Юный техник, 2003 № 05 - [3]
Чтобы понять их природу, привяжите к бечевке какой-нибудь предмет и начинайте раскручивать. Как только он приобретет некую скорость, веревка натянется. Почему? Да потому, что на предмет действует центробежная сила. А на саму веревку — сила центростремительная, которая ее натягивает. Нечто подобное произойдет и с поднятым в космос тросом.
Любой объект на его верхнем конце или даже сам свободный конец будет вращаться, подобно искусственному спутнику нашей планеты. Стало быть, на этот конец будет действовать центробежная сила. Одновременно на тот же трос будет действовать и противоположная сила — земного притяжения. И тем ощутимее, чем ближе он находится к Земле. А чем дальше в космос, тем, наоборот, энергичнее проявляется центробежный фактор. При определенных условиях силы уравновешивают друг друга. Происходит это, когда центр массы гигантского каната находится на высоте 36 тысяч километров, то есть на так называемой геостационарной орбите. Именно там искусственные спутники висят неподвижно над Землей, совершая вместе с ней полный оборот за 24 часа.
Вот из этой как бы срединной точки лифтовый канат и должен идти вниз, к Земле, и примерно на такое же расстояние — в противоположную сторону. В этом случае он будет не только натянут, но и сможет постоянно занимать строго определенное положение — вертикально к земному горизонту', точно по направлению к центру нашей планеты. Используя этот канат, можно отправлять кабины в космос и опускать их на Землю.
Такой способ путешествия в космос и был описан в романе Артура Кларка, вышедшем в свет в 1978 году. Идея Арцутанова приобрела всемирную известность. Но воплотить ее в жизнь никто не спешил. А все потому, что неизвестно было, на чем подвешивать кабину космического лифта. Использовать обычный стальной трос? Простейший расчет показывал: он порвется под воздействием собственной тяжести уже при длине 50 км.
Артур Кларк в своем романе предложил заменить сталь на легкий и очень прочный кевлар, а потом придумал некий сверхпрочный «псевдоодномерный алмазный кристалл», который и стал основным строительным материалом.
Самое интересное, что Кларк почти угадал. Нынешний этап интереса к проекту строительства космического лифта связан именно с углеродными кристаллами, хотя и несколько иного вида.
В 1991 году японский инженер Сумио Иишима, исследуя графитовую сажу, открыл удивительную разновидность углерода — так называемые углеродные нанотрубки. Это микроскопические, неразличимые невооруженным глазом пленочки графита, свернутые в виде крохотных цилиндров. Диаметр каждой такой трубки в миллион раз меньше миллиметра, длина — всего несколько микрон. Казалось бы, какой от них прок? Однако вскоре выяснили, что цилиндрики могут самостоятельно сплетаться в такие же микроскопические канатики. Изготовленная же из них нить прочнее алмаза.
Почти невесомая паутинка из углеродных нанотрубок диаметром в один миллиметр может выдержать 20-тонный груз!
Имея такой удивительный материал, можно уже и подумать о строительстве космического лифта.
После открытия японского инженера проектом занялись не только фантасты, но и ученые с инженерами.
Скажем, Институт перспективных концепций НАСА выделил компании Highlift Systems 570 тысяч долларов на первоначальные исследования. В отчете, занимающем 80 страниц убористого текста с приложением многочисленных чертежей и графиков, сказано однозначно: проект может быть осуществлен практически. Во всяком случае, один из его авторов, доктор Брэдли Эдвардс, твердо уверен в успехе.
Причем осуществление этого проекта может дать немалую экономию средств. Дело в том, что ныне доставка 1 кг полезного груза в космос обходится не менее чем в 10 тысяч долларов, причем подъем на высокую, геостационарную, орбиту обходится даже в 40 тысяч. Космический подъемник предполагает снижение стоимости доставки до 100 долларов, то есть в 100–400 раз. И это только на первом этапе…
Детали платформы.
Лентопротяжный механизм.
Концептуальный проект космического лифта в нынешнем виде содержит достаточно подробные конструкторские разработки. Вот как проясняет их доктор Эдвардс на своем сайте в Интернете.
Прежде всего, он предлагает отказаться от строительства на Земле огромной эстакады высотой 50 км, как это мыслилось в предыдущих проектах. Сооружение ее не только значительно удорожает проект, но и во многом ставит под сомнение его исполнение: ведь ныне ни у кого нет опыта строительства вышек, достигающих стратосферы.
Эдвардс предлагает сделать наземной станцией для космического лифта океанскую платформу — наподобие тех, с которых сейчас ведут добычу нефти. Ее планируют построить в Тихом океане, в таком районе, где практически не бывает гроз. Вместо троса, как уже сказано, используют широкую ленту из углеродных нанотрубок. Длина ленты — почти 100 тыс. км (ею можно два с половиной раза обернуть земной шар!), ширина — 1 м. Даже при планируемой толщине ленты всего в 2 микрона общая ее масса должна составить около 800 т. Тем не менее, как показывает расчет, нанотрубки способны выдержать такую тяжесть.
