Космический лифт между Землей и Луной может стать реальностью
Согласитесь, сегодня только ленивый не слышал о космическом лифте. Впервые идею подобного сооружения, которое поможет запускать грузы в космос без использования ракет, высказал основоположник отечественной космонавтики Константин Циолковский в 1895 году. Позже, в 1960 году, ленинградский инженер Юрий Арцутанов занялся разработкой этой идеи. Как и французский писатель Жюль Верн, написавший роман о путешествии человека на Луну в 1865 году, Циолковский и Арцутанов опередили свое время. Наши постоянные читатели знают, что создание космического лифта возможно и мы неоднократно об этом писали. Недавно ученые из Кембриджского и Калифорнийского университетов опубликовали исследование, результаты которого гласят, что новая конструкция возведения лифта способна значительно упростить космические путешествия.
Космический лифт уже давно описывается в романах писателей-фантастов
Что нужно знать о космическом лифте
Немудрено, что первыми идеей о подобном сооружении заинтересовались научные фантасты. Не секрет, что Чарльз Артур Кларк при написании романа «Фонтаны рая» приезжал за консультацией к Юрию Арцутанову в Ленинград. Конечно, не стоит забывать о том, что то было время расцвета научной фантастики и идей о покорении космоса.
Времена изменились. То, что казалось фантастикой в прошлом веке, век нынешний превращает в реальность. Наверняка вы читали о том, что ученые хотят построить космический лифт к 2050 году. И все же, давайте разберемся что представляет из себя так называемый космический лифт.
Больше интересных фактов о транспорте будущего можно найти на нашем канале в Яндекс.Дзен
В современном понимании идея космического лифта заключается в том, чтобы специальные автомобили доставляли людей и грузы на поверхность спутника нашей планеты. Для этого потребуется возвести на Луне орбитальную станцию. Основным компонентом этого транспортного средства должен стать прочный тросс, который будет протянут от поверхности Земли до Луны.
Так может выглядеть космический лифт в представлении художника
По мнению разработчиков японской компании Obayashi, которые заявили о намерении построить космический лифт в течение 30 лет, подобные перевозки будут обходиться намного дешевле, чем использование ракет. Ввиду экономической выгоды, идею космического лифта готовы поддержать многие.
Что предлагают ученые на этот раз
Движимые идеей об уменьшении стоимости космических путешествий, ученые предложили новый тип космического лифта — космическую линию. В своем исследовании ученые описывают, что космическая линия будет «привязана» к поверхности Луны, свисая на геостационарную орбиту вокруг Земли.
Удивительно реальным это предложение делает еще и то, что космическая линия может быть построена из уже существующих материалов, что повышает вероятность легких космических путешествий и, возможно, даже создание орбитальных поселений. Согласитесь, удобно. Ведь вместо того, чтобы запускать ракеты с орбиты, космонавтам нужно будет достичь конечной точки космической линии.
По мнению авторов исследования эта линия станет частью инфраструктуры, очень похожей на раннюю железную дорогу — перемещение людей и предметов пользования по ней намного проще и легче, чем то же путешествие в глубокий космос. Наземные космические лифты были бы слишком обременительны для любого существующего материала — сильное гравитационное притяжение Земли и скорость вращения нашей планеты привели бы к разрыву троса.
Возможный вид на Землю с космического лифта
Поэтому ученые полагают, что риск катастрофического коллапса снизится, если космическая линия будет привязана только к Луне. По мнению специалистов углеродные нанотрубки станут лучшим материалом для использования при строительстве. Следует отметить, что на данном этапе ученые не учитывали вероятность столкновения космического мусора на околоземной орбите с космической линией.
Обсудить эти и другие не менее смелые предположения ученых можно в нашем Telegram чате
Если идеи высказанные учеными удастся претворить в жизнь, в будущем человечество будет использовать комическую линию в качестве привязного устройства для орбитальных телескопов, исследовательских центров и других объектов, которые могут зависать в точке Лагранжа — на высоте, на которой расположена Луна, а Земля оказывает равную, но противоположную гравитационной силу.
Пока сложно сказать как все окажется на самом деле. Чем не пища для ума научных фантастов?
Источник
Лунный лифт
Не так давно, в прошлом году, японские ученые объявили о достаточно необычном проекте по доставке на орбиту различных грузов без применения ракет. Однако мало кто знает о том, что еще более 50 лет назад подобные идеи выдвигал инженер из Ленинграда Юрий Арцутанов. Для этих целей он предлагал использовать специальный, так называемый «космический лифт». Данная идея явно опережала свое время и тогда ее с успехом подхватили лишь писатели-фантасты. Однако чем больше лет проходит с момента высказывания любого смелого научного предположения, тем более реальным оно становится. В наши дни тема космического лифта получает новое звучание.
При этом ленинградский лифт сыграл для Юрия Николаевича Арцутанова, который мало кому сегодня известен, достаточно важную роль. Еще полвека назад он написал статью «В космос на электровозе», предложив использовать для доставки грузов на орбиту лифт специальной постройки. Юрий Арцутанов рассказывал, у Циолковского была идея, что если бы удалось построить башню высотой в 40 000 км., то с нее можно было бы осуществлять запуски спутников вручную. При этом все понимали, что создать такую башню будет невозможно.
По задумке Юрия Арцутанова, необходимо было протянуть от земного экватора своеобразный «трос» в атмосферу, укрепив на другом его конце какой-либо груз. Длина такого сооружения должна была составить порядка 60 тысяч километров. С помощью такой «канатной дороги» и предполагалось отправлять на орбиту не только необходимые грузы, но и пассажиров. Спустя 15 лет после появления этой задумки, английский писатель-фантаст Артур Кларк в своем романе «Фонтаны рая» использовал данную идею о космическом лифте. При этом писатель никогда не скрывал первенство Арцутанова и даже лично приезжал к тому в Ленинград для консультаций. Данное время было временем романтиков от наук и расцветом научной фантастики.
В наши дни многие из того, что когда-то казалось фантастическим, обретает вполне реальные очертания, не является исключением и космический лифт. Только теперь он должен соединить между собой Луну и Землю. В настоящее время существует уже достаточно много подобных проектов и программ, и кто знает, может быть они действительно обретут реальное воплощение и вся лунная программа сможет обрести совершенно новые черты и возможности.
В 2012 году японская компания объявила о том, что сможет к 2050 году реализовать совершенно невероятный проект – создать поезд в космос, который сможет преодолеть ¼ расстояния до Луны. Строительная компания из Японии «Обаяси» (Obayashi Corp) заявляет о том, что сможет за 40 лет построить лифт для путешествия в космос – подъемник на высоту в 96 тысяч километров. Реализовать данный амбициозный проект японские инженеры планируют с помощью углеродных нанотрубок. Данные мембранные соединения обладают поистине уникальными свойствами, к примеру, они в 20 раз прочнее стали.
Спроектированный японскими конструкторами лифт сможет перевозить до 30 пассажиров за один раз, двигаясь со скоростью до 200 км/ч. На пути следования лифта планируется организовать одну остановку на высоте примерно в 36 тысяч километров – до нее за неделю смогут добраться обычные космические туристы, а специалисты и научные исследователи смогут продолжить свой путь дальше и подняться над Землей на высоту почти в 100 тысяч километров. Руководитель проекта Сатоми Катсуяма говорит, что люди обожают высотные здания. И вместо того, чтобы строить их на земле, мы попробуем создать их в космосе. В «Обояси» заверяют, что их проект является реализуемым, но в настоящее время нет приблизительных оценок ни его стоимости, ни возможностей, а что главное идей, где именно возвести это уникальное сооружение.
На постройку космического лифта японцев вдохновило окончание строительства самого высотного в Японии здания – Tokyo Sky Tree высотой в 634 метра. Небоскреб, в котором будут размещены офисы, а также смотровые площадки, рестораны и кафе на самом деле является телебашней и был введен в эксплуатацию в мае 2012 года. Вдохновившись постройкой Sky Tree в «Обояси» решили привлечь к созданию проекта космического лифта экспертов в самых разных областях, в компании верят в то, что данный проект все же удастся реализовать. Помимо фантастических планов, японцы вынашивают и вполне земные, компания занимается разработкой электростанций, мостов, высотных офисных зданий. В числе уже осуществленных проектов – здание Universal Studios в японской Осаке, метро в Дубае, олимпийский стадион в Сиднее.
В свою очередь американский предприниматель Майкл Лейн считает, что реализовать проект космического лифта можно без применения нанотрубок. Он выступает с предложением создания лифта, который бы связал не поверхность Земли с орбитой, а орбиту с поверхностью Луны. В этом есть своя логика, так как притяжение естественного спутника примерно в 6 раз ниже, чем на Земле, что значительно снижает требования к легкости и прочности материала троса. По мнению Майкла Лейна, в таком случае углеродные нанотрубки можно будет успешно заменить на полимер под названием зайлон (Zylon). Прочность данного материала на растяжение в 10 раз выше, чем у стали, миллиметровая нить такого материала выдержит до 450 кг. груза и способна сохранить свои физические свойства при нагреве до 650 градусов Цельсия. Более легкими можно выполнить и остальные компоненты подобного лифта. Физически же все необходимые элементы можно отправить в космос при помощи обыкновенных ракет-носителей Atlas или Delta, уверяет Лейн, при этом нет никакой необходимости в разработке каких-то особых гигантов, наподобие Saturn V.
По словам предпринимателя, уже существующие материалы и технологии позволят реализовать данный мегапроект в сравнительно небольшие сроки – всего 10 лет. Впрочем, и такой лунный лифт обладает на сегодняшний день своими технологическими сложностями. К примеру, необходимо будет получить приблизительно 6 кубометров зайлона, который в настоящее время очень дорог и пока что никогда и нигде не выпускался в подобных объемах. Да и вообще, в реальности постройкой космических лифтов пока что еще никто не занимался и всех вопросов, которые будут связаны с таким строительством, не знает пока никто, что уж говорить об ответах на эти вопросы.
При этом Майкл Лейн не теряет надежды на успех, тем более, что выгода от реализации данного проекта будет немалой, а затраты на его реализацию будут ниже, чем постройка обычного космического лифта, который бы строился с поверхности нашей планеты. Существует большое количество подобных проектов. К примеру, по одному из них требуется порядка 100 тысяч километров троса один конец которого будет закреплен на Земле, а второй – на противовесе, к примеру, тяжелой космической платформе, расположенной на геосинхронной орбите. Совместное действие гравитации и центробежных сил позволит удержать трос от падения и «подвижная» кабина сможет перемещать по такому тросу грузы намного дешевле, чем при обычных космических запусках при помощи ракет.
Проект же «лунного» лифта потребует порядка 50 тысяч километров троса, один из концов которого можно будет разместить на видимой поверхности Луны, а второй при помощи специальной платформы удерживать в области действия земной гравитации, в так называемой точке либрации L1 системы Земля-Луна. Грузы на данную площадку будут доставляться с помощью обычных ракет-носителей, а с площадки на Луну будут отправляться уже на космическом лифте. По задумке Майкла Лейна, вся данная конструкция будет существенно легче, чем проекты лифтов к орбите. По его словам, он не планирует перемешать сотни тонн грузов в неделю, его система сравнительно небольшая и рассчитана на транспортировку 200-250 кг. Стоит учесть, что для текущих задач по освоению и исследованию естественного спутника Земли, этого показателя более чем достаточно. В будущем же, если реализовать данный проект сейчас, он будет сравним по стоимости с обычной миссией по сбору и отправке на Землю проб лунного грунта. При этом данный проект будет «многоразовым» и будет обладать перспективой увеличения возможностей, за счет добавления новых платформ и тросов.
Стоит помнить о том, что мечта – это двигатель прогресса. Данный тезис подтверждается всей человеческой историей. Возможно, именно то, что сегодня кажется нам чудесным и фантастическим, сможет вывести нашу цивилизацию на новый технологический виток развития из настоящего в ближайшее и отдаленное будущее.
Источник
Последний этаж — Луна. Зачем нужен космический лифт и на чём он будет держаться
Если говорить именно о лунном, то, с одной стороны он будет прикреплён к нашей прекрасной спутнице, а с другой — нет, не к Земле. Не совсем к Земле. С нашей стороны он не будет прикреплён вообще. Спокойно!
Коллаж © LIFE. Фото © Shutterstock, © NASA
Ну так вот. Во-первых, чтобы не путаться, сначала давайте строить такой лифт, который из фантастических произведений. Из «Космической одиссеи» Артура Кларка, например. То есть лифт на орбиту.
Для этого мы с вами первым делом полетим и посмотрим, с чем мы имеем дело. Стартовая площадка у нас будет, наверное, в Конго, а может быть, в Бразилии — в общем, экватор нужен. Это очень важно. Оттуда поднимаемся на высоту 35 тысяч километров и становимся спутниками Земли. МКС, собственно, на высоте всего 408 километров обосновалась и тоже не падает, но нам сейчас туда не надо. А надо именно, как рассчитали, 35 тысяч 786 километров, потому что там очень интересно. Дело в том, что мы там будем вроде бы и лететь, а вроде и на том же месте оставаться. Очень просто: наша скорость будет равна скорости вращения Земли. Смотрите:
Это геостационарная орбита. По ту сторону Атлантики предпочитают говорить «орбита Кларка». Улавливаете? Вот что значит популяризатор науки. Почему-то не говорят «орбита Циолковского». Про Арцутанова вообще мало кто знает. А вот Кларк знал. Не мог не знать.
Итак, Константин Эдуардович Циолковский в 1895 году увидел Эйфелеву башню и мысленно, математически поднялся по ней над пошлым земным муравейником до высот, соответствующих его уму. В 1959 году Юрий Николаевич Арцутанов всё подробно рассчитал и опубликовал статью, называлась она «В космос — на электровозе». И ещё одна была, в журнале «Знание — сила», «В космос без ракет: новая идея космического старта». А в 1968 году выходит фильм Стэнли Кубрика «Космическая одиссея: 2001». Кстати, книгу Кларк написал чуть позже, на основе своего же сценария.
Концепция такая: протянуть суперпрочный трос от экватора до самой геостационарной орбиты и даже дальше. Он будет всегда натянут по одной простой причине: планета вертится, поэтому есть центробежная сила. В большинстве предложенных вариантов на том конце имеется противовес.
На данный момент надежды возлагаются на углеродные нанотрубки. Это такая структура из атомов углерода, которые складываются в трубу диаметром в несколько нанометров, то есть её можно увидеть только под мощным микроскопом. Эти трубки удаётся получать в печах из углеводородов и делать из них волокна. И волокна эти получаются такой прочности, что любая сталь позавидует. Кстати, у Кларка космический лифт построен из алмаза — тоже, вообще говоря, углерод. Самый твёрдый камень во Вселенной. Откуда, спрашиваете, такое богатство? А вы почитайте, там всё изложено. Ладно уж, проспойлерим: там в книге Юпитер, понимаете ли, взорвали, а тогда считалось, что его ядро — чудовищный алмаз величиной с Землю. Сейчас, правда, полагают, что это не есть факт, что там, скорее, железо, никель, какие-то вроде каменистые породы, но, в общем, ничего особо баснословного.
Но заметьте: мы без таких варварских методов сами похимичили с тем же углеродом и сделали материал, квадратный миллиметр которого может держать на себе тонну груза.
Дело всё в том, что, даже если эти нанотрубки выдержат всё, что мы на них взвалим, это ещё не совсем эврика: в режиме лифтов даже самых шикарных небоскрёбов мы будем подниматься на орбиту неделями, а на Луну (а туда мы сейчас с вами тоже поедем) — месяцами. Но физики сказали: а не надо ехать в обычном лифте. Космическому пристало работать на магнитной подвеске. Это примерно так: трос покрываем слоем сверхпроводника, то есть вещества с фантастическим даром проводить электрический ток. Что характерно, когда очень холодно, то этот дар проявляется у с виду непримечательных веществ, к примеру у свинца. Мы этот ток включаем, и трос создаёт магнитное поле, направленное куда нам надо, а надо сначала наверх, чтобы гравитацию одолеть, а потом, наоборот, вниз, чтобы немного всё-таки притормаживать и не улететь дальше положенного. И обратно, на Землю, возвращаемся по тому же принципу: сначала нас тянет вниз, когда же начнётся земная тяжесть, пригодится сила, толкающая к небу, потому что на ускорении свободного падения и расшибиться недолго.
Есть ещё один вариант. Его предложили в Институте прикладной математики имени Келдыша. Сделать не один трос, а целую конструкцию из многих таких верёвок. Получается такая Шуховская башня. С одной стороны, как-то спокойнее: даже если сразу несколько штук оборвутся, сам лифт не упадёт. А оборваться может: давайте вспомним, сколько наверху болтается разного мусора. В то же время и ехать подольше: кабины спокойно едут вместе с тросом до орбиты. две недели. Две недели в лифте.
Ситуация следующая: Луна на нас смотрит довольно печально, зато никогда от нас не отворачивается. А знаете, как это называется? Приливный захват. Это бывает всякий раз, когда спутник оказывается достаточно близко к планете или планета к звезде. К примеру, недавно открыли экзопланету у ближайшей к нам Проксимы Центавра, так там то же самое: она вращается вокруг себя с той же скоростью, что и вокруг звезды. Так что на одной стороне вечный день, а на другой — ночь. А где-нибудь в зоне терминатора всегда пять часов и пора пить чай. Терминатор — это граница света и тьмы на поверхности. Название фильма сразу приобретает особый смысл, правда?
Вот. С таким замечательным синхронным вращением, стало быть, лифт тоже не будет никуда уходить. А вот Земля всё время уходит. В том смысле, что она по-своему вращается и то Африкой поворачивается, то Латинской Америкой, то вообще океаном. Это не очень удобно, конечно. Поэтому решили сделать так, чтобы лифт начинался в стратосфере, на высоте 50 километров. Конечно, хорошо бы пониже, но никак нельзя: надо, чтобы атмосферы не было или почти не было. Только вдумайтесь: Земля вместе с нами и с воздухом монотонно поворачивается себе со скоростью 450 метров в секунду. На минуточку, скорость эта — сверхзвуковая. А теперь повесьте в воздухе кабину лифта или что угодно. Неподвижно. Если её будет обдувать с таким напором, она просто сгорит, как метеор.
Насчёт того, как лифт между Землёй и Луной будет стабилизирован, не извольте беспокоиться: физики уверяют, что гравитация обеих всё уравновешивает — одна тянет к себе, другая к себе. Получается перетягивание каната.
Позвольте, а как же мы будем, извините, в кабину садиться? На космоплане, очевидно, добираться надо. Это, кстати, уже не фантастика. Пожалуйста: Boeing X-37, высота полёта до 750 километров. Между прочим, российские проекты тоже были. Но это уже другая история.
Источник