Хотя и ведутся активные исследования, и некоторые компоненты уже существуют. Но давайте разберем по пунктам почему все же построить космический лифт на данный момент невозможно.
Основные непреодолимые (на данный момент) препятствия:
1. Материал для троса (каната) — главная проблема.
- Требования: Трос должен быть невероятно прочным и легким. Его "удельная прочность" (прочность на разрыв по отношению к плотности) должна быть на порядки выше, чем у лучшей стали. Он должен выдерживать чудовищные нагрузки: собственный вес на длине 35 786 км (до геостационарной орбиты), вес подъемника, центробежную силу, гравитацию.
- Кандидаты: Единственный реалистичный кандидат — углеродные нанотрубки (УНТ) в макроскопическом виде. Теоретически они имеют достаточную прочность.
- Проблема: Мы пока не умеем производить бездефектные УНТ длиной больше нескольких сантиметров. Массовое производство километровых, а тем более десятков тысяч километров идеально сплетенных УНТ-нитей — это научная фантастика. Любой дефект в такой длинной структуре привел бы к катастрофическому разрыву.
2. Защита от космических угроз.
- Микрометеориты и космический мусор: Трос будет огромной мишенью. Столкновение с небольшим объектом на огромной скорости может его перебить. Не существует технологии для активной защиты такой протяженной структуры или для ее мгновенного "заживления".
- Космическая погода: Солнечные бури, радиационные пояса Земли будут разрушительно действовать на материал троса и электронику подъемника.
3. Динамические нагрузки и стабильность.
- Трос — это не статичный канат. На него будут действовать колоссальные колебания из-за гравитационного влияния Луны и Солнца, атмосферных возмущений в нижней части, перемещения подъемников. Контролировать эти колебания — нерешенная инженерная задача.
- Нужна система якорей и противовесов (за геостационарной орбитой), масса которой сравнима с массой астероида.
Что возможно уже сейчас или в ближайшем будущем?
1. Концепции и прототипы. Проводятся эксперименты по спуску тросов с орбиты, моделированию динамики. NASA и другие агентства финансируют исследовательские конкурсы.
2. Роботизированные подъемники. Технологии для автономных роботов, которые могли бы карабкаться по тросу, существуют (хотя и не в космическом исполнении).
3. Лазерная передача энергии. Один из вариантов — передача энергии подъемнику с помощью лазеров с Земли. Такие технологии испытываются в лабораториях.
4. Частичные решения: Рассматриваются концепции "космического моста" (не до Земли, а до верхних слоев атмосферы) или "орбитального кольца", но они еще более футуристичны.
Почему эта идея так привлекательна?
Если бы лифт построили, он кардинально изменил бы космонавтику:
- Стоимость вывода груза упала бы с ~$10 000 за кг (ракета Falcon 9) до, теоретически, ~$100-200 за кг.
- Безопасность и регулярность: Запуски стали бы похожи на грузовые перевозки, а не на рискованные пиротехнические шоу.
- Возможность строить в космосе: Стало бы экономически выгодно строить большие станции, корабли для дальних миссий, солнечные электростанции на орбите.
Итог: Космический лифт — это прорывная, но не реализуемая сегодня концепция. Его строительство станет возможным только после создания нового поколения материалов (прежде всего, макроскопических углеродных нанотрубок) и решения сложнейших инженерных задач по стабилизации и защите.
Наиболее оптимистичные прогнозы (при условии целенаправленного финансирования и успехов в материаловедении) называют сроки не ранее середины-конца XXI века. Пессимисты считают, что непреодолимые практические трудности не позволят построить его никогда.