Наука и Техника → Лифт в космос о_О

Ученые воплощают космический лифт в реальность

Канадские ученые предложили новый способ добираться до космоса на лифте: вместо троса длиной 35 тысяч километров использовать надувную башню. Правда, башню не получится построить выше 200 километров, но зато этот проект можно будет осуществить в обозримом будущем.

Хорошая идея никогда не умирает. Даже в том случае, если ей суждено было появиться преждевременно, она обязательно возродится во второй раз. А то и в третий, в четвёртый…. Идеи использовать тросы в космических транспортных системах насчитывают уже три поколения. До поры, до времени, однако, практический интерес к подобным идеям проявляли только писатели-фантасты.

*****


Так, в 1978 году Артур Кларк написал получивший широчайшую известность роман о «космическом лифте» - «Фонтаны рая», опубликованный в журнале «Техника – Молодёжи» в 1980 году. Ему же принадлежит и идея «полулифта» - протянутого из-за геостационарной орбиты не до самой поверхности Земли, а лишь на половину расстояния.

Известны две транспортные космические системы, о которых К.Э.Циолковский писал в 1895 году в своей работе «Грёзы о Земле и небе»: это космический лифт и центробежный ускоритель.

В 1960 году идея космического лифта была более основательно разработана Ю.Н.Арцутановым. Согласно его проекту, сооружение космического лифта целесообразно выполнять следующим образом:
с борта спутника, находящегося на геостационарной орбите, по направлению к Земле выпускается трос, который в конце концов достигает поверхности Земли. Чтобы сбалансировать вес троса, в противоположную сторону со спутника запускается другой трос.

По оценкам Арцутатанова, для изготовления троса космического лифта должны быть использованы материалы втрое легче алюминия с прочностью 17 кН/мм2. Такими материалами современная техника не располагает. И это делает реализацию подобных проектов делом отдалённого будущего. Теоретические возможности создания подобных материалов, однако, существуют.


(Константин Эдуардович Циолковский. Фото с сайта nmspacemuseum.org)

Что это вообще такое

Вот как объясняет концепцию космического лифта доктор Брэдли Эдвардс в отчете NIAC:

"Космический лифт - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на геосинхронизированной орбите в космосе (на высоте 100 000 км). Гравитационное притяжение нижнего конца ленты компенсируется силой, вызванной центростремительным ускорением верхнего конца. Таким образом лента постоянно находится в натянутом состоянии. Изменяя длину ленты, можно достигать разных орбит. Космическая капсула, содержащая полезный груз, будет передвигаться вдоль ленты. Для начального старта капсулы потребуется усилие, но, как только она будет приближаться к концевой станции, ее скорость будет увеличиваться из-за центростремительного ускорения всей системы. На конечной станции, если это необходимо, капсула отсоединяется от лифта и выходит в открытый космос. Скорость капсулы при этом будет составлять 11 км/с. Этой скорости будет достаточно для того, чтобы начать путешествие к Марсу и другим планетам. Таким образом, затраты на пуск капсулы будут только в начале ее пути на орбиту. Спуск будет производиться в обратном порядке - в конце спуска капсулу будет ускорять гравитационное поле Земли. Можно использовать космический лифт в качестве "пусковой платформы" для космических кораблей, запускаемых к другим планетам, спутникам и астероидам (Марсу, Венере, Луне). Это поможет сократить расходы, связанные с традиционным запуском химических ракет. Также можно построить лифт грузоподъемностью до 100 тонн, что позволит строить на орбите большие колонии и орбитальные станции."



Доп. информацию можно посмотреть здесь: Space Elevators

Естественно, что после ознакомления с этим проектом возникает ряд сомнительных вопросов. Компания LiftPort Inc. приводит список наиболее распространенных вопросов и своих ответов на них.

Как вы собираетесь сохранять угловой момент постоянным?

Большей частью мы полагаемся на то, что это сделает Земля. Но мы предусмотрели тяжелые "якоря" на обоих концах лифта для того, чтобы увеличить инерцию системы и, таким образом, держать ее в равновесии.

Что случится, если порвется лента?

Начнем с того, что спроектированная лента будет вдвое жестче, чем это необходимо. Погодные условия в месте, выбранном для расположения космического лифта, будут исключать возможность ураганов и молний. Скорее всего, станция лифта будет расположена в океане. Но все же, что произойдет, если лента порвется? Большая часть ленты улетит в космическое пространство, причем некоторая ее часть сгорит от высокой скорости полета в атмосфере. Нижняя часть ленты упадет в океан. Не загрязнит ли лента и ее несгоревшие в атмосфере остатки океан? Вряд ли, так как вес километра ленты - 7,5 кг. При падении с высоты, лента не разовьет большей скорости, чем раскрытая падающая газета. Посторонний наблюдатель увидит, скорее всего, только яркую полоску через все небо (от сгоревшей ленты), и все. Конечно, куски ленты будут долго находиться во взвешенном состоянии в воздухе. 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.

Будут ли влиять на лифт неблагоприятные погодные условия?

Будет ли ветер на больших высотах проблемой? Математическое моделирование показало, что предложенная в конструкции лифта лента разорвется при скорости 72 м/с, т.е. при 5-бальном ветре, или урагане. Предложенное расположение лифта (на платформе в океане) не будет находиться в зоне сильных ветров и ураганов.

Будет ли лента производить электрический ток из-за разности потенциалов? Будет ли лента длиной 100000 км представляет собой электрическую угрозу?

В этой проблеме есть несколько аспектов. Электрический ток по ленте космического лифта может течь только благодаря: 1) электрическим свойствам земной атмосферы; 2) перекачивании через лифт космической плазмы; 3) постоянном пересечении лифтом магнитных полей Земли.

1) Атмосфера Земли содержит регионы разного заряда, которые все время находятся в движении. Они могут дать разность потенциалов, но только на малых дистанциях. Когда идет гроза и перемещение зарядов затрагивает большие дистанции, есть возможность того, что молния повредит ленту лифта, но как было сказано выше, конструкторы постараются так выбрать место расположения базовой станции, чтобы исключить возможность грозы. Базовая станция будет расположена на корабле, поэтому лифт будет обладать "мобильностью", и сможет, при необходимости, передвинуться, избегая шторма.

2) Заряды, связанные с космической плазмой, могут собираться на верхней станции лифта. Но ток, провоцируемый ими настолько мал, что не сравним с током, полученным от присоединения к противоположным концам ленты обычной батарейки. Малое количество зарядов позволяет не учитывать эту опасность.

3) При пересечении магнитных полей проводником, в нем производится электрический ток. В нашем случае лента неподвижна по отношению к магнитному полю Земли, и электрический ток, производимый в ленте будет очень мал. поэтому этой опасностью тоже можно пренебречь. В современный телевышках электрический ток, производимый магнитными полями земли, практически отсутствует.

Будут ли различные объекты задевать ленту?

Будет ли космический мусор и спутники проблемой? Космические объекты, находящиеся на низкой орбите Земли (Low Earth Orbit - LEO) будут составлять серьезную проблему. Для того, чтобы лифт не сталкивался с различными объектами, будет предусмотрена система активного избегания препятствий. В среднем, необходимо будет избегать различных объектов один раз в 14 часов. Для построения системы отклонения необходимо разработать систему трассирования объектов, работающую с точностью до 1 сантиметра. Разработка такой системы входит в план исследований компании LiftPort.

Существует несколько концепций построения космического лифта. В некоторых предлагается свободный конец ленты присоединять к астероиду. Этим решается проблема противовеса и добыча с астероида полезных ископаемых. Некоторые проекты предлагают протянуть кабель толщиной от 10 до 30 метров в диаметре. Как говорят специалисты из LiftPort, это просто невозможно реализовать.


(один из проектов космического лифта)

В 2000 году доктор Брэд Эдвардс выпустил отчет, в котором говорилось что предварительные исследования по построению космического лифта проделаны. Далее, Мишелем Лэйном в Сиэтле была основана компания HighLift Systems, которой NASA выделила финансирование для разработки и постройки космического лифта. Как планирует компания LiftPort Inc., космический лифт будет построен, опробован и запущен в работу через 15 лет. В первые шесть лет компания будет привлекать инвестиции, с шестого года по десятый разрабатывать конструкцию лифта, и, наконец, в оставшиеся года будет проходить непосредственно постройка.

----
Стремление перевести космический лифт из разряда фантастических идей в практическое русло объясняется не только гигантоманией и мечтательностью конструкторов. Подобное сооружение, приспособленное для доставки грузов на орбиты (разной высоты) Земли, смогло бы заменить опасные и чрезвычайно дорогие запуски шаттлов и "одноразовых" космических кораблей. Космический лифт как средство полетов на небольшие расстояния также предпочтительнее с точки зрения сохранения окружающей среды. При его работе не выделяются токсичные продукты сгорания топлива и не остается отработанных запчастей.


----
Источники:
sakramento3
lenta.ru
NanoNewsNet