Вчені шукають нові шляхи в космос.

Чим більше часу проходить від запуску першого супутника і польоту Юрія Гагаріна, тим очевидніше, що темпи освоєння космосу все сильніше сповільнюються. Причин тому багато, але одна з ключових - хімічні ракетні двигуни підходять до межі своїх можливостей. Примітивно кажучи, можна робити їх більше розміром, застосовувати нові види палива, модернізувати окремі вузли, але якісного стрибка від ракетної класики вже ніхто не чекає. Тому інженери починають придивлятися до ідей, зовсім недавно здавався просто польотом фантазії.

ІДЕЯ З КАЗОК І МІФІВ

Сама по собі думка стара як світ: мотузка, сходи або навіть бобове стебло, що ведуть у небо, фігурують в казках і міфах багатьох народів. За біблійними переказами, пророку Якову було видіння: ангели Яхве, що спускаються по сходах з небес.

У 1960 р з'явилося теоретичне обгрунтування можливості спорудження космічного ліфта, зроблене радянським інженером Юрієм Арцутановим. У науково-популярній формі воно було викладено в статті "В космос - на електровозі" в "Комсомольской правде".

Найвідомішим твором, присвяченим космічному ліфту, став роман письменника-фантаста Артур Кларка "Фонтани раю", який побачив світ в 1979 р Сам Кларк розповідав, що ідею "виловив" з альбому фантастичних малюнків космонавта Леонова і художника Соколова. Подальші пошуки інформації по цій темі привели письменника до згаданої вище статті Арцутанова. Після виходу "Фонтанів раю" підйомник, що носиться по тросу від поверхні Землі до орбіти, став майже повсякденним елементом в науковій фантастиці.

Прообраз. Картина Леонова і Соколова створена в 60-е.

ЛЕГКО В ТЕОРІЇ, МАЙЖЕ НЕРЕАЛЬНО НА СПРАВІ

Математична база такої транспортної системи не надто складна, чого не скажеш про практичну сторону справи.

ТЕОРІЯ. Прив'яжіть камінь до кінця шпагату і почніть розкручувати цю "пристрій". Під впливом відцентрової сили камінь туго натягне мотузку. А тепер проведемо уявний експеримент: розмістимо один з кінців якоїсь фантастично міцної "мотузки" на екваторі, а другий витягнемо в космос і прикріпимо до нього якийсь вантаж. Сила тяжіння Землі зменшується пропорційно квадрату відстані, а відцентрова сила зростає зі збільшенням відстані. На висоті близько 42 тис. Км ці сили стають рівними один одному. Розрахунки в межах шкільного курсу фізики свідчать, що якщо трос матиме достатню довжину і якщо правильно підібрати вантаж на його кінці, винесеному в космос, то відцентрова сила не дозволить всій системі впасти на Землю, і ми отримаємо казковий бобове паросток наяву. А там вже можна встановити на такий трос який-небудь транспортер, який буде помаленьку тягати вантажі з Землі на орбіту, а інший, такий же, буде рухатися в зворотному напрямку.

ПРАКТИКА. Якщо теоретична база космічного ліфта досить проста, то практична реалізація проекту стикається з безліччю непереборних перешкод. Непереборних як мінімум на сучасному етапі розвитку техніки. Хоча сьогодні ідея все більше обростає цілком здійсненними рішеннями.

"Звичайно, будуть серйозні проблеми - як і у тих, хто будував першу трансконтинентальну залізницю, Панамський і Суецький канали, - каже Джона Баддінг, професор хімії, що працює над створенням конструкційних матеріалів для космічного ліфта. - Буде потрібно багато часу і грошей, але, як і у випадку з усіма великими підприємствами, впоратися з перешкодами доведеться лише один раз ".

Фантаст Артур Кларк. Його роман приніс ідею ліфта в маси.

ВАЖКИЙ ШЛЯХ ДО МЕТИ

Розповідь про проблеми на шляху до реального ліфта в небо ми побудуємо, порівнявши, як уявляв собі систему Артур Кларк і як вона бачиться інженерам сьогодні.

По кліку - велике зображення.

ТРОС. Мудрий фантаст бачив в ньому перешкоду №1. Складно не погодитися - тільки уявіть собі, скільки може важити трос навіть п'ятиміліметровий товщини, але довжиною в півсотні тисяч кілометрів? Сучасні матеріали дозволяють говорити про висоту трохи більше 100 км. А адже трос повинен не тільки витримувати власну вагу, але і всю навантаження, не кажучи вже про запас міцності на випадок неврахованих обставин. У книзі матеріалом виступав якийсь "псевдоодномерний алмазний кристал".

Деякі надії таки з'явились після створення графена - модифікації вуглецю, що виглядає як шар цього елемента товщиною в один атом. При згортанні графена в циліндр отримують так звану нанотрубку. Цей матеріал має характеристики міцності, що дозволяють використовувати його для створення такого незвичайного троса. На жаль, зараз немає технологій, що дозволяють ткати з нанотрубок досить великі конструкції, але інтенсивні роботи в цьому напрямку ведуться в усьому світі.

Наземні станції. Математика каже, що вона повинна бути на екваторі. Але ж велика частина цієї уявної лінії проходить по океанах. Артур Кларк дозволив ситуацію з усією творчою фантазією. Він розмістив на екваторі вигаданий острів Тапробаном. Судячи з опису острова, він просто "посунув" південніше свій улюблений Цейлон, де провів чималу частину життя.

Сучасних інженерів океан цілком влаштовує. Наземна станція стане плавучої. Тобто можна буде підвести або відвести її від троса в разі необхідності (наприклад, наближення урагану).

Пару слів про противагу або якорі, який повинен утримувати в космосі трос, що спускається на землю. За розрахунками, це повинна бути махина вагою в кілька тисяч тонн. Її передбачається зібрати з космічних кораблів, які будуть обслуговувати будівництво космічного ліфта.

Головні вимоги до противаги - бути стійким до радіації, перепадів температур і ударам дрібних метеоритів або уламків.

ПІДЙОМНИК. Знадобиться також легка кабіна, забезпечена двигунами, яка може швидко піднятися (опуститися) по тросу на десятки тисяч кілометрів. Кількість енергії для подолання земного тяжіння колосально. Щоб підняти 1 кг на геостаціонарну орбіту (відстань від Землі - 36 тис. Км), потрібно 49 мегаджоулей (згоряння 1 кг суміші водень-кисень дає всього 16 МДж). Саме з цієї причини велика частина ракет складається з паливного бака. Тому застосування на космічному ліфті ракетних двигунів робить всю затію безглуздою. Автор ідеї, Юрій Арцутанов, пропонував використовувати електродвигуни, які живляться б через металеві нитки, вплетені в несучий трос. Але, нагадаємо, навіть мінімальна кількість металу зробить трос надмірно важким. Тому зараз вивчаються можливості передачі енергії до підйомника по лазерному променю.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram