они не построили уже готовый лифт, но они провели испытание его прототипа, натянув 10-метровый трос между двумя спутниками и поместив кабину на тросе. Результатов миссии ещё нет, но они выглядят многообещающими. Возможно, уже к 2030-2040 годам мы сможем прокатиться по этому лифту :)
Понравилась статья? Ставь палец вверх и подписывайся на мой канал - там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое. Читай меня в телеграме (Будни Учёного 2.0) и в Яндекс.Дзене (Мир науки)!