Пока крупнейшие космические державы мира соревнуются в подготовке к колонизации планет
Солнечной системы, ученые предложили нестандартный ход покорения околоземного пространства – постройку космического лифта!
Космический лифт: патент выдан
Звучит как фантастика, но, действительно, в последнее время получили широкое развитие проекты подъема на орбиту Земли на обычном лифте. Да что там, на орбиту, в научной среде зреют мысли о создании лифта на Луну. При этом в Канаде космический лифт уже запатентовали и надеются в ближайшем будущем приступить к его воплощению на практике. Ученые этой страны планируют построить вышку высотой двадцать километров на вершину, которой будет ходить скоростной лифт. Двигаясь со скоростью 11 км/час, он будет способен поднимать до 10 тонн груза предназначенного для космических челноков, которые должны будут приземляться на вершину этого необычного сооружения. По мнению авторов проекта в этом случае стоимость доставки грузов на орбитальные станции сократится на 30%. Главный разработчик космического лифта в канадском варианте Брендан Куин считает, что подобную башню можно воздвигнуть за пять лет и пять миллиардов долларов. Существует лишь одна сложность - отсутствие троса необходимой прочности, который пока просто не изобретен.
История легенды
Самое удивительное, что идея космического лифта первым пришла в голову основателю отечественной космонавтики К.Э. Циолковскому в 1895 году. Ученый предполагал, что когда-нибудь космические аппараты будут доставляться на орбиту планеты на грузовом лифте внутри гигантской башни. Это должно было бы быть намного безопасней, дешевле и экологически чище, чем при использовании ракет с жидким топливом. На подобную мысль Циолковского, по его собственным дневниковым записям, подтолкнуло возведение Эйфелевой башни в Париже. Спустя почти сто лет в 1979 году теорию русского ученного поддержал в своем романе «Фонтаны рая» известный писатель-фантаст Артур Кларк. Как это часто бывает с фантастическими произведениями, прототип космического лифта, описанный в романе, оказался практически полностью идентичен разработкам современных ученых. Возникает закономерный вопрос, почему данное техническое чудо пока так и не было реализовано на практике? Все дело в расстоянии. Высота башни, для космического лифта должна составлять, по расчетам ученых не менее 100 000 км. Если же говорить о прочности материалов для постройки башни и тросов, на которых будет перемещаться грузовая площадка, то они должны быть запредельными. Тем не менее, ведущие промышленно развитые страны мира давно соревнуются в проектах создания космического лифта. Правда, японцы обещают испытать собственный вариант космического лифта уже в 2050 году, а российские и американские физики предлагают различные варианты новых соединений, на основе которых можно было бы изготовить сверхпрочный трос.
Космический монорельс
В то же время конструкция, одного из наиболее популярных проектов, которому гораздо больше подошло бы название космического монорельса, чем лифта, достаточно проста. Предполагается, что с поверхности планеты на ее геостационарную орбиту к находящемуся там спутнику будет протянуто несколько линий сверхпрочного троса. По ним на орбиту Земли и обратно будут скользить дистанционно управляемые капсулы. Учитывая, что благодаря вращению планеты и особенностям выбранной геостационарной орбиты спутник будет постоянно находиться над одной и той же точкой поверхности Земли, проект теоретически реализуем. Он снизит стоимость доставки грузов на космическую орбиту планеты в четыре раза, не говоря об огромной пользе для экологии. Впоследствии, после нескольких лет удачной эксплуатации в автоматическом режиме на этом лифте смогут подниматься на орбиту также астронавты.
Взрыв инженерной мысли
Но, несмотря на лежащую, на поверхности коммерческую, эволюционную и экологическую пользу от постройки космического лифта, его оппоненты приводят немало доводов против его создания. Действительно, как протянуть несколько тросов невообразимой длины на земную орбиту, да еще закрепить их на спутнике, движение которого необходимо будет синхронизировать с вращением планеты. Для этого потребуется огромная одновременная работа большого количества космических аппаратов. Примерный вес троса, космического лифта, по оценкам ученых, составит 6300 тонн, а его платформа на орбите планеты должна весить не менее 1900 тонн. В качестве платформы-противовеса авторы проекта космического лифта из разных стран предлагают несколько различных вариантов от скопления отработавших свое спутников, космических кораблей, использовавшихся во время постройки лифта до небольшого астероида, искусственно притянутого на геостационарную орбиту Земли. Не менее сложным, оказалось, закрепить земную часть троса космического лифта, который оставаясь натянутым, должен был бы иметь возможность небольшого дрейфа по поверхности планеты. Оказалось, что самым идеальным вариантом было бы прикрепить земную часть троса к гигантскому танкеру, расположенному вблизи экватора около Галапагосских островов, В этом месте мирового океана практически никогда не бывает сильных штормов, ураганов и тайфунов. Но главной проблемой участники проекта космического лифта единогласно признали отсутствие троса необходимой прочности из гибкого материала устойчивого к воздействию радиации, столкновению с небольшими астероидами и космическим мусором. При этом серьезные проблемы существование космического лифта может создать для искусственных спутников, большое количество которых постоянно находится на земной орбите. Впрочем, несмотря на все приведенные сложности в реализации проекта космического лифта, предложения появляются одно за другим. В 2003 году была опубликована книга Эрика Уэстлинга – «Космические лифты», в которой приводится пример космического лифта для подъема на орбиту грузов до 20 тонн. Спустя десять лет в 2013 году американская частная корпорация IAA предложила проект подъема на орбиту Земли кабинок повышенной прочности. До высоты 40 км они должны были двигаться за счет энергии, подаваемой с Земли, а затем используя солнечные батареи. Японская корпорация Obayashi и вовсе предложила запустить космический лифт к 2050-му году. В этом случае кабина поднимались бы над планетой за счет магнитной подвески, как это происходит на скоростных железных дорогах. Высота лифта в этом случае составит 96 км.
Следующая остановка – Луна!
В то же время как самым удивительным, так и многообещающим выглядит проект запуска лифта на Луну. В случае его реализации станет реальностью колонизация спутника Земли, доставка на его поверхность людей и грузов, а обратно Гелия-3, чья унция на черном рынке составляет несколько миллионов долларов. Кроме того с Луны можно будет доставлять большой перечень редкоземельных металлов, добыча которых на Земле крайне дорога и затруднительна. Даже крепление на Луне второй части тросов лифта намного проще, чем запуск спутника на геостационарную орбиту планеты. Американская компания LiftPort Group в качестве реальности данного проекта создала видеоролик визуализирующий создание лифта Земля-Луна. Предполагается к 2025 году провести испытания уникального технического сооружения. Движение кабины с грузами или людьми будет проходить по лентообразному кабелю. В первые годы эксплуатации лифта, по мнению специалистов компании, он доставит на Луну до 30 человек и множество грузов. В качестве следующего амбициозного проекта руководство компании предполагает создание лифта Земля – Марс. Примечательно, что для безопасной работы космического лифта планируется специально очистить орбиту Земли от комического мусора, в основном представляющего собой отработавшие свое аппараты космической отрасли.
Дмитрий Соколов