Лестница в небо. А может лучше... лифт?

Идея космического лифта кажется научно-фантастической: ведь это устройство, которое соединяет Землю с орбитой, позволяя транспортировать грузы и людей в космос без ракет! Звучит как мечта футуристов, но учёные и инженеры серьёзно обсуждают проект и планируют совершить революцию в освоении космоса.

Идея космического лифта впервые появилась ещё в XIX веке, когда российский учёный — физик, астроном, философ — Константин Циолковский предложил построить башню, которая бы доходила до орбиты.

Современная концепция несколько изменилась, но суть осталась прежней: к Земле прикрепляется длинный трос, который проходит через геостационарную орбиту (на высоте около 35 786 км), а на конце этого троса находится противовес в виде груза или космического объекта. Трос остаётся натянутым благодаря вращению Земли, а вдоль него движутся специальные подъемники.

Основное преимущество системы — значительное снижение стоимости вывода грузов и людей на орбиту по сравнению с традиционными ракетами. Обычные ракеты требуют огромных затрат энергии, чтобы преодолеть гравитацию Земли, а космический лифт использует механическую энергию, что потенциально намного дешевле.

К тому же, космический лифт может работать постоянно, перемещая грузы и людей на орбиту без необходимости каждую миссию запускать новую ракету. А «приземлять» ракеты обратно, и при этом не разбивать их до основания, Илон Маск научился совсем недавно.

Самая большая проблема, связанная с космическим лифтом, — это материал, из которого будет сделан трос.

Этот трос должен быть невероятно прочным, чтобы выдерживать огромные нагрузки — как от веса самого троса, так и от воздействия центробежной силы из-за вращения Земли. На данный момент ни один существующий материал не обладает достаточной прочностью и лёгкостью. Стальные кабели или углеволокно слишком тяжёлые и не выдержат собственного веса на такой длине.

Но надежда есть — в последние десятилетия учёные активно работают над созданием углеродных нанотрубок и графеновых лент, которые обладают исключительными механическими свойствами. Теоретически, такие материалы могут быть достаточно прочными и лёгкими, чтобы выдержать нагрузки троса длиной в десятки тысяч километров. Проблема заключается в том, что пока эти материалы производятся только в очень небольших количествах, и технология массового производства таких тросов ещё не разработана.

Ещё одна серьёзная проблема — окружающая среда. Космический лифт будет постоянно сталкиваться с угрозами в виде космического мусора, метеоритов и даже атмосферных явлений — молниями и ураганами. На высоте около 100 км трос пересекает так называемую линию Кармана — границу между атмосферой и космосом, где метеоры и мусор могут представлять серьёзную опасность.

Несмотря на серьёзные технические вызовы, существуют несколько предложений по решению проблем, связанных с космическими лифтами.

Во-первых, как уже сказано выше, исследователи работают над созданием новых материалов, таких как метаматериалы и сверхпрочные полимеры, которые могут дополнить или заменить углеродные нанотрубки. Ну а постепенное улучшение технологий 3D-печати и производства композитных материалов тоже обещает улучшить шансы на создание необходимого троса.

Во-вторых, для защиты троса от метеоритов и космического мусора рассматриваются системы автоматического маневрирования. Представьте себе трос, оснащённый датчиками и небольшими двигателями, которые могут отклонять его в случае приближения опасных объектов. Эта технология ещё в разработке.

Космический лифт также будет нуждаться в мощных двигательных системах для подъёмников, которые смогут доставлять грузы и людей на орбиту. Один из предложенных вариантов — использование электромагнитных катапульт или линейных электродвигателей, которые будут разгонять подъемники вдоль троса. Это позволит избежать зависимости от традиционного топлива и сделать процесс более экологичным.

• Космический лифт — это пока теоретическая конструкция, представляющая собой трос, прикреплённый к Земле и натянутый до орбиты, вдоль которого движутся подъёмники.

• Идея космического лифта принадлежит Константину Циолковскому, который ещё в 1895 году описал проект вышки с тросом.

• Основная проблема строительства — отсутствие материалов, достаточно прочных и лёгких, чтобы создать трос длиной в десятки тысяч километров. Но исследования в области углеродных нанотрубок и графена могут приблизить учёных к конструктивному решению.

• Лифт будет сталкиваться со множеством угроз, таких как космический мусор и метеориты, но учёные разрабатывают технологии для защиты и маневрирования троса.

• Если удастся решить все проблемы, космический лифт станет революцией в освоении космоса, позволив человечеству дешевле и быстрее добираться до орбиты и дальше — к звёздам.