Можноли построить лифт налуну?

      Комментарии к записи Можноли построить лифт налуну? отключены

Можноли построить лифт налуну?

Сейчас космические аппараты исследуют Луну, Солнце, астероиды и планеты, кометы и межпланетное пространство. Но ракеты на химическом горючем все еще остаются дорогим и маломощным средством вывода нужной нагрузки за пределы земного тяготения. Современная ракетная техника фактически достигла предела возможностей, поставленных природой химических реакций. Неужто человечество зашло в технологический тупик?

Вовсе нет, в случае если обратить внимание на ветхую идею космического лифта.

У истоков

Первым, кто без шуток поразмыслил над тем, как преодолеть тяготение планеты посредством «подтягивания», был один из разработчиков реактивных аппаратов Феликс Цандер. В отличие от выдумщика и фантазёра барона Мюнхгаузена, Цандер внес предложение научно обоснованный вариант космического лифта для Луны. На пути между Землёй и Луной имеется точка, в которой силы притяжения этих тел уравновешивают друг друга. Она находится на расстоянии 60 000 км от Луны.

Ближе к Луне лунное тяготение будет посильнее земного, а дальше — не сильный. Так что в случае если связать тросом Луну с каким-нибудь астероидом, покинутым, скажем, на расстоянии 70?000 км от Луны, то лишь трос не разрешит астероиду упасть на Землю. Силой земного тяготения трос будет неизменно натянут, и по нему возможно будет с поверхности Луны встать за пределы лунного притяжения.

С позиций науки — совсем верная мысль. Она не взяла сходу заслуженного внимания лишь вследствие того что во времена Цандера просто не существовало материалов, трос из которых не оборвался бы под собственной тяжестью.

Первые идеи

Первые же удачи космонавтики снова разбудили фантазию энтузиастов. В первой половине 60-ых годов двадцатого века юный коммунистический инженер Юрий Арцутанов обратил внимание на занимательную изюминку так называемых геостационарных спутников (ГСС). Эти спутники находятся на круговой орбите совершенно верно в плоскости земного экватора и имеют период обращения, равный длительности земных дней. Исходя из этого геостационарный спутник всегда висит над одной и той же точкой экватора.

Арцутанов внес предложение соединить ГСС тросом с находящейся под ним точкой на земном экваторе. Трос будет неподвижен относительно Земли, и по нему так и напрашивается мысль разрешить войти в космос кабину лифта. Эта броская мысль захватила многие умы.

Известный автор Артур Кларк кроме того написал фантастический роман «Фонтаны рая», в котором вся фабула связана со постройкой космического лифта.

Неприятности лифта

Сейчас идею космического лифта на ГСС уже пробуют воплотить в Соединенных Штатах и Японии, устраиваются кроме того конкурсы среди разработчиков данной идеи. Главные упрочнения конструкторов направлены на поиск материалов, из которых возможно сделать трос длиной 40 000 км, талантливый выдержать не только личный вес, но и вес остальных подробностей конструкции. Превосходно, что подходящее вещество для троса уже придумано.

Это углеродные нанотрубки. Их прочность многократно выше, чем необходимо для космического лифта, но нужно еще обучиться делать бездефектную нить из таких трубок длиной в десятки тысяч километров. Сомневаться в том, что такая техническая задача будет непременно решена, не следует.

Вторая и также важная задача на пути строительства космического лифта пребывает в разработке двигателя для системы и лифта его энергетического обеспечения. Так как кабина обязана подняться на 40 000 км без дозаправки до самого финиша подъема! Как этого добиться — никто еще не придумал.

Неустойчивое равновесие

Но самая громадная, кроме того непреодолимая, трудность для лифта на геостационарный спутник связана с законами небесной механики. ГСС находится на собственной превосходной орбите лишь благодаря равновесию центробежной силы и силы притяжения. Любое нарушение этого равновесия ведет к тому, что спутник меняет собственную орбиту и уходит со своей «точки стояния».

Кроме того маленькие неоднородности гравитационного поля Почвы, Луны и приливные силы Солнца и давление солнечного света приводят к тому, что находящиеся на геостационарной орбите спутники всегда дрейфуют. Нет ни мельчайших сомнений, что под тяжестью лифтовой совокупности спутник не сможет оставаться на геостационарной орбите и упадет. Существует, но, иллюзия, что возможно продолжить трос далеко за геостационарную орбиту и на его дальнем финише разместить массивный противовес.

На первый взгляд, центробежная сила, действующая на привязанный противовес, натянет трос так, что дополнительная нагрузка от движущейся по нему кабины не сможет поменять положения противовеса, и лифт останется в рабочем положении. Это было бы правильно, если бы вместо эластичного троса употреблялся твёрдый несгибаемый стержень: тогда бы энергия вращения Почвы передавалась через стержень на кабину, и ее перемещение не приводило бы к появлению боковой, не компенсируемой натяжением троса силы. А эта сила неизбежно нарушит динамическую устойчивость околоземного лифта, и он упадёт!

Небесная площадка

К счастью для землян, природа припасла для нас превосходное ответ — Луну. Кроме того, что Луна так массивна, что никакими лифтами ее не пошевелить, она еще находится практически на круговой орбите и наряду с этим развернута к Почва неизменно одной стороной! Легко напрашивается мысль — протянуть лифт между Луной и Землёй, но закрепить лифтовый трос лишь одним финишем, на Луне.

Второй финиш троса возможно опустить практически до самой Почвы, и сила земного тяготения вытянет его как струну на протяжении линии, соединяющей Луны масс и центры Земли. Запрещено лишь допустить, дабы вольный финиш доходил до поверхности Почвы. Отечественная планета вращается около собственной оси, почему финиш троса будет иметь относительно поверхности Почвы скорость около 400 м в секунду, другими словами двигаться в воздухе со скоростью больше скорости звука.

Для того чтобы сопротивления воздуха не выдержит никакая конструкция. Но в случае если опустить кабину лифта до высоты 30−50 км, где воздушное пространство достаточно разрежен, его сопротивлением возможно пренебречь. Скорость кабины останется около 0,4 км/с, а такую скорость легко набирают современные высотные самолеты-стратопланы.

Подлетев к кабине лифта и состыковавшись с ней (эта техника стыковки в далеком прошлом отработана и в самолетостроении для дозаправки в воздухе, и в космических аппаратах), возможно переместить груз с борта стратоплана в кабину либо обратно. Затем кабина лифта начнет подъем на Луну, а стратоплан возвратится на Землю. Кстати, доставленный с Луны груз возможно из кабины на парашюте и подобрать его в сохранности и целости на земле либо в океане.

Избегая столкновений

Лифт, связывающий Луну и Землю, обязан решить еще одну ответственную задачу. В околоземном космическом пространстве находится много трудящихся космических аппаратов и пара тысяч неработающих спутников, их фрагментов и другого космического мусора. Столкновение лифта с любым из них привело бы к обрыву троса.

Чтобы избежать данной неприятности, предложено «нижнюю» часть троса длиной 60 000 км сделать поднимаемой и выводить ее из территории перемещения спутников Почвы, в то время, когда она в том месте не нужна. Контроль положений тел в околоземном пространстве в полной мере способен предвещать периоды, в то время, когда перемещение кабины лифта в данной области будет надёжным.

Лебедка для космического лифта

У космического лифта на Луну просматривается значительная неприятность. Кабины привычных лифтов движутся со скоростью не больше нескольких метров в секунду, а на таковой скорости кроме того подъем на высоту 100 км (к нижней границе космоса) обязан занять больше дней. В случае если кроме того двигаться с большой скоростью ЖД поездов в 200 км/ч, то путь до Луны займет практически три месяца.

Лифт, талантливый выполнять лишь два рейса до Луны в год, чуть ли будет пользуется спросом.

В случае если же покрыть трос пленкой сверхпроводника, то на протяжении троса возможно будет двигаться на магнитной подушке без контакта с его материалом. В этом случае возможно будет половину пути разгонять и половину пути тормозить кабину.

Несложный расчет говорит о том, что при величине ускорения в 1? g (эквивалентной привычной силе тяжести на Земле) целый путь до Луны займет всего 3,5 часа, другими словами кабина сможет выполнять три рейса к Луне ежесуточно. Над созданием сверхпроводников, действующий при комнатной температуре, ученые деятельно трудятся, и обозримой перспективе в полной мере возможно ожидать их появления.

Выкинуть мусор

Весьма интересно подчернуть, что на середине пути скорость кабины достигнет 60 км/с. В случае если по окончании разгона нужную нагрузку отцепить от кабины, то с таковой скоростью она возможно направлена в любую точку Нашей системы, к любой, кроме того самой дальней планете. А это значит, что лифт на Луну сможет обеспечить безракетные полеты с Почвы в пределах Нашей системы.

И совсем экзотичной окажется возможность выбрасывать посредством лифта вредные отходы с Почвы на Солнце. Отечественная родная звезда — ядерная печь таковой мощности, что в ней бесследно сгорят каждые отходы, кроме того радиоактивные. Так что полноценный лифт к Луне может не только стать базой космической экспансии человечества, но и средством очищения отечественной планеты от отходов технического прогресса.

Артур Кларк, писатель-фантаст, популяризатор науки:

«В первой половине 50-ых годов XX века доктор наук Бакминстер Фуллер создал вольно парящий кольцевой мост около экватора Почвы. Все, что необходимо для воплощения данной идеи в действительность, — космический лифт. И в то время, когда же он у нас будет? Я бы не желал гадать, исходя из этого адаптирую ответ, что дал Артур Кантровиц, в то время, когда кто-то задал ему вопрос о его лазерной совокупности запуска.

Космический лифт будет выстроен через 5 десятилетий по окончании того, как над данной идеей прекратят смеяться».

(«Космический лифт: мысленный опыт либо ключ ко Вселенной?», выступление на XXX Интернациональном конгрессе по космонавтике, Мюнхен, 20 сентября 1979 года.)

Архитектура лунного лифта по версии компании LiftPort Group

С Почвы на низкую околоземную орбиту грузы доставляются классическими ракетами на химическом горючем. Оттуда орбитальные буксиры забрасывают грузы на «нижнюю лифтовую площадку», которая надежно заякорена закрепленным за Луну тросом. Лифт доставляет грузы на Луну.

За счет отсутствия необходимости торможения (да и самих ракет) на последней стадии и при подъеме с Луны вероятна большая экономия. Но, в отличие от обрисованной в статье, такая конфигурация фактически повторяет идею Цандера и не решает проблему вывода нужной нагрузки с Почвы, сохраняя для этого этапа ракетную разработку.

Статья «По канату в небеса» размещена в издании «Популярная механика» (№150, апрель 2015).

ВОЗМОЖНО ЛИ ПОСТРОИТЬ ЛИФТ ДО ЛУНЫ?


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: