Космический лифт 2019

Космический лифт 2019
Космический лифт

Космический лифт — для чего он нужен?

Сегодня вся космонавтика построена на использовании ракет, которые за счет мощных двигателей преодолевают силу тяжести планеты и выводят на ее орбиту спутники. При этом тратится очень много топлива, а сами ракеты являются по большей части одноразовыми. По этой причине стоимость доставки грузов в космос на сегодня просто огромна – более 4000 долларов за каждый килограмм. Ученые предложили много идей, как снизить эту сумму, и одно из самых интересных решений – это космический лифт.


Впервые данный проект был предложен ещё Циолковским в XIX веке, более детально его концепцию развили Юрий Арцутанов и Павел Бурков. Суть космического лифта заключается в том, что на геостационарной орбите, то есть на расстоянии 36 тысяч километров от Земли, должна располагаться платформа, которая соединяется с планетой с помощью троса. По нему вверх и вниз передвигается кабина, которая и доставляет грузы в космос. Расчеты показывают, что с помощью данной технологии стоимость вывода объектов в космос снизится до 220 долларов за килограмм, а за один год лифт сможет доставить около 2 тысяч тонн материалов. Стоимость проекта, по разным оценкам, варьируется от 6,2 до 40 миллиардов долларов. Однако надо учитывать, что на сегодня у нашей цивилизации просто нет достаточно развитых технологий для его реализации.

Углеродные нанотрубки — какова их прочность?

Основная проблема заключается в том, что материал троса должен быть очень прочным и при этом достаточно легким. Основная масса конструкции приходится именно на сам трос, поэтому, чем выше его плотность, тем большую прочность он должен иметь. Даже самые качественные стали имеют предел прочности при растяжении не более 5ГПа, а их плотность равна 7,85 г/куб. см. Но минимальная прочность материала должна быть не меньше 65 ГПа!

Единственный вариант, которые могут предложить ученые – это использование нанотрубок. Они представляют собой углерод, чьи атомы образуют правильную кристаллическую структуру, не содержащую дефектов. Теория показывает, что прочность нанотрубки может превышать 120 ГПа, однако на практике таких показателей достичь не удалось. Плотность же этого материала составляет всего 1,9 г/куб. см. Ученым из Калифорнии удалось получить трубку, которая при испытании продемонстрировала прочность в 98,9 ГПа. Однако ее длина составила всего 195 микрометров.

Расчеты показывают, что оптимальная конструкция троса должна предполагать изменение толщины троса в зависимости от его высоты. У Земли он наиболее узок, а потом постепенно расширяется.

Физики предложили способы, которые позволяют снизить требования к прочности троса. Во-первых, можно поднять повыше основание лифта, например, построив башню высотой в десятки километров.

При этом удастся избежать проблем с непогодой. Также есть смысл сделать основание подвижным, например, расположив его на высокоскоростном поезде. Ещё одна идея – разгрузить конструкцию с помощью воздушных шаров, которые поддерживают трос. Однако на сегодня максимальная высота, на которую удавалось запустить шары, составляет примерно 40 километров.

Существует идея, что можно продлить трос ещё дальше, за пределы геостационарной орбиты. В этом случае можно будет запускать в космос объекты, которые смогут преодолеть силу притяжения Солнца и покинуть Солнечную систему.

Так как прочность современных материалов не позволяет пока что построить лифт, предлагается иной вариант – использование магнитного поля Земли. В этом случае кабина будет левитировать по линии, связывающей магнитные полюса планеты.

В отдаленном будущем можно будет использовать космический лифт при освоении других планет, в частности, Марса. А вот Венера и Меркурий непригодны для этого, так как они слишком медленно вращаются. Существует вариант и строительства лифта между Землей и Луной, что упростит колонизацию естественного спутника Земли.

В теории идея космического лифта прекрасна, а как обстоят дела с ее реализацией? NASA с 2005 года финансирует исследования в этом направлении. В частности, проводится конкурс, в котором инженеры предлагают свои варианты троса и подъемника. Пока что наибольший прогресс демонстрирует фирма Liftport Group. Их подъемник уже смог подняться на 470 метров по вертикальному тросу, привязанному к вертолету. Компания говорит, что экспериментальный лифт можно построить на Луне, при этом для этого потребуется 8 лет.

Ещё одна компания, занимающаяся космическим лифтом – LazerMotive. Их подъемник способен развивать скорость в 4 м/с. Для передачи энергии в кабину лифта компания предлагает использовать специальный лазер.

Среди технологически развитых государств наибольший интерес к проекту проявляет Япония. Она уже проводит испытания прототипа троса в космосе. Для этого в 2018 году были запущены два маленьких спутника. Они соединены друг с другом десятиметровым тросом, по которому перемещается кабина высотой в 6 сантиметров.

Пока что космический лифт остается сооружением из области научной фантастики. Однако, если человечеству удастся добиться революционного прогресса в нанотехнологиях, то уже в XXI веке космический лифт может стать реальностью.


Комментарий появится на сайте только после проверки модератором!

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *