Космічні польоти вимагають ретельної підготовки й часу, щоб доставляти людей та вантаж на геостаціонарну орбіту (GSO) та здійснювати транспортування в зворотньому напрямку. Тому інженери в 2022 році запропонують людству створити ліфт з супер-матеріалу, який би з’єднував космос із Землею…
Ліфт в космос — продумати все до атома
Висновки та винаходи вчених — це виклики, які вони роблять собі та людству. Для простих людей все це здається нездійсненним. Але, за статистикою десятиліть, задумане таки втілюється у життя. Головна проблема — розрахувати кожну деталь до міліметру, а в космічній сфері — ще й до атома…. Саме такої товщини має бути трос для конструювання космічного ліфту, впевнені вчені з Великобританії.
Запуск ліфтового «потягу» на орбітальну станцію дасть можливість в майбутньому дістатися на Місяць і Марс за лічені дні. Згідно з джерелом інформування Invers, космічний ліфт планується ввести в дію вже в третьому десятиріччі нашого століття, і це вимагатиме величезних коштів (близько 3,6 млрд доларів). Та витрати ці згодом окупляться, головне — переваги фантастичного будівництва для майбутнього!
Важко повірити, але за допомогою конструкції можна дістатися відстані в 36 тис. км до геостаціонарної орбіти, а потім вже мандрувати у космосі далі. Саме такої висоти планували зробити підйомник перші поціновувачи ідеї, та це був тільки початок…
Як все починалося — космічний ліфт Ціолковського
Ідеї щодо встановлення різних споруд від поїздів до ліфтів для пересування до орбітальних станцій виникали неодноразово впродовж декількох століть. Вперше думка про ліфт була озвучена «батьком ракетобудування» Костянтином Ціолковським. Надихнула його до божевільної задумки (як тоді вважали) саме Ейфелева вежа, котру він побачив в 1895 році, перебуваючи в Парижі. Та після довгих роздумів, сказав, що неможливо побудувати надміцну конструкцію методом стиснення, а не підвіски.
Неймовірну ідею розвивали як радянські, так і американські вчені, і в 1966 році запропонували підвісну конструкцію. При цьому і в тих, і в інших була спільна концепція. Потрібно було знайти безпечну точку на поверхні землі чи в морі і «прив’язати», тобто зафіксувати її, а потім з’єднати конструкцію з космічною станцією на орбіті, щоб мандрувати поза її межами.
На жаль, багато років потрібно, щоб виносити ідею, і провести ще безліч експериментів.
Тільки через 127 років вчені з Великобританії взялись за вирішення цього питання і розробили план саме підвісної конструкції з матеріалу завтовшки в один атом. За словами співавтора досліджень Адріана Ніксона, ліфт буде пересуватися за допомогою надміцних ліфтових тросів і капсул. Це зробить значно дешевшими і частішими польоти в космос.
Матеріали майбутнього
Судячи з того, наскільки міцна сталь, вона не зможе витримати потужне навантаження в космічному просторі. Тим паче, що вона занадто важка! Тому сталеві деталі не підійдуть для конструювання ліфту і канату, який все з’єднує. Для вчених з Міжнародного консорціуму космічних ліфтів (ISEC) стало надважливим створення такого тросу, який би витримав довгу подорож і великі навантаження.
Найбільшим викликом завжди був ремінь, оскільки жоден відомий матеріал ніколи не був достатньо міцним і в той же час легким за вагою, щоб впоратися з навантаженнями. Але, як виявилося, це питання нарешті може бути вирішене!
Ідея, щодо використання матеріалу під назвою Графен виникла в інженерів після проведених досліджень, які були опубліковані в доповіді і будуть представлені на Міжнародному астрономічному конгресі в Парижі з 18 по 22 вересня 2022 року.
На роль надміцних 2D-матеріалів довгий час претендували:
- вуглецеві нанотрубки;
- гексагональний нітрид бору.
Але згодом в ході досліджень з’ясувалось, що не ті, не інші не витримають довгого використання, і з часом почнуть зношуватись. Для транспортної системи, яка з’єднує поверхню Землі з космосом такі матеріали не підійдуть. І генії почали досліджувати Графен.
Вчений Адріан Ніксон разом з іншими інженерами-дослідниками — Райтом та Кнапманом, виявили, що графен — дуже міцний матеріал. Він витримує високі навантаження, має ідеальні фізичні, електричні властивості, і в 100 раз міцнішу структуру за сталь. Ніксон зазначив, що виробництво графенових стрічок не потребує великих коштів, і буде проходити значно швидше, ніж той самий процес для інших матеріалів. Якщо взяти за приклад виготовлення графену для електричної промисловості в розвинених країнах зараз, цей процес відбувається за швидкості 2 метри графенового листа в хвилину.
За словами ученого, польоти людей в космос та перевезення вантажів ліфтом буде відбуватись у спеціальних капсулах, які з’єднуються з графеновим канатом. А енергію капсули будуть споживати з Сонця, Землі або ядерних реакторів.
Переваги космічного ліфту
Розробка і встановлення транспортної системи призведе до неабиякого розвитку космічної індустрії. По-перше, скорочується час на переміщення вантажів до космічного простору: за прогнозами вчених капсула матиме швидкість 7,76 км/с. Якщо подорож на Марс в середньому може тривати 1-2 роки, то з ліфтовим підйомником, за словами групи інженерів, дістанеться планети за два місяця.
По-друге, на відміну від запуску ракет, підйом на ліфті не вимагатиме особливої підготовки й часу, тому зможе працювати кожен день.
За допомогою цього космічного ліфта можна значно здешевити доставку вантажів у космос. «Це також дозволить нам будувати космічні кораблі та космічні станції на орбіті, усуваючи необхідність виготовляти їхні відповідні компоненти чи модулі на Землі та запускати їх у космос за допомогою важких ракет. Цей процес ніколи не був дешевим! Наприклад, зараз вартість запуску одного кілограма корисного вантажу в космос за допомогою сучасних ракет типу Falcon 9 і Falcon Heavy від SpaceX становить від 1400 до 2700 доларів США. Але за допомогою космічного ліфта вартість доставки впаде до рекордних 250 доларів», — каже Ніксон.
Все це робить пересування в космосі дешевшим і вигіднішим людству. Крім того, як зазначає Ніксон в Universe Today, ліфт у космосі є «зеленою» технологією і не шкідливий для атмосфери. Натомість запуск однієї ракети сильно забруднює верхні шари атмосфери вуглекисневим газом, а така космічна діяльність може бути поштовхом до антропогенної зміни клімату.
Якщо будівництво космічного ліфта є економічно та екологічно вигідним проектом для суспільства, чому ж до сьогодні підйомник щє не встановлено? Все просто: потрібні кошти на будівництво і віра країн всесвіту в майбутнє. Дуже сподіваємось, що проект майбутнього, кошторисом в мільярди доларів, все таки набере необхідні інвестиції. Віримо в реальність цієї концепції і те, що зміни відбудуться дуже скоро!
