Мечта о космических лифтах вернулась на Землю

Скоро полеты в космос на ракетах будут казаться таким же чудачеством, как путешествия на большие расстояния в спальном вагоне. Конечно, ракеты сохранятся для длительных перелетов — например, на другие планеты, — но на орбиту мы будем добираться исключительно на лифте. Отправной точкой станет гигантская плавучая платформа на экваторе, откуда пассажиров будет забирать лифт, который со скоростью порядка 2000 км/ч унесется в небо. Первой остановкой станет космическая платформа, где пассажиры уже почувствуют невесомость. Она будет висеть в пространстве на высоте около 35 000 км над уровнем Земли. Балансировать конструкцию будет

астероид, до которого еще около 10 000 км. Мы только что коротко обрисовали идею космического лифта.

О башне, уходящей в небо, мечтали многие поколения землян. Самый известный подобный проект — Вавилонская башня, увековеченная в Библии. А космический лифт придумал ленинградский инженер Юрий Арцутанов. Он описал свой проект в газете «Комсомольская правда» 31 июля 1960 года. Статья называлась «В космос на электровозе». Но мировую известность идея обрела в 1978 году, с выходом романа Артура Кларка «Фонтаны рая». В предисловии к русскому изданию романа в журнале «Техника — молодежи» Кларк признал первенство советского ученого.

Сегодня, когда космический лифт перестал быть научной фантастикой и перешел в разряд перспективных проектов, интересно сравнить, каким представлял себе лифт Кларк и каким его видят современные ученые и инженеры.

Борьба с весом

Главной проблемой Кларк считал создание материала, достаточно прочного, чтобы выдержать всю конструкцию.

Он придумал сверхпрочный «псевдоодномерный алмазный кристалл». Его герой, инженер Морган, говорит: «Это результат 200летнего развития физики твердого тела — псевдоодномерный алмазный кристалл. Правда, это не абсолютно чистый углерод, тут есть дозированные микровключения некоторых элементов. Массовое производство таких нитей возможно лишь на орбитальных промышленных комплексах, где нет тяжести, мешающей росту кристалла».

Современные ученые ломают голову над той же проблемой. Башня из стали не выдержит собственного веса при высоте около 5 км, из алюминия — 15 км, из соединения углерода и эпоксидной смолы — 115 км и т. д. Главная проблема при работе с такими материалами заключается в том, что они гораздо лучше противостоят растяжению, нежели сжатию. Это хорошо известно строителям небоскребов, и их опыт подсказывает решение: нужно, чтобы конструкция была сжата, тогда как материалы, удерживающие ее на месте, будут постоянно испытывать силы растяжения.

Плавучая супербашня

Где расположить основание башни — тоже серьезная проблема. Очевидно, что место должно находиться на экваторе. Однако есть множество других, часто взаимоисключающих, факторов: местность должна быть гористой, но сейсмическая активность — невысокой, там не допустимы ураганы и сильные ветра. Дополнительной проблемой является то, что на экваторе очень мало суши. Кларк сделал прекрасный выбор: придуманный им остров Тапробани, практически идентичный его любимому острову Шри-Ланка (бывший Цейлон), удовлетворяет практически всем параметрам. Правда, ему пришлось удвоить высоту Священной горы, сделав ее пятикилометровой.

Современный подход более гибкий — предполагается создать плавучую платформу. Это дает целый ряд преимуществ: можно строить где угодно на экваторе, а не только там, где есть суша, при необходимости местоположение конструкции можно корректировать и т. д.

В космос за несколько долларов

У Кларка лифт представлял собой конструкцию на базе четырех лент, очень тонких, шириной 5 см, которые крепились к вершине горы на острове Тапробани на высоте 5 км. Сейчас предполагается, что основанием лифта будет башня высотой 20 км, к вершине которой будет крепиться космический трос.

В остальном описание Кларка вполне современно. «Капсулы для пассажиров, грузов и топлива будут двигаться вверх и вниз по трубам со скоростью несколько сотен километров в час. Поскольку 90% энергии будет возвращаться в систему, стоимость перевозки одного пассажира не превысит нескольких долларов. Ведь при спуске капсулы на Землю ее электродвигатели действуют как магнитные тормоза, генерирующие электричество.

В отличие от космических кораблей, такая капсула не расходует энергию на нагрев атмосферы и создание ударных волн, ее энергия будет возвращаться в систему. Электропоезда, идущие вниз, будут помогать поездам, идущим вверх. По самым скромным подсчетам, лифт в сто раз экономичнее любой ракеты».

Доживем!

В полном соответствии с описанным в романе, сегодня существует и армия скептиков. Однако оптимисты утверждают, что египетские пирамиды массивнее предлагаемой конструкции, а ее протяженность значительно меньше, чем суммарная длина американских скоростных шоссе.

Тема лифта постоянно привлекает внимание ученых. Последнее событие — конференция в Сиэтле, штат Вашингтон, которую провела компания High Lift Systems. За ее спиной стоит NASA, вложившее в проект более 500 млн долларов.

На сегодня предполагаемая цена проекта — около 10 млрд долларов. Компания рассчитывает построить первый лифт через 15 лет. Но скептики

из NASA утверждают, что вряд ли проект осуществим в ближайшие 50 лет.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2002).