Великий русский ученый и основоположник теоретической космонавтики К. Циолковский не только предложил прокладывать «рельсы за пределы атмосферы», но и дал этому научное обоснование. В ХХ веке эта идея также волновала умы изобретателей, в том числе и отечественных. Ещё в 1960 году ленинградский инженер Ю. Арцутанов предлагал протянуть в космосе трос и по нему отправлять на орбиту грузовые платформы. А астраханский профессор и доктор физико-математических наук Г. Поляков, наоборот, уверен, что наилучшим решением для отправки грузов в космос станет не трос, а конвейерная лента. Есть свои разработки, как теоретические, так и практические, у американцев, европейцев, японцев и китайцев.
Зачем лифт вообще нужен?
В настоящее время средняя стоимость доставки на орбиту одного килограмма груза составляет порядка 15 000 долларов. Но если использовать космический лифт, то стоимость снизится до 250-300 долларов. Но и это не предел. Если лифт запустить «на всю катушку», то цена может упасть до совсем уж фантастических 10 долларов за килограмм! Сравним это с американской программой Space Shuttle — каждый запуск многоразового космического «челнока» обходился минимум в 250 млн долларов. Весьма затратными являются и пуски «одноразовых» ракет (к тому же, они еще и наносят серьезный вред экологии).
Некоторые эксперты вообще уверены, что без космического лифта продвижение человечества к другим планетам будет напоминать топтание на одном месте, потому что ракетные технологии, по сути, остались на уровне конца 60-х годов прошлого века. И космонавтика, как это ни удивительно звучит, остается на удивление архаичной.
Как устроен космический лифт?
С орбитальной космической станции или спутника (попутно выполняющих роль противовеса) на Землю, за счет силы притяжения, опускается трос, который закрепляется либо на суше или на морской платформе в районе экватора. Платформа считается более предпочтительной, так как позволяет уводить трос из зон с неблагоприятными климатическими условиями.
После того, как конец троса будет закреплен на Земле, по нему отправится вверх грузовая платформа, двигатели которой будут получать энергию с помощью лазера. Установки для передачи энергии лазером на расстоянии уже разработаны, но пока далеки от идеала и требуют доводки.
Впрочем, за счет скорости вращения Земли — из-за чего конец троса обязательно должен быть закреплен в районе экватора — платформа на определенном этапе пути сможет двигаться без всяких двигателей. Казалось бы, все просто, и хоть сейчас можно приступать к строительству космического лифта. Но есть одно очень серьезное препятствие, и это даже не деньги. Дотошные американцы уже просчитали стоимость космического лифта, оцененного ими в 8-10 млрд долларов, что на фоне прочих расходов на космос выглядит приемлемо. Самая большая проблема — трос космического лифта, вернее, материал из которого он должен быть изготовлен. Сталь для этих целей не годится — слишком тяжелая и не обеспечивает нужной прочности. Стальной трос получился бы слишком тяжелым и оборвался бы под собственным весом, не говоря уж о том, чтобы по нему пускать грузовую платформу. Не подходят для этой цели и многие композитные материалы, которые хоть заметно легче и прочнее стали, но все равно не соответствуют ряду требуемых характеристик.
Наиболее оптимальным материалом для создания троса является волокно из углеродных нанотрубок. Несмотря на то, что этот материал известен уже более 20 лет, только в мае этого года университет Цинхуа (Китай) запатентовал волокно из углеродных трубок с выдающимися показателями. Если верить исследованиям американского аэрокосмического агентства NASA, для космического лифта может быть использован трос, выдерживающий напряжение около 65-85 гигапаскалей. Но максимум того, что смогли добиться разработчики в США и Японии, это 50 гигапаскалей. А вот китайцы уверяют, что им удалось разработать волокно, выдерживающее нагрузку в 80 гигапаскалей. Один кубический сантиметр волокна, по данным издания «Популярная механика», со ссылкой на главного разработчика этой инновации профессора Вэй Фея, весит всего 1,6 грамма и при этом способен выдерживать нагрузку в 800 тонн. И это, похоже, ещё не предел. Разработки в данной области активно ведутся во многих странах, и можно ожидать в ближайшей перспективе ещё более впечатляющих показателей.
Разумеется, создание космического лифта столкнется и с множеством других проблем. Например, не совсем понятно, как защитить трос и платформы от столкновения с космическим мусором. Так как длина троса будет достигать десятков тысяч (а в перспективе и сотен тысяч) километров, вероятность того, что в него попадет обломок спутника или небесного тела, высока. При этом, в отличие от космического корабля, трос не сможет совершить маневр и уйти от столкновения, так что эта проблема пока относится к категории неразрешимых. А если дать скрупулезную оценку всему проекту, то наберется ещё с десяток проблем, которые также можно отнести к категории трудноразрешимых.
А нам пока и не надо
Несмотря на все, казалось бы, очевидные выгоды космического лифта, этот вид орбитального транспорта вызывает ряд скептических замечаний. Главное из которых — а зачем человечеству осваивать ближний, не говоря уж о дальнем, космос? Колонизация Луны и других планет выглядят красиво лишь в романах фантастов, но так ли нужен спутник Земли самим землянам? После высадки американцев на Луну больше никто не пытался повторить это достижение. Земляне попросту не знают, зачем им обосновываться на спутнике. И совсем уж непонятно, зачем лететь на Марс и дальше? Да, многие планеты богаты ресурсами, но ими до сих пор чрезвычайно богата и Земля. Человечество толком не изучило Мировой океан и Антарктиду (там хотя бы можно дышать без скафандра).
Вот почему космический лифт на сегодняшний день перспективен только как более дешевое средство доставки грузов на орбиту. А вот как инструмент колонизации ближнего и дальнего космоса он никем всерьез не рассматривается. А для тех скромных космических программ, что сейчас актуальны для человечества, вполне подходят нынешние ракеты. Время космического лифта ещё не пришло, так как в настоящее время «грузооборот» между Землей и космосом слишком мал! Но нельзя исключать, что через 30-40 лет человечество всё же решится на освоение хотя бы ближнего космоса, появятся новые материалы — те же самые усовершенствованные волокна из углеродных трубок — и космический лифт будет построен.
