Космический полёт хотя бы до низкой орбиты стоит кучу денег. Как ни крути, даже с многоразовой ракетой всё равно выходит дорого. А можно ли как-нибудь долететь в космос дешевле?
«Можно!» — ещё в прошлом тысячелетии ответил наш соотечественник, инженер Юрий Арцутанов. И уточнил: «На лифте!».
Шизофреническая на первый взгляд идея может запросто стать реальностью ещё при нашей жизни. Осталось-то всего ничего: протянуть трос «подъёмника» до неба… и немножко дальше!
Двести сорок миллионов ступенек
Наземный блок нужно ставить на экваторе. Проще всего использовать обычную морскую платформу, но есть и несколько вполне пригодных коралловых атоллов.
Наверх — в космос — лифт будет уходить очень далеко. Главный «этаж» построят на геостационарной орбите: это 36000 километров над уровнем моря. Именно там скорость движения по орбите та же самая, что и скорость вращения Земли под лифтом. Это сделает «подъёмник» неподвижным относительно планеты.
Чтобы кабель лифта не проседал под массой груза, противовес предстоит вывести ещё выше.
Общая длина конструкции, по современным подсчётам, составит сто тысяч километров.
Но если всего-то и надо, что просто спустить из космоса на землю длинный кабель (и можно ехать!), то где же наш чёртов космический лифт?
Всё сложно
Из чего должен быть трос подъёмника?
Даже лучший друг альпиниста кевлар (суперпрочный полимерный материал, из которого изготавливают в том числе одежду для альпинистов. — Прим. ред.), в этом случае порвётся от собственного веса на скромных 250 км длины. Лифту нужен материал прочнее. Ближайший родственник алмаза — графен — подойдёт.
Его можно свернуть в тонкую (в один микрон) очень прочную трубку. Она так и называется — углеродная нанотрубка. Такой трос можно сделать длиной до 5000 километров. Это немало. Но всё равно меньше, чем требуется.
И тут на помощь приходит физика!
Сила тяжести к отметке 5000 километров, где вроде бы должен порваться графеновый трос, уже снизится до ~30% земной. На геостационарной орбите эта самая сила составит жалкие 2,5%. Кабель космического лифта не сможет порваться от собственного веса уже только потому, что в космосе он действительно меньше весит!
Трубку вверху можно сделать шире, чем внизу, и увеличить прочность. 30% разницы в диаметре — уже достаточно.
В современных проектах для гарантии прочности брали плоскую ленту от 5 сантиметров ширины на уровне моря и до 11,5 сантиметров в космосе. Запас более чем достаточный.
Цена вопроса
Даже очень тонкая первая нить, массой грамм на метр, уже весит 36 тонн. Двигаться по ней сможет разве что крохотный робот. Его сил едва ли хватит, чтобы размотать из космоса на землю следующую такую нить.
Обойдётся всё удовольствие в 3,6 гигабакса (1 гигабакс равен миллиарду долларов. — Прим. ред.) за нить. Ещё примерно столько же придётся выложить за первый орбитальный «якорь» и спуск нитей из космоса. Желательно с производством прямо на орбите — так дешевле.
Сам по себе графит для изготовления графена стоит цент за десять грамм. Завод в космосе — ещё 40 миллиардов долларов. Первая лента нужного качества, если не подведут инженеры, обойдётся примерно в 400 гигабаксов.
Вроде бы очень дорого. Но, если раскидать проект на коалицию нескольких государств, уже вполне подъёмная сумма.
Первый же рабочий «подъёмник» снизит цену килограмма в космосе до сотни долларов за кило. Это в сто раз дешевле нынешнего ценника для геостационарной орбиты.
Что можно получить за эти деньги?
Как только ширины кабеля хватит для запуска тяжёлых грузовых кабин, возле геостационарного блока можно построить большую космическую станцию. На её борту вращением получится имитировать земную силу тяжести.
Большие вахты инженеров, учёных и военных смогут работать там буквально годами без малейшего ущерба для здоровья.
Рядом можно разместить космические лаборатории и растить идеальные кристаллы в невесомости. Любые: от сверхпрочных марок «космической стали» до космических же компьютерных процессоров.
Если от этой станции подняться дальше уже по кабелю-противовесу, с него можно будет запускать спутники в космос.
Одна только разница скоростей накинет несколько километров в секунду.
На высоте 60000 километров орбитальная скорость составляет всего 2,4 км/с. Отстыковываем спутник от лифта, и он улетает прочь на 4,4 км/с, словно камень из пращи. И это без расходов топлива.
Если хорошо прицелиться в Луну, горючее понадобится спутнику только для торможения.
Когда противовес дотянут к 100 000 километров, «стрелять» ракетами и спутниками станет возможно хоть в Марс, хоть в Цереру, хоть к внешним планетам системы. Настоящие ворота дальнего космоса!
Товарооборот — космический
Орбитальному лифту обязательно нужен центральный вертикальный кабель. Дополнительные можно тянуть под углом до терминалов в тысячах километров от экватора. Хватило бы прочности ленты. Свои пусковые трассы для Якутска, Владивостока, Пхеньяна, Шанхая, Манилы, Хошимина, Джакарты и Сиднея запросто можно свести к одному «подъёмнику» с главным якорем в море.
К одному лифту можно провести хоть несколько десятков тросов сразу. По одной части запустить сплошной поток вверх, по другой — сплошной поток вниз, как на железной дороге.
Каждый терминал сможет обслуживать целый регион. Больше стран-участниц — больше товарооборот и лучше финансирование. Лифт получается и международный, и межконтинентальный.
Сам причал может располагаться хоть прямо в городе. Космический «подъёмник» тихий. Места занимает куда меньше, чем самая короткая полоса аэродрома. Кабель в нормальных условиях даже не видно. Только саму кабину. А вот скорость лифта за пределами атмосферы будет очень большой. Доехать к геостационарной орбите за считанные часы будет вполне реально.
Террористы против лифта: чья возьмёт?
Это топором графен можно почём зря рубить, пока не сломается топор. А вот достаточно сильный взрыв, удар метеорита или саботаж могут повредить ленту троса. Значит ли это, что когда-нибудь — по мотивам реальных событий — снимут фильм-катастрофу «Экваториальная лента-убийца»?
Ничего подобного! Массивной башни, как это было в прошлом, ни в одном современном проекте больше нет. Плоская лента троса в атмосфере потеряет скорость не хуже парашюта. Если заранее предусмотреть маленькие заряды для саморазрушения, в момент аварии они просто нарубят трос на безопасные куски.
Никаких снесённых до канализации городов. Никаких космических скоростей при ударе. Ни-че-го!
Даже пассажиры, скорее всего, отделаются испугом. Всё, что выше 23000 километров на момент катастрофы, окажется на сильно вытянутой эллиптической орбите. Всё, что ниже, упадёт — но совсем не обязательно разобьётся.
Немного предусмотрительности — и кабина лифта сбросит ненужные детали и штатно примет удар атмосферы на одноразовый тепловой щит. Скорее всего, надувной, чтобы занимал меньше места. Когда скорость упадёт до приемлемой, обычные парашюты затормозят и посадят кабину.
Так лифт-то где?
Увы, графен оказался куда сложнее и коварнее, чем казалось. Даже нынешние компьютеры и производственные линии ещё не смогли рассчитать и произвести такие длинные, непрерывные волокна.
Сроки создания оказались такими же «резиновыми», что и у термояда или одноступенчатой многоразовой космонавтики.
Но даже если такой лифт пока нельзя построить в земных условиях, как минимум лунный аналог полностью жизнеспособен даже на современных материалах.
Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.