Давайте будем честными, запуск ракет в космос - довольно неэффективный способ сделать что-то. Ракеты не только дороги в изготовлении, они также нуждаются в тонне топлива, чтобы достичь скорости побега. И хотя стоимость отдельных запусков снижается благодаря таким концепциям, как многоразовые ракеты и космические самолеты, более постоянным решением может быть создание космического лифта.
И хотя такой проект мегаинжиниринга сейчас просто невозможен, во всем мире существует множество ученых и компаний, которые стремятся сделать космический лифт реальностью в течение наших жизней. Например, команда японских инженеров из инженерного факультета университета Сидзуока недавно создала макет космического лифта, который они запустят в космос завтра (11 сентября).
Концепция космического лифта довольно проста. В основном, это требует строительства космической станции на геосинхронной орбите (ГСО), которая привязана к Земле растягивающей структурой. Противовес будет прикреплен к другому концу станции, чтобы удерживать трос прямо, а скорость вращения Земли гарантирует, что он останется на том же месте. Астронавты и экипажи путешествовали на машинах вверх и вниз, что исключало бы необходимость запуска ракет.
Ради своей масштабной модели инженеры из университета Сидзуока создали два ультрамалых CubeSats, каждый из которых имеет размеры 10 см (3,9 дюйма) по бокам. Они соединены стальным кабелем длиной около 10 метров (32,8 фута), контейнер, который действует как космический лифт, движется по кабелю с помощью двигателя, а камеры, установленные на каждом спутнике, отслеживают ход работы контейнера.
Микроспутники планируется запустить на Международную космическую станцию (МКС) 11 сентября, где они затем будут развернуты в космос для испытаний. Наряду с другими спутниками, эксперимент будет выполняться на транспортном средстве № 7 H-IIB, которое будет запускаться из космического центра Танегасима в префектуре Кагосима. Хотя аналогичные эксперименты, в которых кабели были вытянуты в космосе, проводились ранее, это будет первое испытание, когда объект перемещается по кабелю между двумя спутниками.
Как цитирует в статье AFP официальный представитель университета Сидзуока: «Это будет первый в мире эксперимент по проверке движения лифта в космосе».
«Теоретически, космический лифт очень правдоподобен. Космические путешествия могут стать чем-то популярным в будущем », - добавил инженер университета Сидзуока Йоджи Исикава.
Если эксперимент окажется успешным, это поможет заложить основу для реального космического лифта. Но, конечно, многие существенные проблемы еще предстоит решить, прежде чем что-либо приближающееся к космическому лифту. Главным среди них является материал, используемый для создания троса, который должен быть одновременно легким (чтобы не разрушаться) и обладать невероятной прочностью на растяжение, чтобы противостоять растяжению, создаваемому центробежной силой, действующей на противовес лифта.
Кроме того, привязь должна также противостоять гравитационным силам Земли, Солнца и Луны, не говоря уже о напряжениях, вызванных атмосферными условиями Земли. Эти проблемы считались непреодолимыми в течение 20-го века, когда концепция была популяризирована такими авторами, как Артур Кларк. Однако на рубеже веков, благодаря изобретению углеродных нанотрубок, ученые начали пересматривать эту идею.
Тем не менее, производство нанотрубок в масштабе, необходимом для достижения станции в ГСО, все еще выходит за рамки наших нынешних возможностей. Кроме того, Кейт Хенсон, технолог, инженер и соучредитель Национального космического общества (NSS), утверждает, что углеродные нанотрубки просто не обладают необходимой прочностью, чтобы выдерживать возникающие напряжения. Для этого инженеры предложили использовать другие материалы, такие как алмазные нановолокна, но производство этого материала в требуемом масштабе также выходит за рамки наших нынешних возможностей.
Есть и другие проблемы, которые включают в себя, как избежать столкновения космического мусора и метеоритов с космическим лифтом, как передавать электричество с Земли в космос и обеспечить устойчивость троса к космическим лучам высокой энергии. Но если и когда можно будет построить космический лифт, у него будут огромные выгоды, не в последнюю очередь это будет возможность перевозить экипажи и груз в космос за гораздо меньшие деньги.
В 2000 году, до разработки многоразовых ракет, стоимость размещения полезных грузов на геостационарной орбите с использованием обычных ракет составляла около 25 000 долларов США за килограмм (11 000 долларов США за фунт). Однако, согласно оценкам, составленным Фондом Spaceward, вполне возможно, что полезные нагрузки могут быть переданы в GSO всего за 220 долларов США за кг (100 долларов США за фунт).
Кроме того, лифт может быть использован для развертывания спутников следующего поколения, таких как космические солнечные батареи. В отличие от наземных солнечных батарей, которые подвержены циклу день / ночь и меняются погодные условия, эти батареи смогут собирать энергию 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Эта мощность может затем передаваться от спутников с использованием микроволновых излучателей к приемным станциям на земле.
Космические корабли также могут быть собраны на орбите, еще одна мера по сокращению расходов. В настоящее время космические корабли либо должны быть полностью собраны здесь на Земле и запущены в космос, либо иметь отдельные компоненты, запущенные на орбиту и затем собранные в космосе. В любом случае, это дорогостоящий процесс, который требует тяжелых пусковых установок и тонн топлива. Но с космическим лифтом, компоненты могут быть подняты на орбиту за долю стоимости. Еще лучше, если бы на орбиту могли быть выведены автономные заводы, способные как собирать необходимые компоненты, так и собирать космические корабли.
Неудивительно, что несколько компаний и организаций надеются найти способы преодоления технических и технических проблем, которые может повлечь такая структура. С одной стороны, у вас есть Международный консорциум космических лифтов (ISEC), филиал Национального космического общества, который был создан в 2008 году для содействия разработке, строительству и эксплуатации космического лифта.
Затем есть корпорация Obayashi, которая работает с университетом Сидзуока над созданием космического лифта к 2050 году. Согласно их плану, кабель лифта будет состоять из кабеля с углеродной нанотрубкой длиной 96 000 км (59 650 миль), способной нести 100 Альпинисты Он также будет состоять из плавающего земного порта диаметром 400 м (1312 футов) и противовеса весом 12 500 тонн (13 780 тонн США).
Как сказал профессор Йошио Аоки из Научно-технического колледжа Нихонского университета (который руководит проектом космических лифтов Obayashi Corp.): «[Космический лифт] необходим для промышленности, образовательных учреждений и правительства, чтобы объединить усилия для технологического развития». «.
Разумеется, стоимость строительства космического лифта будет огромной и, вероятно, потребует согласованных международных усилий и усилий нескольких поколений. И остаются серьезные проблемы, которые потребуют значительных технологических разработок. Но за эти единовременные расходы (плюс стоимость обслуживания) человечество получило бы неограниченный доступ к космосу в обозримом будущем и при значительно меньших затратах.
И если этот эксперимент окажется успешным, он предоставит важные данные, которые могут когда-нибудь сообщить о создании космического лифта.
