Лифтеры готовятся к конкурсу NASA

Лестница на небеса – это уже несовременно
21 октября в Калифорнии при поддержке NASA пройдет первый конкурс на лучшую конструкцию ленты и подъемника для «космического лифта», по которому можно было бы поднимать и опускать грузы и людей с Земли на космическую орбиту. Конкурсанты должны предъявить робота весом не больше 50 кг, который может ползать по тонкому канату со скоростью 1 м/с, питаясь дистанционно от 10-киловаттного источника, - скромное, но вполне работоспособное подобие «космического лифта».

«Космический лифт» - идея, время которой явно не назрело. У меня самого еще в 1964 году возникла мысль о подвесном спутнике, от которого рукой подать до космического лифта. Но мои приблизительные подсчеты «на обороте старого конверта», основанные на прочности существующих материалов, заставили меня настолько скептически отнестись к этой идее, что я не дал себе труда разобраться в деталях... Я был слишком консервативен. Не исключено, что «Орбитальная Башня» станет достижением XXI, а не XXII века.
Артур Кларк, 1979 год

Сторонники «космического лифта» обещают человечеству дешевое и доступное космическое будущее. «Если уж в NASA решили к 2018 году вернуться к полетам на Луну, зачем тратить 105 млрд. долларов на эксплуатацию технологии сорокалетней давности?» - говорят они. «Космический лифт» обойдется куда дешевле: все расходы на разработку и ввод в эксплуатацию вряд ли превысят 10 млрд. долларов. Кроме того, если подъем на орбиту 1 фунта груза обычной ракетой стоит 20 тыс. долларов, то «лифт» поднимет 1 фунт на ту же высоту всего за 400 долларов. Радикальное сокращение затрат позволит развивать космический туризм и открыть на высоте почти 36 тыс. км над Землей космический отель с видом, которым раньше могли наслаждаться лишь астронавты.

Идея «космического лифта» заманчиво проста. Требуется создать на Земле, в районе экватора, базовую станцию и запустить на геостационарную орбиту спутник. Эти две точки соединит кабель, который будет удерживаться вверху благодаря 600-тонному спутниковому противовесу - точно так же, как удерживается тяжелый предмет на конце вертящейся веревки. Работающие на солнечной энергии аппараты – подъемники весом до 20 тонн примерно за 8 дней смогут доползти по кабелю с базовой станции до спутника.


Сколько веревочка ни вейся…

Впервые идея использования фиксированного кабеля в космосе была высказана еще Константином Циолковским, в 60-е годы к ней вернулся ленинградский ученый Юрий Арцутанов, а после издания в 1979 году книги британского ученого-фантаста Артура Кларка «Фонтаны рая» она стала всемирно известной, оставаясь, правда, фантастической. Загвоздка была в том, из чего сделать прочный и длинный кабель, способный выдерживать экстремальные температуры. Поэтому позднее у современного «космического лифта» появился еще один автор – американец Брэд Эдвардс, предложивший использовать для этого изобретенные в 1991 году углеродные нанотрубки.

Нанотрубки представляют собой полые цилиндры диаметром в тысячи раз меньшим, чем волос человека, но способные выдерживать намного большие нагрузки, чем стальная проволока такой же толщины. Эксперименты показывают, что лента из нанотрубок в одну тысячную от толщины человеческого волоса может выдержать вес, в 50 тысяч раз превышающий собственную массу.

Сегодня нанотрубки производят несколько компаний, среди которых General Electric и IBM. Однако эффективного метода «сплетать» нити раньше не существовало. В первых экспериментах использовался жидкий «раствор» нанотрубок, и если наноструктуры оказывались слишком длинными, раствор начинал расслаиваться, волокна приходилось делать из коротких «обрезков». В августе этого года появилась информация, что в Техасском университете нашли способ, как сделать ткань из нанотрубок. Новый метод исследователи называют "сухим": специальный аппарат переплетает пучки нитей, которые "растут" перпендикулярно поверхности.

Кроме прочности, наноткань обладает и другими необычными свойствами: как и металлы, она хорошо проводит ток, но намного легче металлической фольги. С изобретением наноткани идея «лестницы в небо» перешла из разряда абсолютно фантастических в разряд тех, которые могут быть осуществлены.

Толщина ленты из нанотрубок будет в два раза меньше толщины карандаша, а длина – 100 тыс. км. На орбитальном конце ленты закрепится удерживающий ее противовес.


Когда же лифт заработает?!

Пока прототипы космических подъемников ползают вовсе не по сверхсовременной наноткани, а по обычной ленте из стекловолокна. Такой прототип был, например, испытан 23 сентября в штате Вашингтон частной американской компанией LiftPort Group Inc. Конструкторы запустили на высоту 300 метров воздушный шар, и небольшой, всего 10,5 кг весом, робот успешно продемонстрировал свою способность двигаться вверх-вниз по прикрепленной к шару ленте. Теперь устроители эксперимента ставят перед собой новую задачу – довести преодолеваемое роботом расстояние до 1 км.

Недостатка в энтузиастах – конструкторах космического оборудования не наблюдается. Фонд Spaceward Foundation, который при содействии NASA занимается проектами в области разведки космического пространства, получил уже 10 заявок из разных стран мира на участие в первом конкурсе на лучшую конструкцию ленты и подъемника для «космического лифта». Призовой фонд конкурса невелик: успешные соискатели получат для продолжения исследований всего по 50 тыс. долларов, но и требования пока не высоки. Робот, двигающийся за счет энергии ксенонового прожектора, должен продержаться хотя бы одну минуту, и ленту для него можно сделать не из наноткани, а из любого материала, который выдержит вес робота и обычную температуру - от 10 до 40 градусов по Цельсию. С каждым годом организаторы конкурса будут ужесточать требования – до тех пор, пока, предположительно к 2010 году, прототипы не достигнут параметров, близких к характеристикам реального "космического лифта".

И хотя до практики еще далеко, разработка «космического лифта 2010» уже вызвала немало опасений, которые могут затормозить проект даже после решения всех технических сложностей: например, в наноленту может врезаться какой-нибудь самолет, или ее захватят террористы, или случится очередной ураган. В результате конструкторам уже сейчас приходится оправдываться, уверяя, что базовая станция на Земле будет перемещаться в районе экватора, более чем в 600 км от воздушных трасс, а если 800-тонная лента порвется, она или улетит в космос, или упадет на землю, распавшись на фрагменты, удар от которых (в теории) будет не сильнее, чем от листа газеты. Ответы на подобные «часто задаваемые вопросы» - такой же непременный элемент интернет-сайтов «лифтеров», как и счетчик: «Лифт заработает через 4572 дня». Это будет 12 апреля 2018 года.