Космический лифт: фантастика или ближайшее будущее?
Рассказываем, что такое космический лифт, зачем его хотят построить и почему ещё даже не начали
7 июля 2025лифт
космический диспетчер
прощайте ракеты
циолковский
мы сможем (наверное)
Рассказываем, что такое космический лифт, зачем его хотят построить и почему ещё даже не начали
7 июля 2025В 1895 году российский учёный Константин Циолковский, вдохновившись Эйфелевой башней, впервые высказал идею создания космического лифта. Спустя 130 лет появление такого сооружения кажется менее фантастичным, а некоторые энтузиасты считают его создание возможным уже к 2050 году.
В 2012 году японская компания Obayashi Corporation построила Tokyo Skytree — самую высокую телевизионную башню в мире. На тот момент «небесное дерево» высотой 634 м было вторым по высоте сооружением в мире — после небоскрёба «Бурдж-Халифа» высотой 828 м. Obayashi Corporation славится не только постройкой, превысившей Останкинскую телебашню в Москве почти на 100 м: только с начала 2024 компанией построено около 70 объектов, а среди проектов значится Музей Nintendo.
Строительство Tokyo Skytree вдохновило Obayashi Corporation на куда более амбициозный проект — космический лифт.
Космический лифт (space elevator) — это сооружение, с помощью которого можно доставлять грузы и пассажиров с Земли в космос без использования ракет.
По обаятельной задумке Obayashi Corporation, на земном экваторе в 10 км от берега расположится платформа диаметром 400 м, с которой людей и грузы будут отправлять в космос.
На высоте почти 36 тысяч километров построят вертикальную геостационарную орбитальную станцию. Рядом с ней установят солнечную энергетическую систему для отправки электроэнергии на Землю.
Геостационарная орбита расположена на высоте 35 786 км. В этой точке скорость вращения Земли соответствует вращению на орбите, поэтому объект на этой высоте всегда будет находиться на одном и том же месте относительно поверхности планеты. Ещё выше — в 96 тысячах километров от Земли — разместят противовес весом 12,5 тысячи тонн. Также из этой точки планируют отправлять космические аппараты для добычи ресурсов с объектов Солнечной системы.
Земную платформу, геостационарную орбитальную станцию и противовес свяжет трос, по которому будут двигаться 100-тонные транспортные средства. Фактически речь о подъёмниках, которые ещё называют альпинистами.
Изначально выбор пал на сталь, но выяснилось, что на Земле нет нужного количества металла для создания стального троса. По другому мнению, его использование невозможно, потому что максимальное натяжение, которому сталь подвергается на геостационарной орбите, в 60 раз больше предела прочности материала.
Чтобы выдержать нагрузку, материал троса должен иметь предел прочности в 120 гигапаскалей (ГПа). А у нержавеющей стали этот показатель не достигает и 1 ГПа. Увы...
Планируемая длина троса, по разным проектам, составляет около 100 тысяч километров. Из какого материала сделать трос такой длины с соответствующим пределом прочности?
Чаще всего говорят об углеродных нанотрубках, имеющих высокую прочность при растяжении и при этом лёгких. Но создать на их основе материал нужной толщины и длины проблематично.
Об углеродных нанотрубках говорят не только в контексте космического лифта. Несколько лет назад в Китае заявили, что работают над «небесной лестницей» на Марс, которая сможет доставлять людей и грузы на космические станции за 4% от текущей стоимости.
В качестве материала для троса рассматривают алмазные нанонити и графен.
Алмазные нанонити появились в 2014 году. Жидкий бензол подвергли экстремальному давлению, после чего удалось получить тонкие и плотные кольца углерода, идентичные по структуре алмазам. Тогда говорили, что они в 100 раз прочнее стали и способны превзойти углеродные нанотрубки. Только вот за прошедшие 11 лет новых громких сообщений об алмазных нанонитях не было. Возможно, в какой-то тайной лаборатории из них уже смастерили первый километр будущего троса.
Графен — самый тонкий материал, имеющий при этом прочность в 200 раз больше, чем у стали. В 2010 году за новаторские эксперименты с графеном Нобелевскую премию по физике получили учёные российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новосёлов. А ещё у графена есть собственный сайт. Это настоящий фан-клуб графена!
В 2017 году из сплющенных и сплавленных частиц графена создали новый губчатый материал: он легче самого тонкого пластика, а по прочности превосходит сталь в 10 раз. Но тогда исследователи сообщали, что промышленных мощностей для производства этого материала пока нет.
Да уж вряд ли!
На орбите 1,2 млн объектов космического мусора размером от 1 до 10 см и 140 млн — размером от 1 мм до 1 см.
Снижение стоимости доставки грузов.
Благодаря лифту стоимость доставки груза на орбиту может снизиться в десятки раз. Космическому лифту, в отличие от ракет, не придётся нести собственное топливо, вес которого вынуждает использовать ещё больше топлива. И пусть для реализации проекта требуются миллиарды долларов, в перспективе удастся сэкономить. Словом, космический лифт — своего рода недвижимость!
Безопасность.
Без взрывоопасного топлива вероятность взорваться на пути в космос снижается. Да, у пассажиров могут быть проблемы в случае поломки. Но шансов не пострадать больше, чем при взрыве.
Экологичность.
Защитники природы тоже обрадуются. Предполагается, что сжигание ракетного топлива наносит больший вред, чем космический лифт, способный работать в том числе благодаря солнечной энергии.
Некоторые исследователи предлагают начать с лунного лифта, который соединит геостационарную орбиту Земли и Луну. Например, Зефир Пенойр и Эмили Сэндфорд из Кембриджского и Колумбийского университетов советуют одну сторону троса закрепить на Луне, бросив другой конец в сторону Земли.
По мнению исследователей, на космическом корабле можно будет долететь с Земли до конца свисающего троса, натянутого земной гравитацией. А оттуда пересесть на роботизированные транспортные средства, работающие на солнечной энергии и поднимающиеся по тросу на Луну.
Над созданием лунного лифта также работает американская компания LiftPort Group. Правда, основатель компании планировал реализовать проект ещё к 2020 году, но достичь этой цели пока не удалось.
А строительство космического лифта планировали начать в 2025 году. Год назад сотрудник Obayashi Corporation Ёдзи Исикава заявил, что компания занимается исследованиями и разработками, но дать старт в запланированные сроки не получится. Сложно представить, что уже через 25 лет на лифте можно будет подняться на высоту, в 43 раза превышающую Бурдж-Халифа. Верим?
