В конце XIX века возникла довольно необычная идея — создать космический лифт.. Предложил её, кстати, русский учёный Константин Циолковский. Понятно, что эта идея тогда была фантастикой (до запусков тех же спутников оставалось полвека). Но сейчас учёные хотя бы примерно понимают, как её реализовать.
А зачем он вообще нужен, если есть ракеты? Как минимум для того, чтобы отправлять на нём грузы на орбиту. Это было бы намного выгоднее, чем ракетами. Например, сегодня стоимость доставки 1 килограмма груза на МКС составляет примерно $20000. А на космическом лифте доставка килограмма груза обходилась бы примерно в 100 раз дешевле. И тут возникает другой вопрос: если понятно, как его сделать, и если это такая выгодная штуковина, почему до сих пор его никто не создал?
Нужно начать с того, что вообще представляет собой такое устройство. От Земли по тросу движется подъемник ("кабина лифта" простыми словами) в сторону геостационарной орбиты (высота около 36000 километров), где обычно находятся спутники. Для обеспечения натяжения троса используется противовес, который располагается ещё выше. В теории это относительно простая по смыслу конструкция (всё-таки не адронный коллайдер), но создать её на практике крайне сложно.
Во-первых, трос. Он должен быть очень крепким. Ему нужно выдерживать подъемник, груз и собственный вес, а его длина больше 100 тысяч километров с учётом противовеса с обратной стороны. Учёные подсчитали, что прочность такого троса должна быть хотя бы 65 гигапаскалей (ГПа). На практике она должна быть ещё выше, чтобы был запас прочности. Какие же материалы необходимы для этого? Не подойдёт даже сверхпрочная сталь, прочность которой составляет 5 ГПа.
Нужны углеродные нанотрубки. Их прочность в лабораторных условиях составляет 100 ГПа. Казалось бы, отличный показатель, но пока человечество не достигло такого уровня развития, чтобы производить нанотрубки в промышленных масштабах. Также нужно учитывать, что прочности в лаборатории и при растяжении не одно и то же. На практике будут возникать перегрузки и не совсем понятно, как менять порвавшиеся углеродные нанотрубки. Конечно, можно просто заменять тросы, но для этого придётся производить их в большом количестве, что а) дорого, б) нереально при нынешнем технологическом развитии.
Во-вторых, противовес. Специалисты предлагают два варианта: или использовать тяжёлый объект, или удлинить трос настолько, чтобы он приобрел необходимую тяжесть. Оба предложения выглядят сомнительными. В первом случае придётся использовать что-то типа астероида. Во втором случае придётся сделать "всего лишь" огромный (на 150 тысяч километров трос !). И тут мы снова упираемся в проблемы, связанные с прочностью троса.
Также существуют различные варианты, связанные с местом, с которого будет стартовать подъемник. Если это будет стационарный объект, найти площадку — не проблема. Но и подвижное место имеет свои преимущества. Например, им можно маневрировать, чтобы уклоняться от плохой погоды.
Некоторые специалисты ставят под сомнение вообще целесообразность создания космического лифта. Ведь есть относительно надёжные ракеты, которые зарекомендовали себя с положительной стороны на протяжении уже более полувека. Илон Маск говорит, что в перспективе полёты на многоразовых ракетах станут настолько дешёвыми, что стоимость доставки грузов как раз и составит несколько сотен долларов. Словам Маска, конечно, сильно доверять не стоит, так как он любит обещать то, что реализовать на практике сложно. По крайней мере, в целом, это одна из альтернатив.
И всё же у сторонников космического лифта есть серьёзный аргумент. Подъемник може достигать скорости, которая позволит ему покидать пределы гравитации Земли. Значит, так можно будет доставлять грузы на разные объекты (например, на Марс), просто направляя трос в нужную сторону. Звучит довольно заманчиво. Но опять же, это только теория. Получит ли эта идея какое-то практическое воплощение или так и останется теоретической возможностью, покажут ближайшие десятилетия. А как вам такой вариант?
Читай в Телеграме, подписывайся на МАХ, а ниже ещё несколько статей по теме: