Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Стремление человечества исследовать – и, возможно, в конечном итоге колонизировать – космическое пространство породило множество идей о том, как именно это сделать.
Хотя общепринятое мнение предполагает, что космический запуск с помощью ракет является лучшим способом отправки людей на орбиту, были предложены и другие «неракетные» методы, включая футуристический «космический лифт».
По словам Альберто де ла Торре, доцент кафедры физики Северо-Восточного университета.
«Текущие системы запуска преимущественно одноразовые и обычно превышают 10 000 долларов за килограмм полезной нагрузки, что составляет около 60 миллионов долларов за запуск», — говорит де ла Торре. «Вот где космические лифты привлекательны».
Космический лифт, впервые представленный русским ученым-ракетчиком Константином Циолковским в конце XIX века, должен был простираться от земли через атмосферу, а затем преодолевать «геостационарную орбиту», высоту, на которой объекты в космосе, притягиваемые земной гравитацией, вращаются по орбите более или менее меньше в тандеме с его вращением. Геостационарная орбита находится на высоте примерно 22 236 миль над поверхностью Земли.
По сути, кабель будет спускаться со спутниковой конструкции, закрепленной на геостационарной орбите, которая будет действовать как «противовес» на Землю.
Теоретически спутник, расположенный за пределами геостационарной орбиты, будет стабилизировать кабель за счет комбинации сил: гравитационного притяжения Земли, которое будет оказывать на него направленную вниз силу со стороны Земли, и центробежной силы ее вращения, которая будет оказывать направленное вверх движение. сила на кабель из космоса. По словам де ла Торре, взаимодействие сил создало бы идеальное натяжение — натяжение, необходимое для поддержания троса такой длины.
«Ключевым элементом космического лифта является его кабель, расположенный на экваторе Земли и синхронизированный с вращением Земли», — говорит де ла Торре.
Никаких доказательств концепции космического лифта не существует. Хотя было предпринято несколько попыток реализовать архитектурные проекты, в том числе отмеченный наградами проект британского архитектора, который недавно получил шестизначную премию, многочисленные технические препятствия на десятилетия не позволили космическому лифту стать недоступным.
«Кабель такой длины [more than 22,236 miles above the Earth] невозможно использовать стандартные материалы», — говорит де ла Торре. «Если он сделан из стали, максимальное напряжение, с которым он сталкивается на геостационарной орбите, превышает его предел прочности более чем в 60 раз».
По его словам, для наземного космического лифта решающее значение имеют стратегии по снижению растягивающих сил или способности материала выдерживать напряжение.
Но есть материалы, которые обещают. Нанотрубки из нитрида бора, алмазные нанонити и графен — все материалы с «низкой плотностью и высокой прочностью на разрыв» — могут отвечать всем требованиям, говорит де ла Торре.
«Углеродные нанотрубки предлагаются в качестве идеального материала из-за их высокой прочности на разрыв», — говорит он. «Недавние исследования вызвали обеспокоенность по поводу возможности перенести их наноразмерные свойства в мегаструктуры».
В долгосрочной перспективе перспективы космического лифта заключаются в том, что он сможет сделать поездки в космическое пространство значительно более экономичными. «Стоимость вывода полезного груза за пределы геостационарной орбиты можно сократить до нескольких сотен долларов за килограмм», — говорит де ла Торре.
«Хотя первоначальные инвестиции в космический лифт могут быть значительными — как расходы на разработку и запуск космического телескопа Джеймса Уэбба на орбиту, затраты могут окупиться после успешного запуска всего лишь нескольких тонн полезной нагрузки», — говорит он.
«Учитывая постоянное развитие материаловедения, космических технологий и инженерии, в не столь отдаленном будущем не следует исключать концепцию космических лифтов», — говорит де ла Торре.
Пока эти прорывы в материаловедении не произойдут, космический лифт может продолжать служить лишь пищей для энтузиастов научной фантастики.
«Космические лифты, по сути, обещают превратить человечество в космическую цивилизацию», — говорит де ла Торре. «Они могут предоставить безопасный и экономически эффективный способ вывести на орбиту тяжелую полезную нагрузку, необходимую для гипотетических космических станций, добычи полезных ископаемых на астероидах или создания внеземной среды обитания».
Информация от: Северо-Восточным университетом
