Откуда растут тросы.
Пожалуй, не лучшим на сегодня, но самым разумным на тот момент была идея постройки "башни до неба". Именно с Вавилонской башней и эпизодом из "Пятикнижья" сравнивают космический лифт.
Первое прямое упоминание возникло у Константина Циолковского, который назвал свою концепцию "тросом".
Устройство лифта.
Начало элеватор берет от наземной площадки: прочный фундамент с терминалом для отправления и принятия грузов и людей. Оттуда будет протянут трос на высоту в 100.000 - 500.000 км, конец которого будет у противовеса. Главное условие: центр масс должен быть на геостационарной орбите (35 786 км), чтобы трос всегда был натянут перпендикулярно земле. Разогнавшись с помощью электомагнитных сил, подъемник начнет свободно подниматься наверх засчет центробежной силы, что уменьшит затраты энергии. Разогнавшись до первой космической скорости (7,91 км/с), лифт начнет замедляться (так как ускорения в качестве притяжения Земли не будет) и прибудет в место назначения (около противовеса).
Основание можно сделать подвижным для уклона от ветра, а можно установить на 100-км вышку, где и вес конструкции будет меньше и стихийных бедствий не предвидится.
Трос должен быть очень прочным.
На 2019 год нет ни одного материала, способного нести такую нагрузку. Кроме углеродных трубок (которые не покидают пределов лабораторий), которые в теории должны выдерживать растяжение в 120 гигапаскалей (что в 50 раз прочнее и в сотни раз легче стали). В лабораторных условиях удалось создать 195-мкм трубку, способную выдержать нагрузку в 98,9 ГПа, чего еще недостаточно для такой огромной конструкции. Еще одним плюсом углеродной трубки - способность проводить ток, принимая роль контактной шины: провода не понадобятся, что заметно облегчит конструкцию.
Противовесом может послужить огромная станция или захваченный астероид.
Такой лифт можно построить везде: на планете, луне или астероиде (где меньше постоянная G - там легче). Например, на Луне построить лифт можно уже при нынешних технологиях. Он может служить трансфером на другие планеты или планетарные системы. Если протянуть трос на несколько сотен тысяч км и разогнать подъемник с помощью магнитов, можно вообще "выкинуть" его за пределы Солнечной Системы.
Коммерческая выгода.
Элеватор позволит использовать лишь одну ступень ракеты, что снизит стоимость запусков, а значит и стоимость отправки 1 кг груза (по прогнозам, с $40.000 до $25-100). Если вместо противовеса использовать исследовательскую лабораторию, поселение, порт для отправки ракет на другие планеты или космический центр, то он начнет себя быстро окупать. Еще один вариант: космический туризм - дешевая доставка в больших количествах позволит частным компаниям сделать вклад в постройку такого сооружения ради собственной выгоды.
Идет ли разработка сейчас?
Да, и еще как. В теме частные компании, которые разрабатывают тросы и системы подъема. За последние годы виден быстрый скачок в создании таких систем. Кроме частных компаний подключено НАСА и JAXA (Японское Космическое Агенство). Частные корпорации предлагают постройку небольших лифтов высотой 20-100 км, которые облегчили бы запуск ракет и доставку грузов.
Итог.
Космический лифт - уже не часть романа писателей-фантастов. Идея изобретателя прошла огромный путь и теперь о ней говорят в настоящем времени.
Приблизительный срок постройки намечен на 2050-2070 года. Вероятно, мы откроем новую отрасль после ракетостроения.
Ссылки в комментариях.
