Каждый раз, когда с Земли на ее орбиту выводится очередной спутник, расходуется огромное количество топлива, энергии и денег на то, чтобы на ракетоносителе оторвать их от поверхности планеты и доставить в космическое пространство. А как бы было прекрасно зайти в огромный лифт, нажать кнопку «Космос» и через пару минут там и оказаться… И это не фантазии, а новый амбициозный космический проект.
Космическая трасса
Дело в том, что при запуске чего-либо в космос тратятся не просто огромные деньги. Порой этот процесс становится весьма разорительным, особенно в части преодоления ракетой земного притяжения. В связи с этим еще в 1895 году Константин Циолковский, разглядывая только что построенную Эйфелеву башню, невольно начал прикидывать, насколько реально построить такую же, но достающую до геостационарной орбиты.
По ней очень было бы удобно доставлять грузы прямо в космос. Создание такой конструкции на самом-то деле совершенно не противоречит законам физики, нужно лишь обладать материалами и технологиями. Интересно, что в 1960 году в СССР пытались реально подойти к попытке построить космический лифт. Тогда речь шла об орбитальной станции, которая скорее была бы похожа на орбитальный город со взлетно-посадочными устройствами для ракет, складами горючего, мастерскими, гелиоэлектростанциями, обсерваториями и оранжереями.
И все это для того, чтобы запускать ракеты именно с орбиты. Так бы они моментально приобретали нужную вторую космическую скорость и отправлялись в нужном направлении. Грузы и людей доставлять планировалось по трассе, вертикально тянущейся на 50-60 тысяч километров вверх. Она бы состояла из наземной несущей части с переменной, увеличивающей толщину на пути к геосинхронной орбите, и противовесом, начинающимся где-то на 42-тысячном километре, уравновешивающим силу тяготения собственной центробежной силой. По этой трассе должны были быть проложены железнодорожные пути на магнитной подушке. Поезд, следующий по ним, должен был постепенно разогнаться до первой космической скорости.
Нанотрубки и космопорт
Если же космический лифт планировать в виде башни, то сила тяготения будет воздействовать на ее секции противоположным образом. То есть нижняя часть башни будет стремиться упасть, а верхняя – улететь. Для того чтобы конструкция в целом была более стабильной, ее центр массы должен находиться гораздо выше геостационарной орбиты, где действующее на лифт земное притяжение будет наибольшим. Выше его уже не будет, так что и космопорт дальнего следования разумно размещать именно там.
❗В связи участившимися случаями ограничения наших каналов и непрозрачностью контентной политики Дзена, мы занялись поиском альтернативных площадок для переноса публикаций. Вероятнее всего, такой площадкой станет приложение SFERA. Мы уже перенесли туда канал про Космос . А скоро в SFERA появится возможность добавлять длинные посты. В дальнейшем будет создан и сервис для статей.
Скачать мобильное приложение SFERA:
Далее, важно, чтобы ствол конструкции космического лифта был неподвижен относительно Земли (относительно всего того, что уже находится в космосе, он будет вращаться вместе с ней, разумеется). Подвижными будут только подъемники-вагоны, синхронно двигаясь в противоположных направлениях, уравновешивая друг друга. Эту идею пару лет назад предложили китайские ученые. Такие вагоны будут двигаться в одну сторону максимум несколько дней, а в идеале – всего несколько часов. Такие подъемники горючего с собою не несут.
Во-первых, оно понадобилось бы в таком же объеме, как и при обычном выводе ракеты на орбиту, во-вторых, при выгорании топлива менялась бы масса всего подъемника. Это дестабилизировало бы систему в целом. В современных реалиях более логичен механизм на солнечных батареях, а более реалистичным представляется механизм из наиболее прочных углеродных нанотрубок. Углеродные структуры могут выступать и фотоэлектрическими элементами. Таким образом, космический лифт можно полностью из них собрать: как несущую конструкцию, так и энергетическое оснащение.
В России рассчитали прочность одностенных углеродных нанотрубок. Этот коэффициент составил от 40 Гпа до 100 Гпа (то есть на каждый 1 мм квадратный можно смело нагрузить 10 тонн). На практике в 2019 году для углеродных трубок достигли значения в 28 Гпа. Однако, не все так оптимистично, ведь эти нанотрубки не умеют пока делать длиннее нескольких метров.
Лунный трос
В 2017 году в Пенсильванском университете создали другую, альтернативную углеродную структуру – сверхтонкие алмазные волокна. Команда ученых под руководством Джона Баддинга сжала под давлением 200 тысяч атмосфер молекулы бензола. В итоге углеродные атомы выстроились в терраэдр – кристаллическую решетку чрезвычайной прочности. Хотя с физической точки зрения неважно, насколько прочны трубки. Если даже и наростить их длиной до геостационарной орбиты, они рухнут под собственным весом.
В 2019 году Зефир Пенуар и Эмили Сэндфорд предложили самое революционное на данный момент решение: не возвести космический лифт с Земли, а свесить его с Луны. Для этого на спутнике нужно для начала построить базу, где будет крепиться тонкий углеволоконный трос. К Земле он должен тянуться через одну из точек Лагранжа (в них не действует сила гравитации). Это дало бы много преимуществ: от обустройства постоянной колонии на пути от Земли до Луны до регулярных лунных экспедиций и освоения суперземель. В этом случае орбитальный противовес-стабилизатор можно будет построить прямо из космического мусора и отработавших свое спутников. Для укрепления можно было бы использовать металлы небольшого астероида (в отсутствии гравитации его легко было бы пришвартовать к станции).
Как бы то ни было, на сегодняшний день космический лифт остается технически нереализуемым. Даже Илон Маск отказывается давать комментарии на эту тему. Ведь даже в теории остается неразрешенным целый ряд проблем. Несмотря на то, что самыми прочными в перспективе выглядят углеволокна, они не просто очень горючи. Так что нужно найти какой-то более безопасный материал.
Но есть еще и космический мусор, который будет активно летать вокруг лифта, и наверняка в него попадать. Несмотря на очевидную фантастичность идеи космического лифта, Япония заявила, что решит все проблемы и возведет его к 2050 году. Китай же собирается опередить их в этом на пять лет. Главное, чтобы все их усилия не закончились падением космического троса на Землю. Иначе он начнет наматываться на нее, словно праща, разрушая все вокруг.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также: