Космические полеты требуют тщательной подготовки и времени, чтобы доставлять людей и груз на геостационарную орбиту (GSO) и осуществлять транспортировку в обратном направлении. Поэтому инженеры в 2022 году предложат человечеству создать лифт из супер-материала, который бы соединял космос с Землей.
Лифт в космос – продумать все до атома
Выводы и изобретения ученых – это вызовы, которые они делают себе и человечеству. Для простых людей все это кажется невыполнимым. Но, по статистике десятилетий, задуманное воплощается в жизнь. Главная проблема – рассчитать каждую деталь до миллиметра, а в космической сфере – еще и к атому…. Именно такой толщины должен быть трос для конструирования космического лифта, уверены ученые из Великобритании.
Запуск лифтового «поезда» на орбитальную станцию позволит в будущем добраться на Луну и Марс за считанные дни. Согласно источнику информирования Invers, космический лифт планируется ввести в действие уже в третьем десятилетии нашего столетия, и это потребует огромных средств (около 3,6 млрд долларов). Но расходы эти впоследствии окупятся, главное преимущества фантастического строительства для будущего!
Трудно поверить, но с помощью конструкции можно добраться до расстояния в 36 тыс. км до геостационарной орбиты, а потом уже путешествовать в космосе дальше. Именно такой высоты планировали сделать подъемник первые ценители идеи, но это было только начало…
Как все начиналось – космический лифт Циолковского
Идеи по установке различных сооружений от поездов в лифты для передвижения к орбитальным станциям возникали неоднократно на протяжении нескольких веков. Впервые мнение о лифте было озвучено «отцом ракетостроения» Константином Циолковским. Вдохновила его к безумной задумке (как тогда считали) именно Эйфелева башня, которую он увидел в 1895 году, находясь в Париже. Но после долгих раздумий сказал, что невозможно построить сверхпрочную конструкцию методом сжатия, а не подвески.
Невероятную идею развивали как советские, так и американские учёные, и в 1966 году предложили подвесную конструкцию. При этом и у тех, и у других была общая концепция. Требовалось найти безопасную точку на поверхности земли или в море и «привязать», то есть зафиксировать ее, а затем соединить конструкцию с космической станцией на орбите, чтобы путешествовать за ее пределами.
К сожалению, много лет нужно, чтобы выносить идею и провести еще множество экспериментов.
Только спустя 127 лет ученые из Великобритании принялись за решение этого вопроса и разработали план именно подвесной конструкции из материала толщиной в один атом. По словам соавтора исследований Адриана Никсона, лифт будет передвигаться с помощью сверхпрочных лифтовых тросов и капсул. Это сделает значительно дешевле и более частыми полеты в космос.
Материалы будущего
Судя по тому, насколько крепка сталь, она не сможет выдержать мощную нагрузку в космическом пространстве. Тем более что она слишком тяжелая! Поэтому стальные детали не подойдут для конструирования лифта. каната, который все соединяет. Для ученых из Международного консорциума космических лифтов (ISEC) стало сверхважным создание такого троса, который выдержал бы долгое путешествие и большие нагрузки.
Самым большим вызовом всегда был ремень, поскольку ни один известный материал никогда не был достаточно крепким и в то же время легким по весу, чтобы справиться с нагрузками. Но, как оказалось, этот вопрос наконец-то может быть решен!
Идея относительно использования материала под названием Графен возникла у инженеров после проведенных исследований, которые были опубликованы в докладе и будут представлены на Международном астрономическом конгрессе в Париже с 18 по 22 сентября 2022 года.
На роль сверхпрочных 2D-материалов долгое время претендовали:
- углеродные нанотрубки;
- гексагональный нитрид бора.
Но впоследствии в ходе исследований выяснилось, что не те, не другие не выдержат долгого использования и со временем начнут изнашиваться. Для транспортной системы, соединяющей поверхность Земли с космосом, такие материалы не подойдут. И гении начали изучать Графен.
Ученый Адриан Никсон вместе с другими инженерами-исследователями – Райтом и Кнапманом, обнаружили, что графен – очень крепкий материал. Он выдерживает высокие нагрузки, обладает идеальными физическими, электрическими свойствами, и в 100 раз более прочную структуру стали. Никсон отметил, что производство графеновых лент не требует больших средств, и будет проходить гораздо быстрее, чем тот же процесс для других материалов. Если взять в качестве примера изготовление графена для электрической промышленности в развитых странах сейчас, этот процесс происходит при скорости 2 метра графенового листа в минуту.
По словам ученого, полеты людей в космос и перевозка грузов по лифту будут проходить в специальных капсулах, которые соединяются с графеновым канатом. А энергию капсулы будут потреблять из Солнца, Земли или ядерных реакторов.
Преимущества космического лифта
Разработка и установка транспортной системы приведет к значительному развитию космической индустрии. Во-первых, сокращается время на перемещение грузов в космическое пространство: по прогнозам ученых, капсула будет иметь скорость 7,76 км/с. Если путешествие на Марс в среднем может занять 1-2 года, то с лифтовым подъемником, по словам группы инженеров, достанется планеты через два месяца.
Во-вторых, в отличие от запуска ракет, подъем на лифте не потребует особой подготовки и времени, поэтому сможет работать каждый день.
С помощью этого космического лифта можно значительно удешевить доставку грузов в космос. Это также позволит нам строить космические корабли и космические станции на орбите, устраняя необходимость изготавливать их соответствующие компоненты или модули на Земле и запускать их в космос с помощью тяжелых ракет. Этот процесс никогда не был дешевым! К примеру, сейчас стоимость запуска одного килограмма полезного груза в космос с помощью современных ракет типа Falcon 9 и Falcon Heavy от SpaceX составляет от 1400 до 2700 долларов США. Но с помощью космического лифта стоимость доставки упадет до рекордных 250 долларов», – говорит Никсон.
Все это делает передвижение в космосе более дешевым и выгодным человечеству. Кроме того, как отмечает Никсон в Universe Today, лифт в космосе является «зеленой» технологией и безвреден для атмосферы. Запуск одной ракеты сильно загрязняет верхние слои атмосферы углекислотным газом, а такая космическая деятельность может быть толчком к антропогенному изменению климата.
Если строительство космического лифта является экономически и экологически выгодным проектом для общества, почему же до сих пор подъемник еще не установлен? Все просто: нужны деньги на строительство и вера стран вселенной в будущее. Очень надеемся, что проект будущего, сметой в миллиарды долларов, все же наберет необходимые инвестиции. Верим в реальность этой концепции и то, что перемены произойдут очень скоро!
