08.10.2019, 11:00

Business Insider: гігантський ліфт може з'єднати Землю з космосом. Як він може працювати

Business Insider: гігантський ліфт може з'єднати Землю з космосом.  Як він може працювати - Фото
Фото - Obayashi Corporation

Космічний ліфт може допомогти людству добувати золото на астероїдах

Вчені та ентузіасти у сфері космічної техніки шукають способи побудувати величезний ліфт на Землі або на Місяці, який міг би перевозити вантажі в космос і назад.

У дослідженні, опублікованому у вересні, два аспіранти запропонували варіант космічного ліфта, який буде простягатися від Місяця на геостаціонарну орбіту Землі. Вони стверджують, що структура ліфта може бути побудована з використанням існуючих технологій.

Це може відкрити нові рубежі освоєння космосу.

Публікуємо скорочений переклад статті Business Insider про те, скільки коштує такий ліфт, як він буде працювати і що може відкрити людству.

Кілограм за $100

Порівняно з ракетами космічні ліфти були б більш дешевим і швидким способом вивезти вантаж і людей з Землі. Це тому, що зліт - одна з найбільш дорогих і складних частин космічного польоту.

«Висока вартість космічних перевезень в поєднанні з ненадійністю - це віртуальний замОк на останньому рубежі, - йдеться в інформаційному бюлетені NASA за 2008 рік. - Наші мрії про повсякденне життя в космосі і обіцянка кращого життя на Землі є заручниками високої вартості космічних перевезень».

З тих пір нічого не змінилося.  В середньому доставка матеріалу з поверхні Землі в космос коштує близько $20 000 за кг.  За деякими оцінками, добре спроектований ліфт дозволив би знизити вартість перевезення вантажів до $100 за кг.

Конструкція ліфта

Business Insider: гигантский лифт может соединить Землю с космосом. Как он может работать

Ілюстрація Пата Роулінга показує концепцію космічного ліфта, якщо дивитися з геостаціонарної станції вниз на Землю.

Базова конструкція космічного ліфта буде включати в себе трос, який простягається від якоря на землі до противаги в космосі. Разом з вантажем спеціальний підйомник буде переміщатися вгору по тросу на геостаціонарну орбіту - за межі області, де сила тяжіння Землі є найсильнішою, - а потім спускатися вниз.

Конструкція буде триматися за допомогою відцентрової сили. Уявіть собі струну, яку ви тримаєте за один кінець, а на іншому кінці - камінь, який обертається по колу. Відцентрова сила виштовхує камінь, змушуючи струну витягуватися на всю її довжину. Трос космічного ліфта буде як ця нитка, а противага - як камінь.

Експерти кажуть, що цей тип структури може бути побудований з використанням існуючих технологій. Кошторис витрат, правда, сильно варіюється: від $1 млрд до майже $90 млрд. Ліфт за $90 млрд - розробка японської корпорації Obayashi.

Business Insider: гигантский лифт может соединить Землю с космосом. Как он может работать

У цьому рендерингу Obayashi космічний ліфт доставляє людей із Землі на геостаціонарну орбіту на висоті 36 000 км.

Конструкція Obayashi передбачає корабель або якусь плавучу платформу, яка прикріпить до Землі трос, здатний витримати 100-тонний підйомник.  Платформу можна буде переміщати, щоб допомагати ліфту уникати великих об'єктів або сміття в космосі.

Business Insider: гигантский лифт может соединить Землю с космосом. Как он может работать

Компанія хоче побудувати космічний ліфт до 2050 року.

Крім Obayashi над розробкою такого пристрою працюють ще кілька компаній. Ось, наприклад, американська LiftPort демонструє технологію космічних ліфтів на землі. Її підйомники піднялися по тросах на висоту 300 метрів:

Складнощі

Найскладніша частина розробки космічного ліфта - знайти правильний матеріал для троса.

Business Insider: гигантский лифт может соединить Землю с космосом. Как он может работать

На думку LiftPort, підйомник, ймовірно, буде подорожувати вгору і вниз по тросу, використовуючи електрику.  Цей художній рендеринг показує, як це може виглядати.

Трос повинен протистояти погоді в атмосфері Землі, сонячному випромінюванню і ударам від метеоритів і іншого сміття.

Прихильники космічного ліфта вважають, що рішенням можуть бути вуглецеві нанотрубки - порожнисті трубки з вуглецю мають ширину в нанометрах, але в 100 разів міцніші за сталь. Проблема в тому, що ці потужні волокна мають довжину не більше кількох метрів і ніхто не може зробити їх досить довгими, щоб сконструювати трос в 35 000 км, необхідний космічному ліфту.

Ще одна перешкода, що утримує космічні ліфти в області наукової фантастики: космічне сміття.

Business Insider: гигантский лифт может соединить Землю с космосом. Как он может работать

Відстежені об'єкти на орбіті Землі.  Близько 95% з них не працюють.

За оцінками Європейського космічного агентства, близько 128 млн об'єктів розміром менше 1 см знаходяться на орбіті Землі, а також ще 900 000 об'єктів розміром від 1 до 10 см.

Будь-який космічний ліфт може зіткнутися з цими об'єктами, тому він повинен бути здатний протистояти їм або обходити їх.

Вихід - на Місяці

У той же час у Місяця проблем з цим сміттям немає. І гравітація слабкіше в кілька разів. Деякі дослідники вважають, що краще почати з місячного космічного ліфта.

«Космічний ліфт - це дійсно складна проблема. Гравітаційне поле Землі настільки велике, що потрібні такі міцні матеріали, яких у нас зараз немає, - сказав Джером Пірсон, інженер по аерокосмічній техніці, вперше запропонував місячний ліфт в 1977 році. - З іншого боку, ви можете побудувати космічний ліфт на Місяці з існуючих матеріалів прямо зараз ».

На відміну від космічного ліфта, який піднімається з Землі, місячний ліфт не буде використовувати відцентрову силу. Гравітація зробить всю роботу.

Один аналіз підрахував, що місячний ліфт може окупитися після 53 використань, оскільки він може скоротити як мінімум дві третини вартості посадки на Місяць і знизити вартість місій з поверненням зразка мінімум в дев'ять разів.

Однак поки що будь-який космічний ліфт залишається теоретичним.

У LiftPort також працюють над концепцією місячного ліфта з тросом з поліетиленового пластика Dyneema, який в 15 разів міцніший за сталь. Але компанії потрібно ще досліджувати наслідки швидких змін температури, яких зазнає вантаж під час підйому в космічному ліфті. Також необхідна робота, щоб визначити, як захистити вантаж від сонячної радіації і як потенційні матеріали для троса справляються з атмосферними змінами. Ну і, звичайно, логістика будівництва такого ліфта дуже складна.

Опрацювання всіх деталей - повільний і складний процес, що вимагає багато грошей і паперової роботи.

Ключ до скарбів

Але якщо космічний ліфт в кінцевому підсумку стане реальністю, це також може допомогти нам отримати доступ до ресурсів в космосі.

Астероїди можуть бути буквальними скарбницями, оскільки вони містять цінні елементи, такі як золото, платина і залізо. Видобуток матеріалів на астероїді може означати, що ми не видобуваємо ці ресурси з Землі.

Як тільки ми з'ясуємо, як добувати цінні ресурси в космосі, це може відкрити можливості для подальших досліджень.

Наприклад, вода, зібрана в космосі, може бути розбита на водень і кисень для виробництва ракетного палива, яке потім може відправити космічні кораблі далі.

«Щоб надати нам доступ до всіх цих космічних ресурсів, нам потрібно знайти кращий і дешевший спосіб виходу на орбіту», - сказав Тайлер Харріс, інженер Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії США.

Оригінал статті - A giant elevator could connect Earth to space using current technology, experts say - here's how that might work

Автор - Morgan McFall-Johnsen

Переклад - Маша Ксендзик

Читайте російською: Business Insider: гигантский лифт может соединить Землю с космосом. Как он может работать


корреспондент ЛІГА.Tech
Підписуйтесь на аккаунт LIGA.net в Twitter, Facebook, Інстаграм: в одній стрічці - все, що варто знати про політику, економіку, бізнес і фінанси.
Отправить:
Если Вы заметили орфографическую ошибку, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter.