Придуман способ доставлять людей и грузы на Луну по тросу
В США всерьез заговорили о создании «космического лифта» на другие планеты
Первый «космический лифт» — трос длиной 106 000 километров, ведущий в космос, — стал ближе, чем когда-либо, благодаря прорыву в исследованиях ученых. Во время визита в Космический центр имени Линдона Джонсона в Хьюстоне на днях президент США Трамп пообещал, что американские астронавты создадут постоянное присутствие на Луне, прежде чем отправятся на Марс.
“Наша страна покорит… эту бескрайнюю даль, что лежит перед нами… Мы исследуем ее, приручим и завоюем”, — сказал американский президент о нынешнем «золотом веке» освоения космоса в США. Но исследователи, которые задумываются о по-настоящему грандиозных проектах, говорят, что с нынешними неэффективными химическими ракетными двигателями никогда не добиться успеха, пишет New York Post. И они указывают на важный прорыв в этой области.
“Мы действительно стремимся к созданию постоянной инфраструктуры, которая заменит паромы и позволит пересекать реки по мосту”, — образно выразился в интервью New York Post Пит Свон, президент Международного консорциума по космическим лифтам (International Space Elevator Consortium, ISEC), некоммерческой организации, занимающейся исследованиями и пропагандой.
Это простая, но в то же время невероятная концепция: сверхпрочный электрифицированный трос, который начинается в точке на экваторе Земли и тянется за пределы геостационарной орбиты (ГСО), где в космосе будет находиться противовес, удерживающий его в натянутом состоянии. По тросу будут подниматься корабли, доставляющие грузы, людей и оборудование, проходя через атмосферу в космос.
“Прелесть в том, что его создание с помощью электричества спасает нашу атмосферу от загрязнения, не оставляет мусора на пути, и это будет рутинным, ежедневным, недорогим и безопасным. Это будет мост в космос”, – говорит Свон.
Как бы безумно это ни звучало, по словам исследователей, беседовавших с New York Post, инженерные разработки оправдали себя.
Узким местом в идее “космического лифта” всегда был материал троса, поскольку он должен быть масштабируемым, в 100 раз прочнее стали, исключительно легким и способным эффективно наматываться на катушку.
В скором времени ISEC собирается объявить, что у них есть самый многообещающий кандидат на данный момент — двумерный материал под названием поликристаллический графен, который уже широко используется в индустрии бытовой электроники. По словам исследователей, графен — это по сути всего лишь один цельный кристалл из атомов обычного карандашного грифеля, который долгое время считался идеальным кандидатом для такого проекта. Поликристаллический материал — это процесс создания своеобразной мозаики, который делает молекулу более масштабируемой.
“Похоже, мы нашли нужный материал, — сказал Свон. — Мы продвинулись намного дальше, чем были еще шесть месяцев назад. Технология не стоит на месте, она развивается. Время от времени кто-то делает открытие, и внезапно возможности переходят от линейного развития к резкому, скачкообразному росту. Именно это происходит в сфере материалов для тросовых систем. Поликристаллический графен чертовски прочен. Из него делают пуленепробиваемые жилеты, один слой которых способен остановить пистолетную пулю калибра .38».
Мечтатели о покорении космоса уже более ста лет вдохновляются идеей, популяризированной знаменитым британским писателем-фантастом Артуром Кларком в его романе 1979 года «Фонтаны рая», где он описал мегаструктуры, которые назвал «орбитальными башнями». Кларк, автор романа «Космическая одиссея 2001 года», подробно описал, какие инженерные решения потребуются для реализации такого проекта, и заметил, что “космический лифт» будет построен “примерно через пятьдесят лет после того, как все перестанут смеяться”.
Свон любит напоминать скептикам, что в 1969 году, после высадки на Луну, газета The New York Times принесла официальные извинения за редакционную статью многолетней давности, в которой высмеивался инженер, предположивший, что однажды ракеты доставят людей на Луну.
Каждая нить троса на самом деле будет представлять собой отдельную молекулу толщиной в один атом, шириной в один метр и длиной в 100 000 километров, которая будет тянуться от «земного порта» на поверхности, который должен быть расположен на экваторе, до «верхнего якорного» космодрома, находящегося далеко за пределами геостационарной орбиты.
По мнению ISEC, один трос, или «нога», будет состоять из 20 000 сложенных друг на друга листов этой молекулы. По словам Свона, этот колоссальный кабель будет практически невидимым, но при этом отражать свет, как зеркало, и наземные наблюдатели смогут время от времени видеть тонкие длинные лучи отражённого солнечного света, падающие с небес.
В отчёте ISEC отмечается, что инженерам из Южной Кореи уже удалось создать поликристаллическую молекулу графена длиной 1000 метров и шириной полметра, которую можно производить со скоростью около двух метров в минуту.
По утверждениям Свона, главной проблемой остаётся возможное повреждение троса космическим мусором, который носится по низкой околоземной орбите, поэтому он предлагает использовать около пяти тросов на каждый лифт — для резервного питания и других целей, а также создать вокруг него бесполетную зону для спутников.
План состоит в том, чтобы грузовые суда, называемые “альпинистами”, поднимались в небо, используя трос, пока не достигнут геостационарной орбиты (ГСО), которая находится на высоте 22 000 миль над Землей. По словам Свона, путешествие к этой точке займет около двух недель. Центробежная сила вращающейся Земли берет верх, протаскивая груз по оставшимся 40 000 миль троса, прежде чем выбросить его в космос со скоростью 16 000 миль в час, согласно расчетам ISEC. Это означает, что материалы могут быть отправлены с верхней точки троса на Луну всего за 14 часов, а полет с Земли в настоящее время занимает три дня.
Свон утверждает, что время полета к Марсу таким образом может сократиться всего до 61-120 дней, в зависимости от положения планет на момент запуска. Самый быстрый маршрут к Красной планете на сегодняшний день занимает семь месяцев, а стартовый период составляет 26 месяцев. “Мы могли бы устраивать ежедневные запуски на Марс”, — заявил Свон.
Однако до появления функционирующего “космического лифта” еще очень далеко, констатирует New York Post. “Это не гарантировано, — отметил профессор космической экономики Армен Папазян из Американского университета в Дубае. — Даже если завтра кто-то начнет строить ”космический лифт», при условии, что у него будет достаточно рисковый капитал, на его строительство уйдет лет десять-двадцать, если все пойдет по плану».
От лунных поселений до марсианских городов и добычи полезных ископаемых на астероидах — энтузиасты освоения космоса давно считают, что ракеты никогда не смогут полностью решить эту задачу. “Тирания” уравнения Циолковского, как выразился один из исследователей NASA в статье 2012 года, заключается в том, что для достижения скорости, необходимой для преодоления земного притяжения, ракеты должны на 85–95% состоять из топлива. Масса груза обычно составляет всего 2–4% от стартовой массы.
Компания ISEC дерзко заявила, что строительство первого в мире полностью роботизированного “космического лифта” обойдется в 15 миллиардов долларов, пишет New York Post. По их словам, если это вообще возможно, то цена будет символической. Недавний запуск миссии “Артемида”, в рамках которой люди впервые с 1972 года приблизились к Луне, обошелся в 4 миллиарда долларов. Однако, по данным Управления генерального инспектора NASA, к 2030 году вся программа “Артемида”, рассчитанная на несколько десятилетий, обойдется более чем в 200 миллиардов долларов.
“Я думаю, что первые десять лет существования ”космического лифта» будут посвящены логистике — мы будем просто поднимать грузы на орбиту, – отмечает Свон. – Когда мы это освоим и на Луне появятся поселения, а на Марсе возникнет потребность в большем количестве ресурсов, мы начнем осуществлять двусторонние перевозки, спуская грузы на Землю. Через 15 или 20 лет мы сможем отправлять туда людей».
Некоммерческая организация утверждает, что космический лифт с самого начала сможет доставлять в космос 30 000 метрических тонн грузов в год. Это колоссальный объем — больше, чем суммарный вес всех объектов, отправленных в космос с 1957 года. Однако убедить в этом большинство людей будет непросто.
“К тому времени, когда подобный проект начнет приносить инвесторам прибыль, пройдет два с половиной или три десятилетия, — сказал в интервью New York Post Папазян, автор книги «Космическая ценность денег: переосмысление финансов с точки зрения рисков и времени». — Инвесторы же рассчитывают на прибыль… желательно при жизни».
Как добавил эксперт, казенные деньги зависят от постоянно меняющихся политических условий и долговых ограничений.
