В КОСМОС НА… ЛИФТЕ! - Невероятное -

В КОСМОС НА… ЛИФТЕ!

В КОСМОС НА… ЛИФТЕ!
По материалам информагентств подготовил Геннадий ФЕДОТОВ, обозреватель «АН»

"Знаменитый фантаст Артур Кларк как-то сказал: Космический лифт будет построен примерно через 50 лет после того, как все закончат смеяться над этой идеей». Похоже, это время наступает."

Когда невозможное становится возможным
Международная конференция, на которой был представлен график создания первого в истории Земли космического лифта, поднимающего людей в космос, прошла недавно в Японии.

«Благодаря этому проекту, в космос можно будет ездить так же просто, как за границу», — заявил председатель японской ассоциации космического лифта Шуйчи Оно. Япония собирается потратить на строительство лифта 10 миллиардов долларов.

Кабины должны будут подниматься на высоту в космос по самым крепким и легким тросам, которые будут одной стороной закреплены на земле, а другой стыковаться с орбитальной станцией.

Одной из самых больших проблем проекта пока является материал для тросов: они должны быть легкими, устойчивыми, противостоять метеоритным атакам и жесткому излучению.

Испокон веков человек мечтал взобраться на небо. В Библии говорится о том, что пророку Иакову было видение: лестница до неба и ангелы Яхве, спускавшиеся по ней. Барон Мюнхгаузен, как известно, добрался до Луны по бобовому стеблю, а спускался назад по веревке. Есть русская народная сказка, в которой старик строит лестницу до самого неба, и английская — о Джеке и Бобовом стебле.

Из ученых первым эту идею обдумывал Константин Циолковский. Но он писал о гипотетической башне до высокой стационарной орбиты, чтобы просто проиллюстрировать, какие физические силы будут действовать на человека, который будет подниматься по этой башне все выше и выше.

С позиций инженера, пишет Los Angeles Times, идею в 1910 году просчитал Фридрих Цандер. Он предполагал построить лунный лифт, который облегчил бы высадку космонавтов на Луну и возвращение с нее. Цандер взял самую качественную сталь того времени и посчитал, что диаметр каната у такого лифта будет несколько километров при длине в тысячи километров. В результате, Цандер заключил, что не хватит всей земной стали для строительства такого лифта, а значит, он невозможен.

Однако в 1960 годах прошлого века ленинградский инженер Юрий Арцутанов на основе собственных расчетов пришел к выводу, что строительство такого лифта все же возможно, но в далеком будущем. В исследовании Арцутанов опирался на то, что, поскольку на большой высоте сила тяжести становится меньше, то и нагрузки на трос уменьшаются. Соответственно, сам трос может быть тоньше.

"В статье В космос — на электровозе он предлагал построить канатную дорогу с Земли в космос», один конец которой находится на земном экваторе, а другой — прикреплен к грузу на геостационарной орбите, то есть на высоте в 36 тысяч километров. Только на таком расстоянии сила тяжести и центробежная сила уравновешиваются так, что спутник-противовес может неподвижно висеть над заданной точкой."

"Идею Арцутанова развил другой советский ученый — Георгий Поляков, о чем рассказывал журнал Техника — Молодежи в 1977—79 годах."

«Лестница» из нанотрубок
Что же гипотетически представляет из себя космический лифт? Это конструкция, простирающаяся от земной поверхности в районе экватора до геостационарной орбиты на высоте 35 786 километров. На другом конце троса должна находится достаточно большая масса, чтобы удержать всю конструкцию в полете. Сам лифт почти все время будет находиться на Земле.

До недавнего времени создание достаточно прочного троса для космического лифта было неразрешимой проблемой. Ситуация коренным образом изменилась, когда в 1991 году японский физик Сумио Идзима синтезировал нанотрубки. Сразу после этого многие эксперты стали утверждать, что человечество уже обладает необходимым материалом для реализации идеи космического лифта.

Нанотрубка — это пустотелый цилиндр, состоящий из атомов углерода. Фактически это как бы одна гигантская молекула углерода. Диаметр такого цилиндра в пять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Однако при этом канаты, сплетенные из нанотрубок, обладают феноменальной прочностью: они прочнее стали в сто раз. Это примерно в 3—5 раз большая прочность, чем требуется для постройки лифта.

По расчетам ученых, несмотря на кажущуюся хрупкость, трос, состоящий из нанотрубок, способен поднимать груз в 13 тонн на высоту сто тысяч километров! При этом вес километра троса составит всего 7,5 кг.

"Конечно, конструкторам предстоит еще решить очень много научных и инженерных задач. Самая главная из них — научиться плести сверхдлинные канаты из нановолокна. Дело в том, что на сегодня самые длинные нанотрубки, которые удалось изготовить, имеют длину всего в несколько сантиметров. А ведь речь идет о тросе длиной в десятки тысяч километров, способном выдержать и собственный вес, и вес кабины с пассажирами и грузом."

Строительство космического лифта начнется с запуска на стационарную орбиту мощными ракетами-носителями крупной станции. К ней будет крепиться один конец троса из нанотрубок, а другой закрепят на океанской платформе, плавающей на Земле в районе экватора. По самому тросу будут перемещаться грузовые кабины.

По мере приближения кабин к геосинхронной орбите устремленная к Земле сила притяжения убывает, а центробежная, напротив, растет. Когда они сравняются, наступит невесомость. А выше начнет превалировать центробежная сила, стремящаяся отбросить дальше в космос любой попавший сюда предмет. Это можно использовать для «безракетных» запусков космических аппаратов к другим планетам и астероидам.

Правда, вместо считанных минут подъем в космос на лифте займет больше недели — предполагаемая скорость космического подъемника 15 метров в минуту.

Сегодня над разработкой проекта космического лифта трудятся не только японцы. Одна из веских причин, подталкивающих к его строительству, — это дешевизна и быстрота доступа в космос, а точнее выхода на орбиту.

Приблизительная стоимость доставки килограмма груза в таком случае составила бы около полутора долларов. Сравните это с десятками тысяч долларов в случае традиционного способа вывода грузов ракетой-носителем.

Но существует одна помеха: как сообщает New Scientist, люди, поднимающиеся в космос на лифте, могут не выжить из-за колоссальной дозы ионизирующей радиации, которую они получат, путешествуя через центр так называемых радиационных поясов Ван Аллена, окружающих Землю. Пояса состоят из двух концентрических колец, состоящих из заряженных частиц, улавливаемых магнитным полем Земли.

"Люди погибнут на пути через радиационные пояса, если не будут защищены», — говорит Андерс Джоргенсен из Лос-Аламосской Национальной Лаборатории, США."

Космические лифты должны быть надежно закреплены на океанической платформе возле экватора, а второй их конец должен быть прикреплен к противовесу в космосе.

На экваторе большинство самых опасных частей радиационных поясов протягивается на высоте от 1000 до 20000 метров. При тихоходности лифта пассажиры вынуждены будут провести половину недели в этом поясе.

Существует несколько вариантов для того, чтобы преодолеть радиацию, но у всех из них есть свои недостатки. Одним из вариантов является передвижение платформы с экватора. Такая перестановка лифта южнее или севернее позволит избежать большей части радиационных поясов.

Еще одним вариантом решения этой проблемы является радиационный экран, установленный вдоль кабеля таким образом, что лифт сможет поднять его, когда он достигнет радиационных поясов. Но такой экран будет отягощать весь аппарат, нарушая природное движение кабеля.

"Другой нерешенной задачей считается энергоснабжение лифта. Очевидно, что к ползущему по тросу лифту нельзя подвести ток, и его придется подпитывать удаленно. Это инженеры собираются делать с помощью лазеров, которые направят на специальные солнечные батареи»."

В свою очередь директор Японской ассоциации космических лифтов, профессор Университета Нихон Йошио Аоки говорит, что энергопитание может осуществляться с помощью тех же нанотрубок: они хорошо проводят электричество.

"Мы размышляем над тем, чтобы пускать электричество по второму тросу, который будет служить источником питания по всему маршруту», — заявляет профессор Аоки."

Следующая остановка — Марс?
Новый проект не избежал критики со стороны специалистов. По мнению некоторых ученых, если Землю с орбитой будет соединять тонкая нить, то небольшого (но быстрого) куска космического мусора хватит, чтобы свести на нет все усилия конструкторов. Кроме того, погруженному в атмосферу участку будет угрожать не меньшая опасность — молнии, ураганы и прочие природные катаклизмы.

"Однако космический мусор, утверждают инженеры, внесен в каталоги, и столкновения удастся избежать, своевременно поколебав трос."

"Ураганов не бывает на экваторе, где будет находиться земной конец нити. Молнии не возникают ниоткуда, и грозовые облака можно будет обойти так же, как и космический мусор."

Чтобы лифт не сталкивался с различными объектами, предусматривается система активного уклонения. В среднем, необходимо будет избегать различных объектов один раз в 14 часов. Для построения системы отклонения необходимо разработать программу трассирования объектов, работающую с точностью до 1 см.

Тем не менее критики проекта не унимаются. Что случится, если порвется трос? — вопрошают они. На что инженеры с расчетами в руках доказывают, что спроектированный трос будет вдвое жестче, чем это необходимо.

Математическое моделирование показало, что предложенный в конструкции лифта трос из нанотрубок может разорваться лишь при скорости ветра 72 м/с, то есть при 5-балльном шторме или урагане. Однако погодные условия в месте, выбранном для расположения космического лифта, как уже было сказано выше, будут исключать возможность ураганов и молний.

И все же, что произойдет, если тончайший трос порвется? По мнению экспертов, большая его часть в таком случае безвозвратно улетит в космическое пространство, причем некоторая его часть сгорит от высокой скорости полета в атмосфере. Нижняя часть троса упадет в океан.

При падении с высоты разорвавшийся трос разовьет скорость, не большую, чем скорость раскрытой падающей газеты. Посторонний наблюдатель увидит, скорее всего, только яркую полоску через все небо (от сгоревшего троса), несгоревшие же куски будут долго находиться во взвешенном состоянии в воздухе из-за малого веса троса.

Наибольшую опасность представляют собой транспортируемые грузы, потерявшие связь с лифтом. Грузы, достигшие орбит, останутся на орбитах. Те грузы, которые только начали движение, упадут вниз. Некоторые из грузов, достигшие скорости 11 км/с, вылетят в открытый космос.

Стоить отметить, что, несмотря на то, что космический лифт находится в стадии проектирования, некоторые ученые уже всерьез задумываются над тем, чтобы построить подобное средство передвижения на Марс. Они считают, что условия на Красной планете как нельзя лучше подходят для его освоения людьми.

Категория: Невероятное | Добавил: anubis (01.05.2009)

Просмотров: 792 | Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Мир Политики