Космический лифт. Перспективы строительства

20 October, 2021 | 29

Что есть космический лифт?

Преодоление земного притяжения во время космических полетов и доставка грузов стоит колоссальных затрат как энергии, так и материальных средств. Не говоря уже о полетах в дальний космос.

Космический лифт. Перспективы строительства

Именно для решения или оптимизации расходов, ученые предложили оптимальный, как им на данный момент кажется, способ доставки грузов за пределы Земли — с помощью космического лифта. Конструктивно космический лифт будет представлять собой сверхпрочный трос длиной от 42 тыс. до 100 тыс. км, который тянется от Земли до ее орбиты или орбиты Луны. Сам же космический лифт будет состоять из блоков, которые передвигаются вверх и вниз по тросу от космодрома на экваторе до космической станции на геостационарной орбите, в свою очередь трос будет удерживаться в воздухе центробежными силами, вызванными вращением Земли. Предварительный подсчет стоимости такого проекта может составить около $15 млрд. долларов США, но предполагаемая выгода по окупаемости проекта куда интереснее, а именно, доставка грузов должна подешеветь с $3500 до $25 за 0,45 кг (1 фунт).
Технологии для реализации

Константин Циолковский, первый предложил идею безракетной доставки грузов на орбиту

Константин Циолковский, первый предложил идею безракетной доставки грузов на орбиту

Над задумкой на постройки космического лифта размышлял в далеком 1895 году Циолковский. Согласно его теории лифт представлял собой башню из прочных материалов, которые препятствуют его сжатию, а верхушка его находилась бы на геоцентрической орбите.

В 1959 году российский ученый Юрий Арцутанов предложил свою идею по реализации лифта, который приводится в движение специальными тросами, устойчивыми к растяжению.

В наше же с вами время, для реализации такого проекта как, космический лифт, нужен все тот же сверхпрочный материал, который способен выдержать многотонные грузы и не сломаться под влиянием атмосферного давления. В роли такого материала могут выступить нанотрубки, но на сегодня их прочности недостаточно: при необходимых 120 ГПа самый лучший результат испытаний — пока что 52 ГПа. Большие надежды возлагают на графен, который в 200 раз прочнее стали.

Структура графена

Структура графена

Помимо проблемы поиска и создания сверхпрочного материала, существует и еще одно реальное препятствие на пути создания лифта - это космический мусор. Мелкие астероиды, обломки ракет, вышедшие из строя спутники, всего около 500 тыс. единиц. Все они вращаются по той же орбите и могут создать прямую угрозу будущему лифту.
 

Какие проекты по строительству лифта существуют?

 

На первый взгляд сама идея лифта выглядит немного абсурдной и напоминает роман французского писателя Жюля Верна «Из пушки на Луну». Но к данному проекту проявляет интерес такая контора как NASA. Которая вот уже с 2005 года проводит конкурс на лучшую модель космического лифта, похожие конкурсы проводят в Германии и Японии. Многие победители получали гранты на свои исследования, но к сожалению так и не смогли продвинуться дальше прототипов.

 

Космический лифт. Перспективы строительства
Башня Thoth Technology

В Канаде разработкой лифта занимается Thoth Technology. Компания разрабатывает проект башни, которая сохраняет жесткость за счет сжатого газа, на свою разработку Thoth Technology получила патент США. В концепции канадцев лифт будет доставлять грузы на высоту 20 км, откуда их будут забирать ракеты, что позволит экономить до 30% топлива.

Лифт Obayashi Corporation

Лифт Obayashi Corporation

В Японии интерес к строительству космического лифта поддерживается на государственном уровне, что только усиливает интерес к проекту. Местная Obayashi Company планирует построить лифт к 2050 году. Компания работает с частными подрядчиками и университетами, чтобы создать максимально прочные нанотрубки.

Было бы странно если бы Китайцы не намеревались опередить Японцев в постройке космического лифта к 2045 году. Китай тоже ведут разработки в области углеродных нанотрубок, исследовательская группа Университета Цинхуа запатентовала технологию создания углеродного волокна, 1,6 г которого выдерживает до 800 тонн.

Что думают о постройке космического лифта?

Митио Каку

Митио Каку

Митио Каку, профессор физики Городского колледжа Нью-Йорка, называет космический лифт «Святым Граалем освоения космоса»:

«Представьте, что вы нажимаете кнопку «вверх» и поднимаетесь на лифте в небо. Это могло бы открыть космос для каждого человека».

Питер Суон, президент Международного консорциума по созданию космического лифта ISEC

«Эта технология открывает феноменальные возможности, она обеспечит человечеству доступ к Солнечной системе. Я думаю, что первые лифты будут работать в автоматическом режиме, а спустя 10-15 лет в нашем распоряжении уже будут от шести до восьми таких устройств, достаточно безопасных, чтобы транспортировать людей»

«Единственная технологическая проблема, которую предстоит решить — подбор подходящего материала для изготовления троса. Все остальное мы можем построить уже сейчас»

Кевин Фонг, основатель Центра высотной, космической и экстремальной медицины при Университетском колледже Лондона

«Мне нравится дерзость концепции космического лифта. Я могу понять, почему она кажется людям такой привлекательной. Возможность добираться до низких орбит Земли недорого и безопасно открывает для нас всю внутреннюю область Солнечной системы»