С самого начала космической эры более шестидесяти лет назад существовал только один способ добраться до Луны и обратно: ракеты. Но пара отважных ученых утверждает, что теперь мы сможем перевозить людей и грузы между Землей и Луной с помощью своего рода высокотехнологичного лифта, который может быть построен на основе уже имеющихся сил и средств. Этот альтернативный способ транспортировки, по их утверждениям, окажется гораздо сподручнее и дешевле, чем полеты на ракетах.
Авторы исследования Зефер Пенойр и Эмили Сэндфорд, ученые из Кембриджского и Колумбийского университетов, называют свою концепцию лунного космического лифта Spaceline (с оригинальной работой на arXiv.org можно ознакомиться по ссылке).
Его центральным элементом является кабель, который будет прикреплен к Луне и протянется более чем на 300 000 километров до точки над поверхностью Земли — возможно, в районе геостационарной орбиты (около 40 тыс. километров над уровнем моря). При этом трос лунного космического лифта не может быть закреплен на поверхности Земли, поскольку вращение нашей планеты вокруг своей оси препятствует этому.
- ➤ Однако с Луной дело обстоит проще: наша естественная спутница всегда обращена только одной стороной к Земле, независимо от того, в какой фазе она находится. Поэтому риск обрыва закрепленного кабеля в этом случае исключен (в теории).
Как поясняется в документе, простейшая версия кабеля Spaceline может быть чуть толще грифеля карандаша и полностью весить около 40 тонн — в пределах грузоподъемности ракет Роскосмоса или SpaceX следующего поколения. Его можно сделать из кевлара или других существующих материалов, а не из экзотических и сложных в производстве материалов на основе углерода.
По всем расчетам конструкция способна выдерживать рабочие нагрузки, поскольку между Землей и Луной в космосе существуют Лагранжевы области — гравитационные колодцы, которые будут смягчать натяжение кабеля. Подробнее об этом мы поговорим чуть ниже.
Будущие космические путешественники для начала используют космический корабль, чтобы лететь с Земли к концу свисающего кабеля, натянутого земной гравитацией, а затем пересядут на роботизированные транспортные средства на солнечных батареях, которые поднимутся по кабелю на Луну. Путешествие может занять дни или недели. А обратный путь ещё проще: конец "канатной дороги" со стороны Луны будет закреплен практически у ног, на поверхности.
Технология строительства
Но давайте немного поговорим о том, каким способом лунный космический лифт может быть построен. Где будет начальная точка строительства?
Выше я упоминал, что между Землей и Луной существуют "хитрые области", в которых трос лунного лифта будет чувствовать себя легко и вольготно. Речь идет о точке Лагранжа L1.
Точка L1 - это такая область пространства между двумя массивными телами, в которой силы их взаимного притяжения уравновешены и компенсируют друг друга.
У пары Земля-Луна имеется своя точка L1, и прямо через неё будет идти прокладка нашего гипотетического лифтового кабеля. А точнее сказать — из неё, сразу в оба направления (см. GIF-анимацию ниже).
Поскольку Земля намного тяжелее Луны, эта точка на самом деле будет ближе к Луне. А теперь давайте проведем мысленный эксперимент и представим, что мы зависаем в L1 на космическом корабле (помните: это означает, что гравитационные силы, которые мы чувствуем от Земли и Луны, уравновешены). Теперь представим, что в нашем космическом корабле у нас есть катушка с кабелем.
Если мы возьмем два конца этого троса и начнем очень осторожно протягивать один конец к Земле, а другой конец к Луне, то так мы сможем поддерживать этот гравитационный баланс, с которого мы начали. Все это время мы продолжаем без особых усилий удерживать себя в точке L1, пока разматываем трос в обоих направлениях.
В конце концов, "лунный" конец коснется Луны, и тогда мы сможем закрепить его на поверхности. Мы знаем, что точка привязки не испытывает большой нагрузки, потому что баланс сил, который мы построили в начале, все еще сохраняется. Другой же конец будет свободно парить в космосе.
Теперь, когда мы установили якорь на стороне Луны, мы можем продолжать протягивать кабель к Земле сколько угодно долго пока не доберемся до точки, где гравитационная сила Земли достаточно сильна, чтобы оборвать кабель или сломать якорь.
Или, в качестве альтернативы, мы можем дойти до уровня геостационарной орбиты, которая заполнена спутниками, и которые мы не хотим беспокоить. Таким образом, мы скорее всего остановились бы в точке в 40 000 км над поверхностью Земли. К этому концу троса будут прибывать транспортные корабли, чтобы затем передать пассажиров и грузы на лифт, который доставит все ценное на Луну.
Луна станет ближе
Идея состоит в том, что, как только лифт будет установлен, он сделает путешествие между Землей и Луной намного более эффективным, потому что больше не нужно тратить огромное количество ракетного топлива, чтобы долететь до нашего естественного спутника. Необходимо лишь израсходовать некоторое (намного меньшее) количество горючего, чтобы добраться до конца лифта со стороны Земли.
По подсчетам Пенойр и Сэндфорд, это снизит чистую стоимость топлива при путешествии от Земли к Луне примерно на 2/3, что довольно существенно.
«Меня шокирует, насколько дешевым этот лифт может быть», — говорит соавтор исследования Пенойр, из Кембриджского университета, добавляя, что решение потратить 1 миллиард долларов на строительство такого лифта, может зависеть от прихоти одного конкретного человека.
«Один мотивированный миллиардер, и вы получаете транспортную связь с Луной на грани фантастики!».
Понравился материал? Поставьте "палец вверх" и подпишитесь на канал. До новых встреч!
