Основная проблема освоения космоса на данном этапе заключается в огромной сложности и стоимости запуска грузов на орбиту. Чтобы доставить всего несколько тонн полезного груза, мы используем ракеты-носители. Они требуют долгой разработки, подготовки, транспортировки и много другого. Полет может обойтись в сотню миллионов долларов. Сейчас ведутся работы различными компаниями (в том числе известной SpaseX), но они не позволяют говорить об удешевлении на порядки.
Что это такое?
Есть ли у этой проблемы решение, которое можно использовать в ближайшем, а не отдаленном будущем? Возможно. Расскажем подробнее про космический лифт. По сути, это трос с длиной в тысячи километров, который протянут с поверхности Земли на околоземную орбиту. На другом конце будет располагаться противовес. Скорее всего, это космическая станция или аналогичный объект, занимающийся приемом грузов.
Основное преимущество заключается в серьезном снижении стоимости доставки. Она будет составлять десятки тысяч долларов за тонну. Да, в заголовке сказано только про оплату энергии, но не стоит забывать про амортизацию и прибыль для самой компании.
И что же нам мешает…
Космический лифт выглядит идеальным решением многих наших проблем. Он позволит создавать полноценные производственные комплексы на орбите. С подобными технологиями освоение солнечной системы будет только вопросом времени, как и строительство колоний на других планетах. Сейчас именно тот момент, когда необходимо сказать «но». Все упирается в необходимость создания троса высочайшей прочности и минимальной массы. Существующие материалы не способны удовлетворить предъявляемым требованиям.
Но это не значит, что мы не можем создать материал с подходящими свойствами. Идеальным решением кажутся углеродные нанотрубки. При плотности 1900 килограмм на кубический метр, они обладают феноменальным пределом прочности. Он в 300 раз больше, чем у стали и в 25 превышает углеволокно. Проблема заключается в том, что за пределами лабораторий нужный материал не был получен. Требуются технологии промышленного производства.
Кстати, космический лифт можно построить на Луне с использованием уже имеющихся материалов. Некоторые эксперты считают, что аналогичная ситуация обстоит и с Марсом, но данных недостаточно.
Интересные доработки
Как можно снизить стоимость реализации проекта? Придумано несколько необычных, но весьма действенных модернизаций:
- Создание колонны, которая будет располагаться выше уровня плотной атмосферы. В таком случае, можно будет исключить данный фактор воздействия и сильно снизить нагрузки. Соответственно, в разы уменьшаются расходы и требования к тросу.
- Сделать подвижное основание. Просто размещаем якорь кабеля на поезде, движущимся на скорости 100 м/с. Это позволит вдвое сократить массу троса и обеспечить использование более низкой орбиты.
- Установить систему воздушных шаров для облегчения нагрузки на кабель. Современные стратостаты могут обеспечить поддержку на высоте до 41 километра. Это немного, но дополнительно снизит требования к техническим характеристикам.
Если говорить о стоимости, то сложно заявлять о конкретных цифрах. Помимо производства самого троса, его потребуется доставить на орбиту, а также создать там станцию-противовес. Это потребует десятков, если не сотен полетов сверхтяжелых ракет-носителей.