В космос на лифте и без ракет

Впервые в истории человечества, благодаря появлению нового сверхпрочного материала — графена, космический лифт, способный выводить аппараты на орбиту без использования ракет, может стать реальностью.

Как сообщает New York Post, концепция космического лифта, которая ранее казалась уделом научной фантастики, теперь ближе к воплощению, чем когда-либо. Исследователи утверждают, что они вплотную подошли к реализации идеи 66 000-мильного лифта, простирающегося от Земли в космос.

Принцип работы лифта удивительно прост: сверхпрочный трос будет закреплен вблизи экватора и протянут далеко за пределы геостационарной орбиты к противовесу в космосе, который будет поддерживать его в натянутом состоянии. Специальные кабины будут подниматься по тросу, доставляя людей, грузы и оборудование в космос.

«Прелесть в том, что подъем аппарата с помощью электричества защищает нашу атмосферу от загрязнения, не оставляет после себя мусора, и это станет рутинной, ежедневной, недорогой и безопасной процедурой. Это станет мостом в космос», — заявили исследователи изданию The Post.

Сторонники проекта утверждают, что такая система сделает космические путешествия дешевле, экологичнее и гораздо более распространенными, чем запуски ракет.

Главной проблемой всегда был поиск материала, достаточно прочного и легкого для изготовления кабеля. Исследователи говорят, что трос должен быть примерно в 100 раз прочнее стали, при этом оставаясь легким и пригодным для производства в огромных масштабах.

Международный консорциум по космическим лифтам (ISEC) заявляет, что, возможно, нашел своего лучшего на сегодняшний день кандидата: поликристаллический графен, сверхпрочный двумерный материал, уже используемый в электронике и других отраслях промышленности. Графен состоит из атомов углерода, расположенных в тонкой непрерывной структуре. «Поликристаллическая» версия состоит из множества небольших кристаллических фрагментов, что, по мнению исследователей, может упростить его крупномасштабное производство.

Стивен Коэн, известный исследователь космических лифтов, заявил, что в последние месяцы в этой области достигнут значительный прогресс и что исследователи все больше уверены в свойствах материала.

Идея космического лифта существует уже более века. Она получила широкое распространение в современной научной фантастике благодаря британскому писателю Артуру Кларку, который исследовал эту концепцию в своем романе 1979 года «Фонтаны рая». Кларк, как известно, пошутил, что космический лифт будет построен «примерно через пятьдесят лет после того, как все перестанут смеяться».

Предлагаемая конструкция была бы огромной. Каждая нить троса представляла бы собой, по сути, одну молекулу, толщиной всего в один атом, но шириной около одного метра и длиной примерно 100 000 километров (62 000 миль). Она тянулась бы от наземного космодрома на экваторе до точки опоры далеко за пределами геостационарной орбиты.

Концепция ISEC предполагает использование тысяч таких листов для создания массивного троса. С земли кабель будет практически незаметен, хотя он будет отражать солнечный свет и иногда появляться в небе в виде тонкой полосы.

Уже достигнут определенный прогресс в крупномасштабном производстве графена. По данным ISEC, инженеры в Южной Корее создали поликристаллическую структуру графена длиной около 1000 метров и шириной полметра со скоростью производства примерно два метра в минуту.

Космический мусор остается одной из самых больших угроз. Объекты, движущиеся по низкой околоземной орбите, могут повредить трос, поэтому исследователи предложили использовать несколько кабелей для резервирования и создать зону ограниченного доступа вокруг лифта, чтобы предотвратить попадание спутников.

После ввода в эксплуатацию грузовые корабли будут медленно подниматься по тросу к геостационарной орбите, примерно на высоте 22 000 миль над Землей. Путешествие до этой точки может занять около двух недель. За пределами геостационарной орбиты вращающаяся Земля будет обеспечивать необходимую центробежную силу. Затем груз сможет продолжить движение по оставшемуся участку троса и в конечном итоге будет выпущен в космос со скоростью около 16 000 миль в час.

Это может кардинально изменить подход к исследованию Солнечной системы.

Исследователи ISEC подсчитали, что груз, выпущенный сверху, может достичь Луны всего за 14 часов, по сравнению с примерно тремя днями при использовании современных космических аппаратов. Полеты на Марс потенциально могут занять от 61 до 120 дней в зависимости от положения планеты. Обычные миссии могут длиться около семи месяцев и ограничены стартовыми окнами, которые возникают примерно каждые 26 месяцев.

Тем не менее, работающий космический лифт пока далек от реальности. «Это не гарантированный успех», — отметил профессор космической экономики Армен Папазян из Американского университета в Дубае. «Даже если бы кто-то начал строить космический лифт завтра, при условии, что найдется венчурный капитал, на завершение проекта потребовалось бы десятилетие или два, если все пойдет гладко».