Фантасты на протяжении всего двадцатого века мечтают о выводе грузов и человека на околоземную орбиту не с помощью, привычных нам ракет-носителей, а посредством специального устройства, которое называется «космический лифт». У многих людей не укладывается в уме, как это возможно, однако современные исследования в этой области уже максимально приблизились к практическому воплощению плода воображения фантастов. В данной статье будет рассматриваться конструкция космического лифта, его экономическое и техническое обоснование.
Итак, принцип работы космического лифта основан на применении специально натянутого между орбитальной платформой и поверхностью земли троса. В дополнении используется система противовесов и подъемный механизм.
Основание лифта расположено на поверхности Земли. С него и начинается процесс подъема груза на орбиту. Размещать основание планируется, в том числе, и на водных подвижных платформах, преимущество которых заключается в защите от ураганов и метеоритов ввиду мобильности. Стационарные базы привлекают внимание из-за своей дешевизны и доступности источников энергии. К тому появляется возможность регулировки длины троса, что может быть критичным для требований по его толщине и массе. Если вы занимаетесь строительством, то знаете что без битума, часто не обойтись при создании многих наземных объектов, тем более вам будет интересно ознакомиться с описанием резервуаров для хранения и нагрева битума и ознакомиться с дополнительными характеристиками емкостей.
К тросу космического лифта предъявляются очень жесткие требования по надежности. Он должен быть изготовлен из высокопрочного, имеющего высокий показатель прочности на разрыв, материала. Экономически космический лифт будет оправдан только в том случае, если будет возможность его промышленного производства с параметрами плотности, близкими к графиту. Растяжимость троса должна быть около 100 гигапаскалей, в то время как этот параметр для большинства материалов значительно ниже (например, для стали – до 5ГПа, а для алмазных волокон – 30-50 ГПа). Выходом из ситуации может быть использование углеродных нанотрубок, по теории имеющих гораздо лучшие параметры, чем те, которые требуются для изготовления троса для космического лифта. К сожалению, в настоящее время технологии изготовления таких трубок не могут быть налажены в промышленных масштабах. Хотя теоретически растяжимость углеродных трубок равна 120 ГПа, практически были достигнуты значения 40-50 ГПа. Для достижения верхнего порога растяжимости необходимо улучшать чистоту материала трубок.
Космический лифт позволит заметно понизить затраты на доставку грузов на орбиту. В настоящее время ракетная техника доставляет грузы на орбиту, исходя из стоимости 20000 долларов за килограмм, в то время как перспективный космический лифт позволит делать это за несколько сот долларов, а то и меньше.
Строительство орбитального лифта выльется в круглую сумму, однако, так как операционные расходы не так уж велики, лифт рационально будет использовать для подъема значительных объемов груза. Строительство лифта ограничивает и тот факт, что рынок доставки грузов на орбиту в настоящее время недостаточно развит. Однако все может измениться, если уменьшится удельная стоимость доставки грузов – это приведет к большему разнообразию подобных предложений.
На 2012 год разработкой космического лифта занимаются в НАСА. Для финансирования программы выделено 12 млрд. долларов. Первый этап исследования показал, что постройка лифта, в принципе, является реальной инженерной задачей и ограничена только возможностями существующих материалов. Параллельно государственным структурам разработкой занимается частная компания Liftport, по заявлениям которой, цель будет достигнута в течение 5–10 лет.