С Холодным приёмом подписчики и гости канала. В одной из старых статей я рассказывал о разных астрокосмических сооружениях, одним из которых являлся космический лифт. И в этой статье хотелось бы рассмотреть по подробнее это возможное чудо научной и инженерной мыли.
Статья будет носить научно-познавательный характер и что не характерно для моего холодного канала, будет содержать всего один пример из фильмов.
Прошлые статьи
- Чужой и библейские отсылки во франшизе о ксеноморфах
- Версии происхождения Чужого до Прометея и после
- Короткометражки дополняющие фильм Прометей (2012)
- Межзвёздные перемещения в фантастических фильмах
- Реализация космических сооружений в фантастических фильмах Часть 1
- Реализация космических сооружений в фантастических фильмах Часть 2
- Сколько лететь от Земли до самой близкой звёздной системы, примеры из фильмов
Допустим, в будущем люди смогли бы построить космический лифт (или вариант комического крюка), смогли адаптировать это сооружение для доставки грузов на орбиту и при желании перебрасывать туда даже космонавтов и учёных. Но, как и любого проекта, здесь есть свои сложности и риски.
История и Теория
Космический лифт, это концепция гипотетического инженерного сооружения для безракетного запуска грузов в космос. Данная конструкция основана на применении троса, протянутого от поверхности планеты к орбитальной станции, находящейся на геостационарной орбите Земли. Впервые подобную мысль высказал Константин Циолковский ещё в 1895 году, детальную разработку идея получила в трудах советского инженера, Юрия Арцутанова.
Юрий Арцутанов в 1960 году написал статью «В Космос — на электровозе», где обсудил концепцию космического лифта как экономически выгодного, безопасного и удобного способа доступа к орбите для облегчения освоения космоса.
Трос удерживается одним концом на поверхности планеты (Земли), а другим — в неподвижной относительно планеты точке выше геостационарной орбиты. По тросу поднимается подъёмник, несущий полезный груз. Трос должен быть изготовлен из материала с чрезвычайно высоким отношением предела прочности к удельной плотности. Углеродные нанотрубки должны, согласно теории, иметь прочность на растяжение гораздо выше, чем требуется для космического лифта. В эксперименте учёных из университета Южной Калифорнии (США) однослойные углеродные нанотрубки продемонстрировали удельную прочность, в 117 раз превышающую показатели стали и в 30 раз — кевлар. Удалось выйти на показатель в 98,9 ГПа, максимальное значение длины нанотрубки составило 195 мкм.
Космический лифт должен выдерживать по крайней мере свой вес, весьма немалый из-за длины троса. Утолщение с одной стороны повышает прочность троса, с другой — прибавляет его вес, а, следовательно, и требуемую прочность. Нагрузка на него будет различаться в разных местах: в одних случаях участок троса должен выдерживать вес сегментов, находящихся ниже, в других — выдерживать центробежную силу, удерживающую верхние части троса на орбите. Для удовлетворения этому условию и для достижения оптимальности троса в каждой его точке толщина его будет непостоянной.
Экономический аспект
Безусловно, любое строительство столь грандиозного сооружения должна быть обусловлена не только научно-техническими достижениями, но и экономической целесообразностью. Предположительно, космический лифт позволит намного снизить затраты на посылку грузов в космос. Строительство космических лифтов обойдётся дорого, но их операционные расходы невелики, поэтому их разумнее всего использовать в течение длительного времени для очень больших объёмов груза. В настоящее время рынок запуска грузов недостаточно велик, чтобы оправдать строительство лифта, но резкое уменьшение цены должно привести к расширению рынка. Пока ещё нет ответа на вопрос, вернёт ли космический лифт вложенные в него интеллектуальные и материальные затраты или лучше будет направить их в дальнейшее развитие ракетной техники.
Космический лифт можно строить и на других планетах. Причём чем меньше сила тяжести на планете и чем быстрее она вращается, тем легче осуществить строительство.
На Марсе построить космический лифт можно даже с помощью существующих материалов, дешево и сердито. Однако, помехой для марсианского космического лифта могут стать Фобос и Деймос (Фобос находится ниже, а Деймос — несколько выше стационарной орбиты). Теоретически можно использовать один из этих спутников в качестве противовеса, однако изменение орбиты таких тяжёлых объектов потребует огромных затрат энергии.
На Венере и Меркурии сооружение лифта невозможно из-за их крайне медленного вращения (теоретический радиус стационарной орбиты намного превышает их сферу тяготения). Легче всего и экономнее будет построить космический лифт на астероиде.
Космическая плеть
А теперь представьте космический лифт, созданный из углеродных нанотрубок, его возможности и, как ни странно, опасность планетарного масштаба которую он может представлять. Да всё верно, это сооружение человечества может обернуться грандиозной катастрофой.
Представьте, что на конце космического лифта, находится станция, научная или другого рода. Станция снабжена системами стабилизаторов, для дополнительного удержания равновесия конструкции. А теперь представьте, что стабилизаторы, были включены на полную мощность в направлении от Земли. Нагрузка на трос, начнёт увеличиваться и при росте натяжения от 15% до 25% (опять же крайне условно) произойдёт разрыв в районе центра масс Земля-Станция. В результате, трос космического лифта с огромной силой упадёт на поверхность планеты.
Подобная катастрофа не часто описывается в фантастике и даже не имеет чёткого определения (космическая плеть, лично мне, как автору статьи больше всего нравиться), однако теоритически имеет место быть. Как минимум наиболее близкое визуальное описание встречается комиксе Железный Человек том 5 №18. Там увеличение давления на волокна лифтов, спровоцировало разрыв в верхней точке и последующий удар троса огромной силы, при этом стоит учитывать невероятный коэффициент упругости и эластичности (из за наличия в составе тросов инопланетных металлов), что превратило трос в аналог хлыста.
Так же столкновение тросов, аналога космического лифта, можно было увидеть в фильма Трансформеры: Последний Рыцарь (2017), где планета Кибертрон была соединена сверхпрочными планетарными тросами. Удары этих тросов носили грандиозные разрушения.
Разрушения безусловно будут зависеть от как от толщины троса, так и от его веса, что в свою очередь влияет на силу удара о Землю. Удар троса, даже относительно средней толщины конструкции, будет сопровождаться колоссальным расколом земной коры вдоль места удара. Начнутся масштабные извержения вулканов в километрах от места удара троса. В добавок к пеплу и дыму от вулканов, добавьте пыль, песок и прочие мелкие частицы, которые заполонят атмосферу планеты. Подобную катастрофу можно легко сравнить падением метеорита.
Подводя итог, могу сказать что люди ещё далеки в плане технологий, от того, чтобы создать, космический лифт, он так и остаётся лишь фантазией писателей и самых смелых учёных, и учитывая все риски и колоссальные средства которые будут вложены в этот проект, возможно, будет даже лучше если его не построят.
#фильмы #фантастика #наука #космос #лифт
На этом я заканчиваю статью. А если у вас появились вопросы или вы знаете что добавить по статье, то пишите комментарии. Так же не забывайте ставить пальцы вверх и всего холодного.
Спасибо за внимание