Ideea creării unui lift spațial a fost menționată în lucrările științifico-fantastice ale scriitorului britanic Arthur Charles Clarke încă din 1979. A scris în romanele sale că era absolut sigur că într-o zi se va construi un astfel de lift.

Dar prima persoană care a venit cu o idee atât de ciudată a fost inginerul rus și fondatorul cosmonauticii ruse, Konstantin Eduardovici Ciolkovski. Inspirat de construcția Turnului Eiffel, el a propus construirea unui turn și mai înalt, de câteva mii de kilometri înălțime. Tsiolkovsky a propus popularea spațiului cosmic folosind stații orbitale, a prezentat ideile unui lift spațial și un aeroglisor.

Lift spațial– sună fantastic. Dar oamenii din secolul al XIX-lea nu ar fi putut crede în apariția unor astfel de realizări tehnice precum un avion sau o navă spațială. Obayashi Construction Corporation din Japonia dezvoltă deja documentația tehnică pentru pregătirea construcției unui lift spațial. Costul proiectului este de 12 miliarde de dolari. Construcția unității va fi finalizată în 2050.

Beneficiile potențiale ale utilizării lifturilor spațiale sunt destul de mari. Chestia este că depășirea gravitației cu ajutorul propulsiei cu reacție este nepractică. De exemplu, lansarea navetei o singură dată necesită cheltuirea a 500 de milioane de dolari, ceea ce face ca lansările vehiculelor tradiționale de lansare să nu mai fie viabile din punct de vedere economic.

Liftul spațial este format din trei părți principale: baza, cablul și contragreutatea.

O platformă masivă în ocean, reprezentând baza liftului, ar ține un capăt al unui cablu din fibră de carbon, la capătul căruia ar fi o contragreutate - un obiect greu care ar acționa ca un satelit, rotindu-se în spatele planetei noastre și ținut. pe orbită prin forța centrifugă. De-a lungul acestui cablu, întins spre cer până la o înălțime de până la o sută de mii de kilometri, încărcătura se va ridica în spațiu.

Costă până la 15 mii de dolari să livrezi un kilogram de marfă în spațiu folosind o rachetă. Japonezii au calculat că pentru a livra mărfuri cu aceeași greutate pe orbită ar cheltui... 100 de dolari

Liftul spațial este o idee realizată cu atenție. De exemplu, s-a calculat că cablul nu poate fi din oțel. Pur și simplu se va rupe sub greutatea proprie. Materialul trebuie să fie de 90 de ori mai rezistent și de 10 ori mai ușor decât oțelul.

Inginerii urmau să folosească nanotuburi de carbon drept cabluri, dar s-a dovedit că este imposibil să țese cabluri lungi dintr-un astfel de material.

Recent, a apărut o invenție care poate transforma în sfârșit fantezia ascensorului spațial în realitate. O echipă de cercetători condusă de John Budding de la Universitatea din Pennsylvania a creat nanofire ultrasubțiri din diamante microscopice, care sunt semnificativ mai puternice decât nanotuburile și fibrele polimerice.

Tokyo Sky Tree este un turn de televiziune din zona Sumida, cel mai înalt turn de televiziune din lume.

Șeful departamentului de cercetare al companiei Obayashi, Yoji Ishikawa, consideră că know-how-ul Universității din Pennsylvania poate aduce cu adevărat omenirea mai aproape de spațiu. El spune că material nou, desigur, trebuie să treacă printr-o serie de teste de forță, dar se pare că exact asta au căutat de atâta vreme el și colegii săi.

Obayashi a construit deja lifturi de mare viteză pentru un turn de televiziune de aproximativ 635 de metri înălțime

NASA este acum implicată îndeaproape în dezvoltarea secretă a unui lift spațial. În viitor, va fi posibilă livrarea unor părți ale navelor spațiale interplanetare gigantice pe orbită și asamblarea acestora în spațiu. Un astfel de proiect poate fi realizat doar cu ajutorul unui lift spațial.

Dar cel mai important lucru este că statul care este primul care a construit un ascensor spațial va monopoliza sfera transportului spațial de mărfuri timp de multe secole.

Ilustrație pentru științific - roman fantastic„Green Mars” a lui Kim Stanley Robinson
lift spațial instalat pe Marte.

În secolul XXI, ascensoarele nu mai sunt doar mecanisme care ridică sarcinile la o anumită înălțime. Odată cu creșterea vitezei și a capacității de încărcare, ascensoarele devin tot mai multe vehicule.

Ca exemplu, putem oferi gigantului automobilistic din Japonia, Mitsubishi. Inginerii săi au dezvoltat un lift capabil să se ridice cu o viteză de 60 km/h. Dar după cum veți vedea acum, aceasta nu este limita.

Desigur, astfel de lifturi sunt proiectate pentru cele mai înalte clădiri din lume - zgârie-nori. Și nu contează în ce țară se află clădirea, principalul lucru este că liftul funcționează. Cum altfel poți ridica oamenii la o înălțime de 50 de etaje? Și la 100? Dacă rata de ascensiune rămâne aceeași, atunci timpul va curge incredibil de lent. Prin urmare, capacitatea lifturilor crește în fiecare zi.

Cei mai buni în această chestiune sunt japonezii. Obayashi Corporation, după câteva reflecții, a anunțat că pentru ea zgârie-norii sunt departe de limită. Inginerii companiei creează un lift în spațiu. Timp de creare: aproximativ 40 de ani. Cel mai probabil, până în 2050 construcția grandioasă va fi finalizată.

Se plănuiește ca cabina liftului să fie cât mai spațioasă pentru a ridica câteva zeci de persoane. Oamenii se vor ridica până când se vor găsi în spațiu. Din punct de vedere tehnologic, acest lucru este posibil. La urma urmei, inginerii din Japonia au dezvoltat un cablu special realizat din nanotuburi de carbon. Acest material este de aproape două duzini de ori mai puternic și mai durabil decât cel mai rezistent oțel din lume, puteți viziona documentare despre asta online. Mai mult, liftul se va ridica cu o viteză de 200 km/h, ceea ce înseamnă atingerea unei înălțimi de 36 de mii de kilometri în doar o săptămână.

Este greu de spus cine va aloca bani pentru un astfel de proiect. La urma urmei, dezvoltarea unui lift spațial continuă de mulți ani, începând cu teoriile despre acest lucru la începutul secolului al XX-lea.

De obicei asa proiecte ambițioase Lucrătorii NASA preiau controlul, dar ei acum, ca și Statele Unite în ansamblu, au probleme uriașe în sfera economică.

Vor reuși japonezii să realizeze un astfel de mega-proiect? Va fi capabil să se plătească singur și să aducă profit real? Nu vom putea răspunde la aceste întrebări. Cu toate acestea, însuși faptul că japonezii gândesc în termeni de decenii în avans ne reamintește încă o dată că planificarea nu este cea mai puternică trăsătură a mentalității ruse.

Atâta timp cât știința este popularizată în Japonia în acest fel, nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la sectorul lor tehnologic, care este strâns legat de marketing și economie, care la rândul lor alimentează știința.

Japonezii vor construi un lift în spațiu până în 2050

Acest dispozitiv va fi capabil să livreze oameni și mărfuri către stația spațială, care va apărea și în viitor.

Compania japoneză Obayashi și-a anunțat planurile de a construi un lift în spațiu până în 2050. Japonezii promit că se va putea ridica la o altitudine de 60.000 de mile și va livra oameni și mărfuri către o stație spațială, care va apărea și în viitorul îndepărtat. Reportajele ABC News.

Constructorii garantează, de asemenea, că noul lift va fi mai sigur și mai ieftin decât naveta spațială. În prezent, trimiterea unui kilogram de marfă cu naveta costă aproximativ 22.000 USD. Iar dispozitivul sci-fi Obayashi va putea transporta până la 200 de kilograme pentru aceiași bani.

Conducerea companiei de construcții consideră că apariția acestui sistem de transport va deveni posibilă odată cu apariția nanomaterialelor de carbon. Potrivit directorului Obayashi, Yoji Ishikawa, cablurile liftului vor fi nanotuburi futuriste care sunt de o sută de ori mai puternice decât cele din oțel. Momentan nu putem crea cabluri lungi. Mai putem face nanotuburi de 3 centimetri, dar până în 2030 vom reuși, a spus el, adăugând că liftul va putea livra până la 30 de persoane la stația spațială în doar o săptămână.

Obayashi crede că liftul său va revoluționa călătoriile în spațiu. Compania implică studenți din toate universitățile din Japonia pentru a lucra la acest proiect. De asemenea, speră să colaboreze cu oameni de știință străini.

Lifturile japoneze sunt considerate una dintre cele mai bune din lume. O companie japoneză dezvoltă în prezent cel mai rapid lift de pe Pământ. Hitachi îl va oferi unuia dintre zgârie-norii chinezi. Acest lift va fi capabil să atingă viteze de până la 72 de kilometri pe oră și să se ridice la o înălțime de 440 de metri, adică până la etajul 95.

În urmă cu aproximativ cincizeci de ani, oamenii credeau că, până la vremea noastră, zborurile spațiale vor fi la fel de accesibile ca călătoriile în spațiu în anii lor. transport public. Din păcate, aceste speranțe nu s-au împlinit. Dar poate că deja în 2050 va fi posibil să ajungeți în spațiu cu liftul - conceptul acestui vehicul a fost prezentat de compania japoneză Obayashi Corporation.

Lifturile sunt diferite! Există un lift obișnuit, există un lift în baie, există un lift în interiorul unui acvariu și Obayashi Corporation promite că va lansa un lift în spațiu în câteva decenii! De fapt, mai multe grupuri științifice și de inginerie din întreaga lume, supravegheate de agenția spațială NASA, sunt angajate în crearea unor astfel de tehnologii. Cu toate acestea, potrivit japonezilor, acest proces are loc foarte lent, așa că Obayashi Corporation a decis să dezvolte independent un lift spațial.

Principala realizare a competițiilor NASA este că au demonstrat însăși posibilitatea creării unui lift spațial. Obayashi Corporation promite să lanseze acest lucru neobișnuit vehicul pana in 2050!

Acest lift va duce de la Pământ la stația spațială, situată la o altitudine de 36 de mii de kilometri. Dar lungimea cablului va fi de 96 de mii de kilometri. Acest lucru este necesar pentru a crea o contragreutate orbitală. În viitor, poate fi folosit pentru a extinde traseul liftului.

Ştiri Oamenii de știință sunt gata să construiască un lift de diamant în spațiu puteți citi pe telefoanele dvs., iPad, iPhone și Android și alte dispozitive.

Oamenii de știință de la Universitatea de Stat din Pennsylvania au descoperit o modalitate de a crea nanofile ultra-subțiri de diamant, care ar fi ideale pentru a ridica un lift spațial către Lună. Experții au sugerat anterior că nanofiletele de diamant ar putea fi un material ideal pentru crearea unui cablu pentru un lift în spațiu.

Echipa, condusă de profesorul de chimie John Bedding, a supus molecule izolate de benzen la cicluri de presiune alternante într-un mediu lichid. Specialiștii au fost uimiți de rezultat, când atomii de carbon s-au asamblat într-un lanț ordonat și bine construit. Oamenii de știință au creat nanofițe de 20 de mii de ori mai mici decât părul uman. Cu toate acestea, lanțurile de diamante ar putea fi cel mai puternic material de pe Pământ.

Mai recent, o echipă de la Universitatea de Tehnologie Queensland din Australia a simulat aspectul nanofițelor de diamant folosind studii de dinamică moleculară la scară largă. Fizicienii au ajuns la concluzia că un astfel de material este mult mai flexibil în viitor decât se credea anterior, dacă structura moleculară este aleasă corect.

Oamenii de știință au presupus că alungirea firului de diamant ar putea în cele din urmă face materialul rezultat foarte fragil, dar cercetările au dovedit contrariul. Prin urmare, nanofilamentele de carbon au șanse mari de a fi folosite în spațiu, inclusiv ca cablu pentru un lift către Lună, conceptul căruia a fost propus pentru prima dată în 1895.

Surse: spaceon.ru, www.bfm.ru, dlux.ru, news.ifresh.ws, mirkosmosa.ru

Cabana Preiser - Zona Anormală

Guardians of the Underworld - Curse of the Tomb

Timpul sare

Asasini: Ucigașii sinucigași

Tiahuanaco

Stație gravitațională artificială

În Rusia, s-a decis crearea unei stații spațiale private, care va avea compartimente bazate pe gravitația artificială. Toate etapele construcției sale sunt planificate...

OZN-uri pe icoane și fresce

În sudul Iugoslaviei, în Kosovo Metohija, între orașele Pec și Djakovica, se află mănăstirea Decani. Fotografiile au fost făcute cu un teleobiectiv...

Iguazu - apă mare

Iguazu este una dintre cele mai magnifice cascade din lume. Este situat între Argentina și Brazilia. Partea sa principală este situată pe lateral...

Observare OZN

Încercările de a înțelege esența OZN-urilor se fac în mod constant, iar printre diversele domenii de analiză a obiectelor neidentificate, un loc aparte îl ocupă timpul în care...

Kola fântână superprofundă. Sunete din adâncurile Pământului

Fântâna superadâncă Kola este cea mai adâncă din lume și atinge 12262 m. Următoarea cea mai adâncă a fost...

O casă cu mansardă este visul unui oraș

Aproape toată lumea omul modern visează să aibă propria sa casă de lemn. La urma urmei, materialul natural este prețuit mai mult ca niciodată în timpul nostru. ...

Thailanda însorită

Vacanțele în Thailanda sunt alese de mulți turiști dintre cei mai mulți diverse tari. Cel mai interesant oraș stațiune este Pattaya. Este îndrăgit de turiștii ruși, așa că serviciul...

Tensiunea superficială a apei

Asemănarea dintre structura protoplasmei celulare și gheața este uimitoare. Structura acestuia din urmă este ideal integrată cu structura biomoleculelor. Moleculele vii se potrivesc atât de organic în...

Este amuzant, dar o persoană are coadă. Până la o anumită perioadă. Se stie...

Lift spațial

Oricine crede că nanotehnologia poate crea doar ceva submicroscopic, invizibil pentru ochiul uman, va fi probabil surprins de proiectul dezvoltat în în ultima vreme specialiști de la NASA și au atras atât de mult atenția oamenilor de știință și a publicului larg. Este vorba despre despre așa-numitul proiect de lift spațial.

Un lift spațial este un cablu lung de câteva zeci de mii de kilometri care conectează o stație spațială în orbită de o platformă situată în mijlocul Oceanului Pacific.

Ideea unui lift spațial are mai bine de un secol. Primul care a vorbit despre asta în 1895 a fost marele om de știință rus Konstantin Ciolkovski, fondatorul cosmonauticii moderne. El a subliniat că principiul care stă la baza științei moderne a rachetelor nu permite vehiculelor de lansare moderne să existe mijloace eficiente pentru livrarea mărfurilor în spațiu. Există mai multe motive pentru aceasta:

În primul rând, eficiența rachetelor moderne este foarte scăzută datorită faptului că cea mai mare parte a puterii motoarelor din prima etapă lucrează la depășirea forței gravitaționale.

În al doilea rând, se știe că o creștere semnificativă a masei de combustibil de mai multe ori dă doar o mică creștere a vitezeirachete. Pentru că, de exemplu, american sistem de rachete„Saturn_Apollo” cu o masă de lansare de 2900 de tone a pus pe orbită doar 129 de tone. De aici și costul astronomic al lansărilor spațiale folosind rachete (costul lansării unui kilogram de marfă pe orbită joasă este în medie de aproximativ 10.000 USD.)

Și, în ciuda încercărilor repetate de a reduce costul lansării rachetelor, se pare că costul transportului de mărfuri și oameni pe orbită este redus radical la costul transportului aerian standard bazat pe tehnologiile moderne de rachete.

fundamental imposibil.

Pentru a trimite marfa în spațiu mai ieftin, cercetătorii de la Laboratorul Național Los Alamos au propus crearea unui lift spațial. Potrivit estimărilor preliminare, costul lansării mărfurilor cu ajutorul unui lift ar putea scădea de la zeci de mii de dolari la 10 dolari pe kilogram. Oamenii de știință cred

ce poate face un lift spațial literalmenteîntoarce lumea peste cap, oferind omenirii oportunități complet noi.

În esență, liftul va fi un cablu care conectează stația orbitală la o platformă de pe suprafața Pământului. Cabinele montate pe șenile se vor deplasa în sus și în jos de-a lungul cablului, transportând sateliți și sonde care trebuie lansate pe orbită. Cu ajutorul acestui lift, chiar în vârf va fi posibilă construirea unei rampe de lansare în spațiu pentru nave spațiale care se îndreaptă către Lună, Marte, Venus și asteroizi. Problema furnizării de energie a „cabinelor” liftului în sine a fost rezolvată într-un mod original: cablul va fi acoperit cu panouri solare sau cabinele vor fi echipate cu mici panouri fotovoltaice care vor fi iluminate de lasere puternice de pe Pământ.

Oamenii de știință propun amplasarea bazei solului liftului spațial în ocean, în apele ecuatoriale Oceanul Pacific, la sute de kilometri de rutele de zbor comerciale. Se știe că uraganele nu traversează niciodată ecuatorul și aproape că nu există fulgere aici, ceea ce va oferi liftului o protecție suplimentară.

Ascensorul spațial este descris în lucrările lui Tsiolkovsky, precum și a scriitorului de science fiction Arthur C. Clarke, iar proiectul pentru construirea unui astfel de lift a fost dezvoltat de inginerul de la Leningrad Yuri Artsutanov în 1960. Timp de mulți ani, un promotor activ al ideii unui lift spațial a fost Astrahanul

savantul G. Polyakov.

Dar până acum nimeni nu a reușit să ofere un material atât de ușor și de puternic încât să poată fi folosit la realizarea unui cablu spațial. Până de curând, cel mai durabil material era oțelul. Dar nu este posibil să se facă un cablu de oțel lung de câteva mii de kilometri, deoarece chiar și calculele simplificate indică faptul că un cablu de oțel cu rezistența necesară s-ar prăbuși sub propria greutate deja la o altitudine de 50 km.

Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea nanotehnologiei, a apărut o oportunitate reală de a produce un cablu cu caracteristicile necesare pe baza de fibre din nanotuburi de carbon ultra-rezistente și ultra-ușoare Până acum, nimeni nu a reușit să facă nici măcar un metru lungime cablu de la nanotuburi, dar, conform dezvoltatorilor proiectului, tehnologiile de producție a nanotuburilor sunt îmbunătățite în fiecare zi, așa că un astfel de cablu ar putea fi realizat în câțiva ani.

Elementul principal al ascensorului este un cablu, al cărui capăt este atașat la suprafața Pământului, iar celălalt se pierde în spațiu la o altitudine de aproximativ 100 de mii de km. Acest cablu nu se va „atârna” doar înăuntru spațiul cosmic, dar va fi întins ca o sfoară, datorită influenței a două forțe multidirecționale: centrul

fugă și centripetă.

Pentru a le înțelege natura, imaginați-vă că ați legat un obiect de o frânghie și ați început să-l desfaceți. De îndată ce capătă o anumită viteză, frânghia se va strânge, deoarece asupra obiectului acţionează o forţă centrifugă, iar asupra frânghiei în sine acţionează o forţă centripetă, care o trage. Ceva similar se va întâmpla cu un cablu ridicat în spațiu. Orice obiect de la capătul său superior, sau chiar capătul liber în sine, se va roti, ca un satelit artificial al planetei noastre, doar „legat” cu o „frânghie” specială de suprafața pământului.

Echilibrul de forțe va avea loc atunci când centrul de masă al frânghiei gigant se află la o altitudine de 36 de mii de kilometri, adică în așa-numita orbită geostaționară. Acolo sateliții artificiali atârnă nemișcați deasupra Pământului, făcând o revoluție completă cu el în 24 de ore. În acest caz, nu numai că va fi tensionat, dar va putea să ocupe constant o poziție strict definită - verticală față de orizontul pământului, exact spre centrul planetei noastre.

Figura 24. Ascensorul spațial, așa cum a fost imaginat de artistul Pat Rawlings*

Retipărit de pe http://flightprojects.msfc.nasa.gov

Pentru a începe construcția unui lift spațial, va fi necesar să faceți câteva zboruri ale navetei spațiale. Aceștia și o platformă specială cu propriul motor autonom vor livra 20 de tone de cablu pe orbita geostaționară. Apoi ar trebui să coboare un capăt al cablului către Pământ și să-l securizeze undeva în zona ecuatorială a Oceanului Pacific pe o platformă similară cu platforma actuală de lansare pentru lansarea rachetelor.

Apoi intenționează să pună ridicări speciale de-a lungul cablului, care vor adăuga din ce în ce mai multe straturi de acoperire cu nanotuburi la cablu, crescând rezistența acestuia. Acest proces ar trebui să dureze câțiva ani, iar primul lift spațial va fi gata.

Coincidențe curioase: în 1979, scriitorul de science fiction Arthur C. Clarke, în romanul său „Fântânile Paradisului”, a prezentat ideea unui „lift spațial” și a propus înlocuirea oțelului cu un anumit „pseudo-unu” ultra-puternic. -cristal de diamant dimensional”, care a devenit principalul material de construcție pentru acest dispozitiv. Cel mai interesant lucru este că Clark aproape a ghicit. Etapa actuală de interes în proiectul de construire a unui lift spațial este asociată tocmai cu cristalele de carbon - nanotuburi, care au proprietăți remarcabile, cu care ne-am familiarizat deja.

Și ceea ce este absolut surprinzător: fizicianul, unul dintre participanții la dezvoltarea ascensorului spațial, se numește Ron Morgan. Morgan a fost și numele personajului din romanul lui Arthur C. Clarke, inginerul care a construit ascensorul spațial!

În ciuda crizei și a războiului de sancțiuni, există un mare interes pentru astronautică în țările civilizate, dezvoltate economic. Acest lucru este facilitat de progresele în dezvoltarea științei rachetelor și în studiul spațiului din apropierea Pământului, planetelor sistemului solar și periferiei sale folosind nave spațiale. Din ce în ce mai multe state sunt incluse cursa spațială. China și India își declară cu voce tare ambițiile de a explora Universul. Monopolul structurilor de stat ale Rusiei, SUA și Europei asupra zborurilor în străinătate devine un lucru din trecut. atmosfera pământului. Întreprinderile manifestă un interes din ce în ce mai mare pentru transportul de persoane și mărfuri pe orbita spațială. Au apărut companii care sunt conduse de pasionați îndrăgostiți de spațiu. Ei dezvoltă atât noi vehicule de lansare, cât și noi tehnologii care vor face posibilă realizarea unui salt în explorarea Universului. Ideile care chiar ieri au fost considerate nerealizabile sunt luate în considerare cu seriozitate. Iar ceea ce era considerat rodul imaginației febrile a scriitorilor de science-fiction este acum unul dintre posibilele proiecte de implementat în viitorul apropiat.

Un astfel de proiect ar putea fi un lift spațial.

Cât de realist este asta? Jurnalistul BBC Nick Fleming a încercat să răspundă la această întrebare în articolul său „Elevator in Orbit: Operă științifico-fantastică sau o chestiune de timp?”, care este adusă în atenția celor interesați de spațiu.

Ascensor pe orbită: science fiction sau o chestiune de timp?

Datorită ascensoarelor spațiale capabile să livreze oameni și mărfuri de pe suprafața Pământului pe orbită, omenirea ar putea abandona utilizarea rachetelor dăunătoare mediului. Dar crearea unui astfel de dispozitiv nu este ușoară, așa cum a aflat un corespondent BBC Future.

Când vine vorba de previziuni privind dezvoltarea noilor tehnologii, mulți consideră autoritatea milionarului Elon Musk, unul dintre liderii din sectorul cercetării neguvernamentale, care a venit cu ideea Hyperloop-ului - un high- Proiectul de transport de pasageri a conductei de viteză între Los Angeles și San Francisco (timpul de călătorie durează doar 35 de minute). Dar există proiecte pe care chiar și Musk le consideră practic imposibile. De exemplu, proiectul liftului spațial.

„Aceasta este o sarcină prea complexă din punct de vedere tehnic Este puțin probabil ca un lift spațial să poată fi creat în realitate”, a spus Musk la o conferință la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, toamna trecută. În opinia sa, este mai ușor să construiești un pod între Los Angeles și Tokyo decât să construiești un lift pe orbită.

Ideea de a trimite oameni și mărfuri în spațiu în interiorul capsulelor care alunecă în sus de-a lungul unui cablu gigant ținut în loc de rotația Pământului nu este nouă. Descrieri similare pot fi găsite în lucrările scriitorilor de science fiction precum Arthur C. Clarke. Cu toate acestea, acest concept nu a fost încă considerat fezabil în practică. Poate că credința că putem rezolva această problemă tehnică extrem de complexă este, de fapt, doar auto-înșelare?

Pasionații de ascensoare spațiale cred că este pe deplin posibil să construiești unul. În opinia lor, rachetele alimentate cu combustibil toxic sunt o formă de transport spațial învechită, periculoasă pentru oameni și natură și excesiv de costisitoare. Alternativa propusă este, în esență, o linie de cale ferată așezată pe orbită - un cablu foarte puternic, al cărui capăt este fixat pe suprafața Pământului, iar celălalt la o contragreutate situată pe orbită geosincronă și, prin urmare, atârnând constant deasupra unui punct de pe suprafața Pământului. . Dispozitivele electrice care se deplasează în sus și în jos de-a lungul unui cablu ar fi folosite ca cabine de lift. Cu ascensoarele spațiale, costul trimiterii mărfurilor în spațiu ar putea fi redus la 500 de dolari pe kilogram - o cifră care este acum de aproximativ 20.000 de dolari pe kilogram, potrivit unui raport recent al Academiei Internaționale de Astronautică (IAA).

Pasionații de ascensoare spațiale subliniază nocivitatea tehnologiilor de lansare a rachetelor pe orbită

„Această tehnologie deschide oportunități fenomenale; va oferi omenirii acces la sistem solar„, spune Peter Swan, președintele International Space Elevator Consortium ISEC și coautor al raportului IAA. „Cred că primele lifturi vor fi automate, iar în 10 până la 15 ani vom avea șase până la opt dintre aceste dispozitive care sunt suficient de sigure pentru a transporta oameni.”

Originile ideii

Dificultatea este că înălțimea unei astfel de structuri trebuie să fie de până la 100.000 km - aceasta este mai mult de doi ecuatoare terestre. În consecință, structura trebuie să fie suficient de puternică pentru a-și susține propria greutate. Pur și simplu nu există material pe Pământ cu caracteristicile de rezistență necesare.

Dar unii oameni de știință cred că această problemă poate fi rezolvată deja în secolul actual. Japoneză mare firma de constructii a anunțat că intenționează să construiască un lift spațial până în 2050. Iar cercetătorii americani au creat recent un nou material asemănător diamantului, bazat pe nanofilamente de benzen comprimat, a cărui rezistență calculată ar putea face ca un lift spațial să devină realitate în timpul vieții multor dintre noi.

Conceptul de lift spațial a fost luat în considerare pentru prima dată în 1895 de Konstantin Ciolkovski. Un om de știință rus, inspirat de Turnul Eiffel recent construit din Paris, a început să cerceteze fizica construirii unui turn gigant care ar putea transporta nave spațiale pe orbită fără utilizarea rachetelor. Mai târziu, în 1979, acest subiect a fost menționat de scriitorul de science fiction Arthur C. Clarke în romanul său Fântânile Paradisului - al său personajul principal construiește un lift spațial similar ca design cu proiectele aflate în discuție în prezent.

Întrebarea este cum să aducem ideea la viață. „Îmi place îndrăzneala conceptului de lift spațial”, spune Kevin Fong, fondatorul Centrului pentru Altitudine, Spațiu și Medicină Extremă de la University College London. „Pot înțelege de ce oamenii îl consideră atât de atractiv: capacitatea de a călători pe orbitele joase ale Pământului în mod ieftin și în siguranță ne deschide întregul sistem solar interior.”

Probleme de securitate

Cu toate acestea, construirea unui lift spațial nu va fi ușoară. „În primul rând, cablul trebuie să fie realizat dintr-un material super-rezistent, dar flexibil, care are caracteristicile necesare de greutate și densitate pentru a susține greutatea vehiculelor care se deplasează pe el și, în același timp, să poată rezista forțelor laterale constante. . Acest material pur și simplu nu există acum”, spune Fong - În plus, construcția unui astfel de lift va necesita cea mai intensă utilizare nave spațialeși cel mai mare număr de ieșiri în spatiu deschis de-a lungul istoriei omenirii”.

Potrivit acestuia, problemele de siguranță nu pot fi ignorate: „Chiar dacă reușim să depășim enormele dificultăți tehnice asociate cu construirea liftului, structura rezultată va fi un șir uriaș întins, scoțând navele spațiale din orbită și fiind constant bombardată de resturi spațiale. ”

Vor putea într-o zi turiștii să folosească un lift pentru a călători în spațiu?

În ultimii 12 ani, trei modele detaliate pentru un lift spațial au fost publicate în întreaga lume. Primul este descris de Brad Edwards și Eric Westling în cartea „Space Elevators”, publicată în 2003. Acest lift este conceput pentru a transporta 20 de tone de marfă folosind energia instalațiilor laser situate pe Pământ. Costul estimat al transportului este de 150 USD per kilogram, iar costul proiectului este estimat la 6 miliarde USD.

În 2013, Academia IAA a dezvoltat acest concept într-un proiect propriu, oferind protecţie sporită cabine de lift din fenomene atmosferice până la o altitudine de 40 km, la atingerea căreia deplasarea cabinelor pe orbită ar trebui să se producă datorită energiei solare. Costul transportului este de 500 de dolari pe kilogram, iar costul construirii primelor două astfel de lifturi este de 13 miliarde de dolari.

Conceptele timpurii de lift spațial au sugerat o varietate de soluții posibile la problema unei contragreutăți spațiale pentru a menține cablul întins, inclusiv utilizarea unui asteroid capturat și transportat pe orbită. Raportul IAA notează că o astfel de soluție poate fi implementată într-o zi, dar nu este posibilă în viitorul apropiat.

Drogue"

Pentru a susține un cablu cu o greutate de 6.300 de tone, contragreutatea trebuie să cântărească 1.900 de tone. Poate fi format parțial din nave spațiale și alte dispozitive auxiliare care vor fi folosite pentru a construi liftul. De asemenea, este posibil să folosiți sateliți uzați din apropiere prin remorcarea lor pe o nouă orbită.

De asemenea, ei propun realizarea „ancorei” care atașează cablul de Pământ, sub forma unei platforme plutitoare de dimensiunea unui petrolier mare sau portavion, și plasarea acesteia în apropierea ecuatorului pentru a-și crește capacitatea portantă. O zonă la 1000 km vest de Insulele Galapagos, care este rareori supusă uraganelor, tornadelor și taifunurilor, este propusă ca locație optimă pentru „ancoră”.

Resturile spațiale ar putea fi folosite ca contragreutate la capătul superior al cablului unui ascensor spațial

Obayashi Corp., una dintre cele mai mari cinci firme de construcții din Japonia, a anunțat anul trecut planurile de a construi un lift spațial mai robust, care să poarte curse automate cu maglev. Tehnologia similară este utilizată pe căile ferate de mare viteză. Este nevoie de un cablu mai puternic, deoarece liftul japonez ar trebui să fie folosit pentru a transporta oameni. Costul proiectului este estimat la 100 de miliarde de dolari, în timp ce costul transportului de mărfuri pe orbită poate fi de 50-100 de dolari pe kilogram.

Deși, fără îndoială, vor exista o mulțime de provocări tehnice în construirea unui astfel de lift, de fapt, singurul element structural care nu poate fi încă creat este cablul în sine, spune Swan: „Singura problemă tehnologică care trebuie rezolvată este găsirea materialului potrivit pentru faceți cablul, asta e tot.”

Fire de diamant

Pe în acest moment Cel mai potrivit material pentru cablu sunt nanotuburile de carbon, create în condiții de laborator în 1991. Aceste structuri cilindrice au o rezistență la tracțiune de 63 gigapascali, adică sunt de aproximativ 13 ori mai rezistente decât cel mai rezistent oțel.

Lungimea maximă realizabilă a unor astfel de nanotuburi este în continuă creștere - în 2013, oamenii de știință chinezi au reușit să o mărească la jumătate de metru. Autorii raportului IAA prevăd că lungimea de kilometri va fi atinsă până în 2022 și până în 2030. Va fi posibil să se creeze nanotuburi de lungime adecvată pentru utilizare într-un lift spațial.

Între timp, un material nou, ultra-puternic, a apărut în septembrie anul trecut: într-o lucrare publicată în revista de știință a materialelor Nature Materials, o echipă de oameni de știință condusă de profesorul de chimie John Bedding de la Universitatea de Stat din Pennsylvania a raportat că au produs „nanofițe de diamant” super-subțiri. ” în laborator care s-ar putea dovedi chiar mai puternic decât nanotuburile de carbon.

Oamenii de știință au comprimat benzenul lichid sub de 200.000 de ori presiunea atmosferică. Apoi presiunea a fost redusă încet și s-a dovedit că atomii de benzen s-au rearanjat, creând o structură foarte ordonată de tetraedre piramidale.

Ca urmare, s-au format fire super-subțiri, foarte asemănătoare ca structură cu diamantul. Deși rezistența lor nu poate fi măsurată direct din cauza dimensiunilor lor ultra-mice, calculele teoretice indică faptul că aceste fire pot fi mai rezistente decât cele mai rezistente materiale sintetice disponibile.

Reducerea riscului

„Dacă putem face nanofire de diamant sau nanotuburi de carbon de lungimea și calitatea potrivite, putem fi destul de siguri că vor fi suficient de puternice pentru a fi folosite într-un lift spațial”, spune Bedding.

Cu toate acestea, chiar dacă reușiți să găsiți un material potrivit pentru cablu, asamblarea structurii va fi foarte dificilă. Cel mai probabil, vor apărea dificultăți legate de asigurarea siguranței proiectului, finanțarea necesară și gestionarea corectă a intereselor concurente. Totuși, acest lucru nu îl oprește pe Swan.

Într-un fel sau altul, omenirea se străduiește pentru spațiu și este gata să cheltuiască mulți bani pe el

„Desigur, vom întâmpina mari dificultăți, dar problemele trebuiau rezolvate în timpul construcției primei transcontinentale. feroviar[în SUA] și în timpul construcției Canalelor Panama și Suez”, spune el. „Va dura mult timp și bani, dar, ca în cazul oricărui proiect mare, trebuie doar să rezolvați problemele pe măsură ce apar, reducând în același timp posibilele riscuri.”

Nici Elon Musk nu este pregătit să respingă categoric posibilitatea de a crea un lift spațial. „Nu cred că această idee este fezabilă astăzi, dar dacă cineva poate dovedi contrariul, ar fi grozav”, a spus el la o conferință la MIT anul trecut.

Deși construcția unui lift spațial este deja în limitele capacităților noastre de inginerie, pasiunile din jurul acestei structuri s-au domolit, din păcate, în ultima perioadă. Motivul este că oamenii de știință nu au reușit încă să obțină tehnologia de a produce nanotuburi de carbon cu rezistența necesară la scară industrială.

Ideea lansării mărfurilor pe orbită fără rachete a fost propusă de aceeași persoană care a fondat cosmonautica teoretică - Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Inspirat de Turnul Eiffel pe care l-a văzut la Paris, și-a descris viziunea despre un lift spațial sub forma unui turn de înălțime enormă. Vârful lui ar fi doar pe o orbită geocentrică.

Turnul liftului are la bază materiale durabile care împiedică compresia - dar idei moderne ascensoarele spațiale încă iau în considerare o versiune cu cabluri care trebuie să aibă rezistență la tracțiune. Această idee a fost propusă pentru prima dată în 1959 de un alt om de știință rus, Yuri Nikolaevich Artsutanov. Pentru prima dată munca stiintifica cu calcule detaliate pentru un lift spațial sub formă de cablu, a fost publicat în 1975, iar în 1979 Arthur C. Clarke l-a popularizat în lucrarea sa „Fântânile Paradisului”.

Deși nanotuburile sunt în prezent recunoscute ca fiind cel mai rezistent material și singurul potrivit pentru construirea unui lift sub formă de cablu care se întinde de la un satelit geostaționar, rezistența nanotuburilor obținute în laborator nu este încă suficientă pentru a atinge rezistența calculată.

Teoretic, rezistența nanotuburilor ar trebui să fie mai mare de 120 GPa, dar în practică cea mai mare alungire a unui nanotub cu un singur perete a fost de 52 GPa și, în medie, s-au spart în intervalul 30-50 GPa. Un lift spațial necesită materiale cu o rezistență de 65-120 GPa.

La sfârșitul anului trecut, la cel mai mare festival american documentare DocNYC a proiectat filmul Sky Line, care relatează eforturile inginerilor americani de a construi un lift spațial – inclusiv participanții la competiția X-Prize a NASA.

Personajele principale ale filmului sunt Bradley Edwards și Michael Lane. Edwards este un astrofizician care lucrează la ideea ascensorului spațial din 1998. Lane este antreprenor și fondator al LiftPort, o companie care promovează utilizarea comercială a nanotuburilor de carbon.

La sfârșitul anilor 90 și începutul anilor 2000, Edwards, după ce a primit granturi de la NASA, a dezvoltat intens ideea unui lift spațial, calculând și evaluând toate aspectele proiectului. Toate calculele sale arată că această idee este fezabilă - dacă apare doar o fibră suficient de puternică pentru cablu.

Edwards a colaborat pentru scurt timp cu LiftPort pentru a căuta finanțare pentru proiectul liftului, dar din cauza unor dezacorduri interne, proiectul nu s-a materializat niciodată. LiftPort s-a închis în 2007, deși cu un an mai devreme a demonstrat cu succes un robot care urca pe un cablu vertical de o milă, suspendat de baloane, ca parte a unei dovezi de concept pentru o parte din tehnologia sa.

Acel spațiu privat, concentrându-se pe rachete reutilizabile, ar putea înlocui complet dezvoltarea lifturilor spațiale în viitorul apropiat. Potrivit acestuia, liftul spațial este atractiv doar pentru că oferă modalități mai ieftine de a livra marfa pe orbită, iar rachetele reutilizabile sunt dezvoltate tocmai pentru a reduce costul acestei livrări.

Edwards pune stagnarea ideii pe seama lipsei de sprijin real pentru proiect. „Așa arată proiectele pe care sute de oameni împrăștiați în întreaga lume le dezvoltă ca hobby. Nu se vor face progrese serioase până când nu există un sprijin real și un control centralizat”.

Situația cu dezvoltarea ideii unui lift spațial în Japonia este diferită. Țara este renumită pentru evoluțiile sale în domeniul roboticii, iar fizicianul japonez Sumio Iijima este considerat un pionier în domeniul nanotuburilor. Ideea unui lift spațial este aproape națională aici.

Compania japoneză Obayashi promite să livreze un lift pentru spațiu de lucru până în 2050. Directorul executiv al companiei, Yoji Ishikawa, spune că lucrează cu contractori privați și universități locale pentru a îmbunătăți tehnologia existentă pentru nanotuburi.

Ishikawa spune că, deși compania înțelege complexitatea proiectului, nu văd niciun obstacol fundamental în implementarea acestuia. El crede, de asemenea, că popularitatea ideii unui lift spațial în Japonia este cauzată de necesitatea de a avea un fel de idee națională care să unească oamenii pe fundalul situației economice dificile din ultimele două decenii.

Ishikawa este încrezător că, deși o idee de această amploare poate fi realizată cel mai probabil doar de cooperare internationala, Japonia poate deveni foarte bine locomotiva ei datorită popularității mari a liftului spațial din țară.

Între timp, compania canadiană de spații și apărare Thoth Technology a primit brevetul american nr. 9.085.897 vara trecută pentru versiunea lor de ascensor spațial. Mai exact, conceptul presupune construirea unui turn care își păstrează rigiditatea datorită gazului comprimat.

Turnul ar trebui să livreze marfă la o înălțime de 20 km, de unde vor fi lansate pe orbită folosind rachete convenționale. Această opțiune intermediară, conform calculelor companiei, va economisi până la 30% din combustibil în comparație cu o rachetă.