США могут построить космический лифт уже через 20 лет

После открытия в 1991 году нанотрубок, цилиндрических молекул углерода, которые во много раз прочнее стали, идея постройки космического лифта для доставки грузов в космос перестала быть научной фантастикой. В этом месяце национальная лаборатория в Лос-Аламосе провела конференцию, посвященную обсуждению постройки такого подъемника высотой почти 100 тыс. километров. Оказывается, этот проект может быть воплощен в жизнь всего в течение одного-двух десятилетий.

Космический лифт будет иметь значительные экономические и технологические преимущества перед ракетой. Например, запуск спутника будет обходиться всего в 100 долларов на 1 фунт массы, а не в 10 тыс. долларов 1 фунт массы, как при традиционном запуске. Более экономичный доступ в космос может привести к реализации других грандиозных проектов, таких как спутниковые электростанции, концентрирующие солнечную энергию и отражающие ее на Землю.

Идее космического подъемника более века. В 1895 году Константин Циолковский, основоположник современной космонавтики, разработавший идеи ракетодинамики и теорию межпланетных сообщений за десятки лет до других ученых, предложил построить башню высотой в тысячи километров, прикрепленную к некой тверди на околоземной орбите. (Представьте раскачивающийся канат с камнем, привязанным к одному концу.)

Однако тогда, в конце XIX века, это было невозможно, потому что сталь - на тот момент прочнейший материал - слишком тяжела и недостаточно прочна, чтобы выдержать такой вес.

Через несколько лет после открытия нанотрубок, в 1999 году, этой идеей заинтересовалась НАСА. Проект группы ученых НАСА предполагал создание нескольких толстых канатов из нанотрубок, по которым вверх и вниз с помощью магнитной левитации будут двигаться лифты. Однако они предупредили, что конструкция будет настолько тяжелой, что в качестве противовеса на околоземную орбиту придется запустить как минимум астероид.

Во избежание негативных воздействий природных явлений, например молнии, ученые НАСА предложили построить базовую станцию подъемника не на земле, а на высоте 16 км.

Д-р Брэдли Эдвардс, ученый лаборатории в Лос-Аламосе, упростил идею НАСА до одной ленты длиной 100 тыс. км, ширина которой составляет около 1 метра, а толщина - меньше, чем лист бумаги. Он направил это предложение в Институт современных концепций НАСА (Institute for Advanced Concepts), который выделил 570 тыс. долларов на продолжение исследований.

Вместо магнитной левитации Эдвардс предложил двигать платформы с грузом, вес которого может достигать 13 тонн, с помощью гусениц, вдавленных в ленту, за счет энергии, вырабатываемой лазером, находящемся на земле. По ленте одновременно смогут подниматься до 8 платформ.

Груз сможет достичь геостационарной орбиты, находящейся на высоте 36 тыс. км, через неделю. На этой орбите спутник огибает Землю ровно за сутки, то есть постоянно находится над одним и тем же местом над поверхностью Земли.

Первый лифт будет двигаться только вверх. Там, на высоте, разгруженная платформа будет либо добавляться к противовесу, либо выбрасываться в открытый космос.

Все необходимые материалы для постройки космического лифта уже существуют, за исключением материала для ленты. Пока длина самой длинной нанотрубки не превышает 1 метра. Однако в течение ближайших лет ученые надеются разработать сложную полимерную нанотрубку, которая будет отличаться повышенной прочностью.

Стоимость возведения первого подъемника оценивается в 6,2 млрд долларов. Постройка последующих будет обходиться дешевле - около 2 млрд каждый. (Сравните: создание и поддержание Международной космической станции оценивается в 100 млрд долларов.)

Ученые предлагают разместить наземную базу космического лифта в океане, в восточных экваториальных водах Тихого океана, за сотни километров от маршрутов коммерческих авиарейсов. Известно, что ураганы никогда не пересекают экватор, здесь почти не бывает молний. Передвигая плавучую базу, операторы смогут отводить поднимаемый груз от космического мусора. Чтобы не допустить распада нанотрубок под воздействием реакции кислорода и атомов углерода, частицы материала ленты могут быть покрыты алюминием.

Постройка космического лифта может быть осуществлена в два этапа: сначала на орбиту будет запущен космический корабль с катушкой ленты. Достигнув орбиты, корабль сбросит ленту на Землю, а сам продолжит движение вверх, чтобы удержать центр тяжести. К тому времен, когда лента достигнет Земли, корабль поднимется на высоту 80 тыс. км. Когда лента будет прикреплена к наземной базе, с космического корабля будут спущены еще 20 тыс. км ленты.

Ученые уже предвидят и некоторые проблемы: лента, проходя через магнитное поле Земли, может создавать сильные электрические волны. А из-за низкой скорости движения на этом подъемнике будет невозможно перевозить людей в связи с опасными дозами радиации. Так что потребуется либо существенное ускорение движения, либо дополнительная защита платформ при пересечении магнитных полей Земли. Впоследствии человечество сможет построить такие подъемники на Луне и на Марсе, что убыстрит сообщение в пределах Солнечной системы.