Як працює космічний ліфт
Космічний ліфт – це навіть ще не проект. Це, швидше, мрія не дає спокою вченим. Ми прагнемо в космос, мріємо про нього, але кожен крок вперед пов’язаний з величезними витратами коштів, сил, і ударом по екології. Злітає ракета спалює сотні тонн дорогого палива, залишаючи в атмосфері, кислотні опади. Чи зможе стати космічний ліфт альтернативою використанню ракетного двигуна?
Ідею такого ліфта вперше запропонував наш співвітчизник Костянтин Ціолковський. Принцип дії конструкції буде очевидний того, хто розуміє як висять в небі геостаціонарні супутники. Звичайно, вони рухаються з космічною швидкістю, щоб не впасти на землю. Але при цьому напрям їх руху співпадає з напрямом руху планети, а висота така, що кутова швидкість відповідає швидкості оберту навколо осі. Виходить, що з точки зору спостерігача з поверхні Землі супутник як би висить над однією точкою.
Далі – все “просто”. Виводимо на геостаціонарну орбіту велику космічну станцію і починаємо опускати з неї трос вниз, який під дією сили тяжіння буде опускатися вниз. Станція при цьому трохи підніметься вище, щоб центр ваги системи залишився на місці. Цей трос простягаємо до поверхні і кріпимо до нерухомої або, наприклад, плаваючою в море платформі. Далі – справа за малим – створити платформу, яка не поспішаючи буде рухатися вгору по тросу або в протилежному напрямку. Для рівноваги, має сенс у зустрічному напрямку рухати таку ж платформу з її обчислене з орбіти вантажем. Якщо матеріал троса вдасться зробити струмопровідним, то такий ліфт може навіть не брати з собою запас палива, рухаючись за допомогою електродвигуна. Ідея гарна, безумовно. Але є нюанси.
Звернемо увагу, що висота такої конструкції складе понад 35 400 км. так, Так, довжини такого троса майже вистачило б, щоб оперезати Землю. І які б міцні сплави не створювалися, сталь для троса не підходить – вона не витримає власний вагу і в сотню разів більше короткого відрізка. Зараз вчені намагаються вичавити щось із графітових нанотрубок. Експерименти вселяють успіх, але досить довгих волокон створити поки не вдалося. А нам, в ідеалі, потрібні молекули у всю довжину троса. Отже, перша проблема – вага самого троса.
Друга проблема – площа. Як би не було мало переріз нашого чудотроса, при такій величезній довжині він буде мати величезну ж площу. Хто бував на великій висоті, знає, які бувають там вітру. І вони будуть своєю неймовірною міццю рвати нашу канатну дорогу, змушуючи закладати додаткову міцність розрахунки. Навіть сонячний вітер за межами атмосфери буде неслабо навантажувати конструкцію.
Третя проблема – космічні тіла. І це не тільки метеорити/астероїди. Це насамперед – космічний сміття – уламки вибухнули супутників, самі старі супутники втратили управління і бовтаються в космосі в повільному падінні на Землю. Не забуваємо, що вони мчать на космічних швидкостях, а на такій швидкості будь-гайка проб’є товстенну сталеву плиту. Підвішений трос неможливо оперативно відвести в сторону для ухилення від мчить на нього уламка.
І що буде, якщо такий трос обірветься? Так, поки що з цим пов’язано більше проблем, ніж перспектив. Але радує, що вчені та інженери (причому не тільки з НАСА, але і приватні структури) працюють у цьому напрямку. Можливо, коли-то ми зможемо подорожувати і таким чином.
