Стало відомо, коли з’явиться космічний ліфт і чи можливо взагалі його створити
Запуски ракет у космос асоціюються із втратою дорогих вузлів, компонентів та обладнання, спалюванням значних об’ємів палива, аварійними ризиками. Обійтися без них сучасна космонавтика поки не в змозі, але альтернатива в цьому випадку є. Йдеться, хоч би яким дивним це не здалося, про ліфт. Деякі експерти всерйоз вважають, що подібна конструкція цілком може використовуватися для доставки на орбіту людей і малорозмірних вантажів.
За попередніми оцінками, експлуатація ліфта в змальованій іпостасі буде безпечнішою, надійнішою і набагато дешевшою порівняно зі звичними ракетними запусками. Вартість доставки на орбіту кілограма корисного навантаження на Falcon 9 від компанії SpaceX обходиться приблизно в 7500 доларів. Космічний ліфт здатний знизити ціну на 95%. Концепція даного пристрою з’явилася давним-давно, ще в 1895 році. Її сформулював Костянтин Ціолковський, натхненний відвідуванням Ейфелевої вежі. У його уявленні це була монолітна споруда заввишки тисячі кілометрів, але навіть сьогодні науці невідомий матеріал, з якого можна побудувати щось подібне.
Космічний ліфт у поданні художника. Фото взято із сайту space.com
На щастя, закони фізики дозволяють використати альтернативну конструкцію космічного ліфта. Увімкніть уяву і уявіть, що ви катаєтесь на дуже швидкій каруселі і тримаєте в руках мотузку з досить важким каменем на кінці. Поки атракціон обертається, сполучна нитка і вантаж під дією відцентрової сили являтимуть собою пряму лінію. Вам навіть доведеться докласти зусиль, щоб не випустити їх із рук. Якщо замінити карусель планетою Земля, мотузку дуже довгим тросом, а камінь противагою, ми отримаємо космічний ліфт.
Щоб ця система почала працювати, противагу потрібно відправити на досить велику відстань від Землі – тільки в цьому випадку відцентрова сила, що генерується обертанням планети, виявиться більшою за гравітаційне тяжіння. Підраховано, що ці сили врівноважуються на висоті приблизно 36 000 кілометрів. Об’єкти, закинуті до цього порогу, перебувають на геостаціонарній орбіті, тобто обертаються з тією ж швидкістю, що й планета. Це означає, що вони перебувають над однією і тієї ж точкою поверхні Землі.
Фото взято із сайту ted.com
Противагою може стати будь-що, навіть, припустимо, захоплений астероїд. Трос, що тягнеться від нього, потрібно опустити на поверхню планети і зафіксувати на чомусь на зразок базової станції. Останню потрібно розташувати поблизу екватора, щоб скористатися відцентровим прискоренням максимально. Якщо інженерам вдасться обладнати нижню частину ліфта на плавучій океанській платформі, всю описану систему можна буде спокійно переміщати у просторі. Це дозволить, зокрема, ухилятися від ураганів на Землі та космічного сміття на орбіті.
Вантаж на орбіту буде підніматися всередині кабіни, що рухається кабелем. Робота цього пристрою потребує величезної кількості електроенергії, яку теоретично можуть надати сонячні батареї або ядерні силові установки. Згідно з наявними розрахунками, доставка вантажів на геостаціонарну орбіту займатиме близько 8 діб. Якщо «кабіні ліфта» вдасться забезпечити гідний рівень радіаційного захисту, підійматись таким пристроєм зможуть і люди.
Наведений вище опис малює дуже райдужні перспективи, проте реалізація проекту пов’язана з величезними труднощами практичного характеру. Основною проблемою є отримання досить міцного кабелю. Його матеріал повинен володіти воістину неймовірними фізичними властивостями, щоб витримати як власну вагу, так і натяг на противагу, що знаходиться на геостаціонарній орбіті.
Найімовірніше, через те, що напруга і сила тяжіння відрізнятимуться залежно від висоти над поверхнею Землі, міцність та товщина кабелю також будуть неоднаковими по всій довжині.
Трос для космічного ліфта з вуглецевих нанотрубок у поданні художника. Фото взято із сайту quora.com
Втім, деякі експерти припускають, що зазначену нішу можуть зайняти вуглецеві нанотрубки та алмазні наноніти. Розробка цих перспективних матеріалів сьогодні йде повним ходом, і вони досить міцні та легкі, щоб дотягнутися до геостаціонарної орбіти та утримати там гіпотетичний астероїд.
Зазначимо, що побудувати космічний ліфт було б набагато простіше на небесних тілах із слабкішою гравітацією. Так, наприклад, на Марсі або Місяці його можна було б спорудити, використовуючи матеріали, що вже є в розпорядженні науки. Зацікавлена сторона, яка побудує його, отримає величезні можливості у справі освоєння навколоземного простору та зароблятиме колосальні гроші. Саме тому роботи у рамках цієї концепції ведуться одразу у кількох країнах світу. Повідомлялося, зокрема, що китайські та японські компанії планують розпочати експлуатацію космічних ліфтів до 2050 року.