У 21 столітті ліфти перестають бути просто механізмами, що піднімають вантажі на певну висоту. Зі збільшенням швидкості і вантажопідйомності, ліфти перетворюються скоріше в транспортні засоби.

У приклад можна запропонувати автомобільного гіганта з Японії, компанію Mitsubishi. Її інженери розробили ліфт, здатний підніматися на швидкості в 60 км / ч. Але як ви зараз переконаєтесь - і це не межа.

Безумовно, такі ліфти призначені для найвищих будівель світу - хмарочосів. І не має значення, в якій країні перебуває будівля, головне, щоб ліфт працював. А яким ще чином можна підняти людей на висоту в 50 поверхів? А в 100? Якщо швидкість підйому залишиться колишньою - то час буде текти неймовірно повільно. Тому потужність ліфтів збільшується з кожним днем.

Кращі в цій справі - японці. Компанія Obayashi Corporation, поміркувавши, оголосила, що для неї хмарочоси - далеко не межа. Інженери компанії створюють ліфт в космос. Час створення - близько 40 років. Швидше за все, до 2050-го року грандіозна споруда буде завершена.

Планується зробити кабіну в ліфті максимально місткою, щоб піднімати кілька десятків людей. Люди будуть підніматися до того моменту, поки не виявляться в космосі. Технологічно це можливо. Адже інженери з Японії розробили спеціальний трос, зроблений з вуглецевих нанотрубок. Матеріал цей майже в два десятка разів міцніше і міцніше, ніж найміцніша в світі сталь, про це можна подивитися документальні фільми онлайн. Причому ліфт буде підніматися на швидкості в 200 км / ч, що означає досягнення висоти в 36 тис. Кілометрів вже через тиждень.

Складно сказати, хто виділить гроші на подібний проект. Адже розробки космічного ліфта ведуться вже довгі роки, починаючи з теорій з цього приводу - на початку 20-го століття.

Зазвичай такі амбітні проекти беруть в свої руки працівники НАСА, однак у них зараз, як і у США в цілому, величезні проблеми в економічній сфері.

Чи потягнуть японці такий мегапроект? Чи зможе він окупити себе і принести реальну прибуток? На ці питання ми відповісти не зуміємо. Однак сам факт, що японці думають категоріями в десятки років вперед, в черговий раз нагадує нам про те, що планування - це не найсильніша риса російського менталітету.

Поки в Японії так популяризують науку - можна не побоюватися за їх технологічний сектор, тісно пов'язаний з маркетингом і економікою, що в свою чергу живить науку.

Японці побудують ліфт в космос до 2050 року

Це пристрій буде здатне доставляти людей і вантаж до космічної станції, яка також з'явиться в майбутньому

Японська компанія Obayashi розповіла про свої плани побудувати ліфт у космос до 2050 року. Японці обіцяють, що він зможе підніматися на висоту 60 000 миль і доставляти людей і вантаж на космічну станцію, яка також з'явиться в далекому майбутньому. Про це повідомляє ABC News.

Будівельники також гарантують, що новий ліфт буде безпечніше і дешевше космічних шатлів. В даний час відправлення одного кілограма вантажу шатлом коштує приблизно 22 тисячі доларів. А науково-фантастичне пристрій Obayashi зможе за ці ж гроші перевезти до 200 кілограмів.

Керівництво будівельної фірми вважає, що поява цієї транспортної системи стане можливим з появою вуглецевих наноматеріалів. За словами одного з керівників Obayashi Йожі Ішикави, троси ліфта буде являти собою футуристичні нанотрубки, які в сто разів міцніше тих, які робляться зі сталі. Прямо зараз ми не здатні створювати довгі троси. Ми поки можемо робити 3-сантиметрові нанотрубки, але до 2030 року у нас все вийде, сказав він, додавши, що ліфт зможе всього за тиждень доставляти до 30 осіб до космічної станції.

Obayashi вважає, що її ліфт зробить революцію в космічних подорожах. Компанія залучає до роботи над цим проектом студентів з усіх університетів Японії. Вона також сподівається на співпрацю з іноземними вченими.

Японські ліфти вважаються одними з кращих в світі. Створенням самого швидкісного ліфта на Землі зараз займається також японська компанія. Hitachi надасть його одному з китайських хмарочосів. Цей ліфт буде здатний розвивати швидкість до 72 кілометрів на годину і підніматися на висоту 440 метрів, тобто до 95 поверху.

Років п'ятдесят тому люди вважали, що до нашого часу космічні польоти будуть такими ж доступними, як в їх року поїздки на громадському транспорті. На жаль, ці надії не справдилися. Але, можливо, вже в 2050-му році в космос можна буде дістатися на ліфті - концепт цього транспортного засобу представила японська компанія Obayashi Corporation.

Ліфти бувають різні! Є звичайний ліфт, є ліфт у ванній, є ліфт всередині акваріума, а компанія Obayashi Corporation обіцяє через кілька десятиліть запустити ліфт у космос! Насправді, створенням подібних технологій займається відразу кілька наукових і інженерських груп по всьому світу, від своїх підшефних космічним агентством NASA. Однак, на думку японців, процес цей відбувається дуже повільно, тому в Obayashi Corporation вирішили зайнятися незалежною від інших розробкою космічного ліфта.

Головне досягнення конкурсів від NASA полягає в тому, що вони довели саму можливість створення космічного ліфта. Obayashi Corporation же обіцяє запустити це незвичайний транспортний засіб вже до 2050-го року!

Цей ліфт буде вести з Землі на космічну станцію, що знаходиться на висоті 36 тисяч кілометрів. А ось довжина троса складе 96 тисяч кілометрів. Потрібно це для того, щоб створити орбітальний противагу. Надалі він може бути використаний для продовження маршруту ліфта.

новина Вчені готові побудувати алмазний ліфт в космосви можете читати на ваших телефонах, iPad, iPhone і Android та інших пристроях.

Вчені з Університету штату Пенсільванія виявили спосіб створення надтонких нанониток з алмазів, які ідеально могли б підійти для підйому космічного ліфта до Місяця. Експерти і раніше припускали, що алмазні нанонити можуть виявитися ідеальним матеріалом для створення троса для ліфта в космос.

Команда вчених, якою керує професор хімії Джон Беддінг, створювала для ізольованих молекул бензолу чергуються цикли тиску в рідкому середовищі. Фахівці були вражені отриманим результатом, коли атоми вуглецю зібралися в впорядковану і акуратно побудовану ланцюжок. Вчені створили нанонити в 20 тисяч разів менше, ніж людський волос. Однак саме алмазні ланцюжка можуть бути найміцнішим матеріалом на Землі.

Зовсім недавно команда з Університету технологій Квінсленда в Австралії змоделювала макет алмазних нанониток за допомогою широкомасштабних молекулярно-динамічних досліджень. Фізики прийшли до висновку, що подібний матеріал в перспективі набагато більш гнучкий, ніж вважалося раніше, якщо правильно підібрати молекулярну структуру.

Вчені припускали, що подовження алмазної нитки може в підсумку зробити одержуваний матеріал досить крихким, але дослідження довели зворотне. Тому нанонити з вуглецю мають великі шанси для космічного використання, в тому числі і в якості троса для ліфта на Місяць, концепція якого вперше була запропонована ще в 1895 році.

Джерела: spaceon.ru, www.bfm.ru, dlux.ru, news.ifresh.ws, mirkosmosa.ru

Орден ілюмінатів Адама Вейсхаупта

Китай - пам'ятки

муніти

загадки Стоунхенджа

Головна визначна пам'ятка Непалу

Непал - це сама високогірна країна в світі. Саме тут знаходяться знамениті Гімалаї, піднятися на які мріють всі альпіністи. ...

Комплекс неповноцінності

Одна з найцікавіших концепцій в психології - це комплекс неповноцінності. Розуміння психології даного комплексу є важливим кроком у вирішенні цієї ...

Сіонський орден. зрубаний в'яз

Відомості про те, що Сіонський орден, відомий, як Пріорат Сіону, реально існуюча організація, вперше стали доступні для громадськості в 1956 ...

Старовинна книга про могилу Тамерлана

Малик Каюмов був не єдиним свідком цього дивного випадку. Інший очевидець застереження аксакалів з чайхани - Камал Айни, син ...

Незважаючи на кризу і війну санкцій в цивілізованих економічно розвинених країнах спостерігається великий інтерес до космонавтики. Цьому сприяють успіхи в розвиток ракетобудування і в вивченні за допомогою космічних апаратів навколоземного простору, планет Сонячної системи і її периферії. Все нові й нові держави включаються в космічну гонку. Китай і Індія голосно заявляють про свої амбіції в справі освоєння Всесвіту. Відходить у минуле монополія державних структур Росії, США і Європи на польоти за межі земної атмосфери. Все більший інтерес до транспортування на космічну орбіту людей і вантажів проявляє бізнес. З'явилися фірми, які очолюють ентузіасти, закохані в космос. Вони займаються розробкою, як нових ракетоносіїв, так і нових технологій, які дозволять зробити стрибок в освоєнні Всесвіту. Всерйоз розглядаються ідеї, які ще вчора вважалися нездійсненними. І те, що вважалося плодом, збудженої уяви письменників-фантастів, тепер є одним з можливих проектів, що підлягають реалізації в найближчому майбутньому.

Одним з таких проектів може стати космічний ліфт.

Наскільки це реально? На це питання спробував відповісти журналіст ВВС Нік Флемінг в своїй статті «Ліфт на орбіті: наукова фантастика чи питання часу?», Яка виноситься на увагу цікавляться космосом.

Ліфт на орбіту: наукова фантастика чи питання часу?

Завдяки космічним ліфтів, здатним доставляти людей і вантажі з поверхні Землі на орбіту, людство змогло б відмовитися від використання екологічно шкідливих ракет. Але створити подібний пристрій непросто, як з'ясував кореспондент BBC Future.

Коли мова заходить про прогнози з приводу розвитку нових технологій, багато хто вважає авторитетом мільйонера Елона Маска - одного з лідерів сектора недержавних науково-дослідних робіт, якому спала на думку ідея "Гіперпетлі" - проекту високошвидкісного трубопровідного пасажирського сполучення між Лос-Анджелесом і Сан-Франциско (час в дорозі займе всього 35 хвилин). Але є проекти, які навіть Маск вважає практично не здійсненними. Наприклад, проект космічного ліфта.

"Це дуже технічно складне завдання. Навряд чи космічний ліфт можна створити в реальності", - заявив Маск на конференції в Массачусетському технологічному інституті минулої осені. На його думку, простіше спорудити міст між Лос-Анджелесом і Токіо, ніж побудувати ліфт на орбіту.

Ідея відправляти людей і вантажі в космос всередині капсул, що ковзають вгору вздовж велетенського троса, який утримується на місці завдяки обертанню Землі, не нова. Подібні описи можна зустріти в роботах таких письменників-фантастів, як Артур Кларк. Однак здійсненною на практиці цю концепцію досі не вважали. Може бути, впевненість в тому, що нам під силу вирішити цю надзвичайно складну технічну задачу, - насправді лише самообман?

Ентузіасти космічного ліфта вважають, що побудувати його цілком можливо. На їхню думку, ракети, що працюють на токсичному паливі, являють собою застарілий, небезпечний для людини і природи і надмірно дорогий вид космічного транспорту. Пропонована альтернатива по суті є залізничною гілкою, прокладеної на орбіту - суперміцний трос, один кінець якого закріплений на поверхні Землі, а інший - до противаги, що знаходиться на геосинхронной орбіті і тому постійно висить над однією точкою земної поверхні. Як ліфтових кабінок використовувалися б електричні апарати, що рухаються вверх і вниз вздовж троса. Завдяки космічним ліфтів вартість відправки вантажів в космос вдалося б знизити до 500 доларів за кілограм - згідно з недавнім звітом Міжнародної академії астронавтики (IAA), зараз ця цифра становить приблизно 20000 доларів за кілограм.

Ентузіасти космічних ліфтів вказують на шкідливість технологій запуску ракет на орбіту

"Дана технологія відкриває феноменальні можливості, вона забезпечить людству доступ до Сонячної системи, - говорить Пітер Суон, президент Міжнародного консорціуму зі створення космічного ліфта ISEC і співавтор звіту IAA. - Я думаю, що перші ліфти працюватимуть в автоматичному режимі, а по тому 10 15 років в нашому розпорядженні вже буде від шести до восьми таких пристроїв, досить безпечних, щоб транспортувати людей ".

витоки ідеї

Складність в тому, що висота подібної споруди повинна складати до 100 000 км - це більше, ніж два земних екватора. Відповідно, конструкція повинна бути досить міцною, щоб витримати власну вагу. На Землі просто немає матеріалу з необхідними характеристиками міцності.

Але деякі вчені думають, що цю проблему можна буде вирішити вже в поточному столітті. Велика японська будівельна компанія оголосила про те, що збирається спорудити космічний ліфт до 2050 р А американські дослідники недавно створили новий алмазоподібні матеріал на основі нанониток з стисненого бензолу, розрахункова міцність якого може зробити космічний ліфт реальністю ще за життя багатьох з нас.

Вперше концепція космічного ліфта була розглянута в 1895 р Костянтином Ціолковським. Російський вчений, натхненний прикладом недавно побудованої Ейфелевої вежі в Парижі, зайнявся дослідженням фізичних аспектів будівництва гігантської вежі, за допомогою якої можна було б доставляти космічні кораблі на орбіту без використання ракет. Пізніше, в 1979 році, цю тему згадав письменник-фантаст Артур Кларк в романі "Фонтани раю" - його головний герой будує космічний ліфт, схожий за конструкцією з обговорюваними зараз проектами.

Питання в тому, як втілити ідею в життя. "Мені подобається зухвалість концепції космічного ліфта, - каже Кевін Фонг, засновник Центру висотної, космічної та екстремальної медицини при Університетському коледжі Лондона. - Я можу зрозуміти, чому вона здається людям такою привабливою: можливість добиратися до низьких орбіт Землі недорого і безпечно відкриває для нас всю внутрішню область Сонячної системи ".

проблеми безпеки

Однак побудувати космічний ліфт буде непросто. "Почати з того, що трос необхідно виготовити з суперміцного, але гнучкого матеріалу, який володіє необхідними ваговими і плотностнимі характеристиками, щоб підтримувати вагу рухомих по ньому апаратів, і одночасно здатного витримувати постійні поперечні впливу. Зараз такого матеріалу просто не існує, - говорить Фонг. - Крім того, будівництво такого ліфта зажадає самого інтенсивного використання космічних кораблів і найбільшої кількості виходів у відкритий космос за всю історію людства ".

За його словами, не можна скидати з рахунків і проблеми безпеки: "Навіть якщо нам вдасться подолати величезні технічні складності, пов'язані з будівництвом ліфта, вийшла конструкція буде являти собою гігантську натягнуту струну, що зводять космічні апарати з орбіт і постійно піддається бомбардуванню космічним сміттям".

Чи зможуть коли-небудь туристи скористатися ліфтом, щоб відправитися в космос?

За останні 12 років в світі опубліковані три докладних проекту космічного ліфта. Перший описаний Бредом Едвардсом і Еріком Уестлінгом в книзі "Космічні ліфти", що вийшла в 2003 р Цей ліфт призначений для транспортування 20-тонних вантажів за рахунок енергії розташованих на Землі лазерних установок. Розрахункова собівартість перевезення - 150 доларів за кілограм, а вартість проекту оцінюється в 6 млрд доларів.

У 2013 р академія IAA розвинула цю концепцію у власному проекті, що забезпечує підвищений захист ліфтових кабінок від атмосферних явищ до висоти в 40 км., При досягненні якої рух кабінок на орбіту має відбуватися вже за рахунок сонячної енергії. Собівартість транспортування - 500 доларів за кілограм, а вартість будівлі перших двох таких ліфтів - 13 млрд доларів.

У ранніх концепціях космічного ліфта наводилися різноманітні можливі рішення проблеми космічного противаги, покликаного утримувати трос в натягнутому положенні - в тому числі пропонувалося використовувати в цих цілях захоплений і доставлений на потрібну орбіту астероїд. У звіті IAA відзначається, що коли-небудь таке рішення, може бути, і вдасться реалізувати, але в найближчому майбутньому це неможливо.

Плавучий "якір"

Щоб утримувати трос масою в 6300 тонн, противагу повинен важити 1900 тонн. Частково його можна сформувати з космічних кораблів та інших допоміжних апаратів, які будуть використовуватися для побудови ліфта. Можливо також використання знаходяться неподалік відпрацьованих супутників, відбуксувавши їх на нову орбіту.

Вони також пропонують виконати "якір", що кріпить трос до Землі, у вигляді плавучої платформи розміром з великий нафтоналивний танкер або авіаносець, і розмістити його неподалік від екватора, з метою збільшення його несучої здатності. В якості оптимальної точки розміщення "якоря" пропонується район в 1000 км на захід від Галапагоських островів, рідко схильний ураганів, торнадо і тайфунів.

Космічне сміття можна було б використовувати в противазі на верхньому кінці троса космічного ліфта

Корпорація Obayashi - одна з п'яти найбільших будівельних фірм Японії - в минулому році оголосила про плани зі створення космічного ліфта більш міцної конструкції, за яким переміщувалися б автоматичні кабінки на магнітній підвісці. Подібна технологія застосовується на високошвидкісних залізницях. Більш міцний трос необхідний тому, що японський ліфт передбачається використовувати і для транспортування людей. Вартість проекту оцінюється в 100 млрд доларів, при цьому собівартість транспортування вантажів на орбіту може скласти 50-100 доларів за кілограм.

Хоча технічні труднощі при будівництві подібного ліфта, безсумнівно, буде більш ніж достатньо, насправді єдиний елемент конструкції, який поки неможливо створити, - це сам трос, каже Суон: "Єдина технологічна проблема, яку треба буде розв'язати - підбір відповідного матеріалу для виготовлення троса. Все інше ми можемо побудувати вже зараз ".

алмазні нитки

На даний момент найбільш підходящим матеріалом для троса можна вважати вуглецеві нанотрубки, створені в лабораторних умовах в 1991 р Ці циліндричні структури мають межу міцності на розрив в 63 гігапаскаля, тобто вони приблизно в 13 разів міцніше найміцнішою стали.

Максимально досяжна довжина таких нанотрубок постійно збільшується - в 2013 р китайським вченим вдалося довести її до півметра. Автори доповіді IAA прогнозують, що до 2022 р буде досягнута довжина в кілометр, а до 2030 рр. можна буде створювати нанотрубки відповідної довжини для використання в космічному ліфті.

Тим часом у вересні минулого року з'явився новий надміцний матеріал: в статті, опублікованій в науковому журналі з матеріалознавства Nature Materials, група вчених під керівництвом професора хімії Джона Беддінга з Університету штату Пенсільванія повідомила про отримання в лабораторії супертонких "алмазних нанониток", які можуть виявитися навіть міцніше, ніж вуглецеві нанотрубки.

Вчені стиснули рідкий бензол під тиском, що перевищує атмосферний в 200 000 разів. Потім тиск повільно понизили, і виявилося, що атоми бензолу перегрупувалися, створивши високоупорядоченние структуру з пірамідальних тетраедрів.

В результаті утворилися супертонкі нитки, дуже нагадують за структурою алмаз. Хоча безпосередньо виміряти їх міцність неможливо через надмалих розмірів, теоретичні розрахунки вказують на те, що ці нитки можуть виявитися більш міцними, ніж найміцніші з існуючих синтетичних матеріалів.

зниження ризиків

"Якщо ми навчимося створювати алмазні нанонити або вуглецеві нанотрубки необхідної довжини і з необхідними якостями, можна бути практично впевненим в тому, що вони виявляться досить міцними для використання в космічному ліфті", - говорить Беддінг.

Втім, навіть якщо вдасться знайти підходящий матеріал для троса, зібрати конструкцію буде вельми непросто. Найімовірніше, виникнуть і труднощі, пов'язані із забезпеченням безпеки проекту, необхідного фінансування і грамотного розведення конкуруючих інтересів. Однак Суон це не зупиняє.

Так чи інакше, людство прагне в космос і готова витрачати на це великі гроші

"Зрозуміло, ми зіткнемося з великими складнощами, але проблеми доводилося вирішувати і при будівництві першої трансконтинентальної залізниці [в США], і при прокладанні Панамського і Суецького каналів, - говорить він. - Буде потрібно багато часу і грошей, але, як і в разі з будь-яким великим проектом, просто потрібно вирішувати проблеми в міру їх виникнення, одночасно з цим поступово знижуючи можливі ризики ".

Навіть Елон Маск не готовий категорично відкинути можливість створення космічного ліфта. "Не думаю, що на сьогодні ця ідея реалізована, але якщо хтось зможе довести зворотне, буде здорово", - сказав він на минулорічній конференції в Массачусеттского технологічному інституті.

Сьогодні космічні апарати досліджують Місяць, Сонце, планети і астероїди, комети і міжпланетний простір. Але ракети на хімічному паливі все ще залишаються дорогим і малопотужним засобом виведення корисного навантаження за межі земного тяжіння. Сучасна ракетна техніка практично досягла межі можливостей, поставлених природою хімічних реакцій. Невже людство зайшло в технологічний глухий кут? Зовсім ні, якщо звернути увагу на стару ідею космічного ліфта.

Біля витоків

Першим, хто серйозно подумав над тим, як подолати тяжіння планети за допомогою «підтягування», був один з розробників реактивних апаратів Фелікс Цандер. На відміну від фантазера і вигадника барона Мюнхгаузена, Цандер запропонував науково обгрунтований варіант космічного ліфта для Місяця. На шляху між Місяцем і Землею є точка, в якій сили тяжіння цих тіл врівноважують один одного. Вона знаходиться на відстані 60 000 км від Місяця. Ближче до Місяця місячне тяжіння буде сильніше земного, а далі - слабше. Так що якщо зв'язати тросом Місяць з яким-небудь астероїдом, залишеним, скажімо, на відстані 70 000 км від Місяця, то тільки трос не дозволить астероїда впасти на Землю. Силою земного тяжіння трос буде постійно натягнутий, і по ньому можна буде з поверхні Місяця піднятися за межі місячного тяжіння. З точки зору науки - абсолютно правильна ідея. Вона не отримала відразу заслуженого уваги тільки тому, що за часів Цандера просто не існувало матеріалів, трос з яких не обірвався б під власною вагою.

«У 1951 році професор Бакминстер Фуллер розробив вільно ширяє кільцевої міст навколо екватора Землі. Все, що потрібно для втілення цієї ідеї в реальність, - космічний ліфт. І коли ж він у нас буде? Я б не хотів гадати, тому адаптую відповідь, який дав Артур Кантровіц, коли хтось запитав його про його лазерної системі запуску. Космічний ліфт буде побудований через 50 років після того, як над цією ідеєю перестануть сміятися ». ( «Космічний ліфт: уявний експеримент або ключ до Всесвіту?», Виступ на XXX Міжнародному конгресі з астронавтики, Мюнхен, 20 вересня 1979 року.)

перші ідеї

Перші ж успіхи космонавтики знову розбудили фантазію ентузіастів. У 1960 році молодий радянський інженер Юрій Арцутанов звернув увагу на цікаву особливість так званих геостаціонарних супутників (ГСС). Ці супутники знаходяться на круговій орбіті точно в площині земного екватора і мають період обертання, рівний тривалості земних діб. Тому геостаціонарній супутник постійно висить над однією і тією ж точкою екватора. Арцутанов запропонував з'єднати ГСС тросом з розташованої під ним точкою на земному екваторі. Трос буде нерухомий відносно Землі, і по ньому так і напрошується ідея пустити в космос кабіну ліфта. Ця яскрава ідея захопила багато уми. Знаменитий письменник Артур Кларк навіть написав фантастичний роман «Фонтани раю», в якому вся фабула пов'язана з будівництвом космічного ліфта.

проблеми ліфта

Сьогодні ідею космічного ліфта на ГСС вже намагаються втілити в США і Японії, влаштовуються навіть конкурси серед розробників цієї ідеї. Основні зусилля конструкторів спрямовані на пошук матеріалів, з яких можна зробити трос довжиною 40 000 км, здатний витримати не тільки власну вагу, але і вага інших деталей конструкції. Чудово, що відповідне речовина для троса вже придумано. Це вуглецеві нанотрубки. Їх міцність в кілька разів вище, ніж потрібно для космічного ліфта, але треба ще навчитися робити бездефектну нитка з таких трубок довжиною в десятки тисяч кілометрів. Сумніватися в тому, що така технічна задача буде рано чи пізно вирішена, не варто.

Із Землі на низьку навколоземну орбіту вантажі доставляються традиційними ракетами на хімічному паливі. Звідти орбітальні буксири закидають вантажі на «нижню ліфтову майданчик», яка надійно заякорена закріпленим за Місяць тросом. Ліфт доставляє вантажі на Місяць. За рахунок відсутності необхідності гальмування (та й самих ракет) на останньому етапі і при підйомі з Місяця можлива значна економія коштів. Але, на відміну від описаної в статті, така конфігурація практично повторює ідею Цандера і не вирішує проблему виведення корисного навантаження з Землі, зберігаючи при цьому етапу ракетну технологію.

Друга і теж серйозне завдання на шляху будівництва космічного ліфта складається в розробці двигуна для ліфта і системи його енергетичного забезпечення. Адже кабіна повинна піднятися на 40 000 км без дозаправки до самого кінця підйому! Як цього добитися - ніхто ще не придумав.

нестійка рівновага

Але найбільша, навіть непереборна, труднощі для ліфта на геостаціонарній супутник пов'язана з законами небесної механіки. ГСС знаходиться на своїй чудовій орбіті тільки завдяки рівновазі сили тяжіння і відцентрової сили. Будь-яке порушення цієї рівноваги призводить до того, що супутник змінює свою орбіту і йде зі своєї «точки стояння». Навіть невеликі неоднорідності гравітаційного поля Землі, приливні сили Сонця і Місяця і тиск сонячного світла призводять до того, що знаходяться на геостаціонарній орбіті супутники постійно дрейфують. Немає жодних сумнівів, що під вагою ліфтової системи супутник не зможе залишатися на геостаціонарній орбіті і впаде. Існує, однак, ілюзія, що можна продовжити трос далеко за геостаціонарну орбіту і на його дальньому кінці розмістити масивний противагу. На перший погляд, відцентрова сила, що діє на прив'язаний противагу, натягне трос так, що додаткове навантаження від рухомої по ньому кабіни не зможе змінити положення противаги, і ліфт залишиться в робочому положенні. Це було б правильно, якби замість гнучкого троса використовувався жорсткий непохитний стрижень: тоді б енергія обертання Землі передавалася через стрижень на кабіну, і її переміщення не приводило б до появи бічної, що не компенсується натягом троса сили. А ця сила неминуче порушить динамічну стійкість навколоземного ліфта, і він впаде!

небесна майданчик

На щастя для землян, природа припасла для нас чудове рішення - Місяць. Мало того, що Місяць настільки масивна, що ніякими ліфтами її не поворухнув, вона ще перебуває майже на круговій орбіті і при цьому розгорнута до Землі завжди однією стороною! Просто напрошується ідея - протягнути ліфт між Землею і Місяцем, але закріпити ліфтовий трос тільки одним кінцем, на Місяці. Другий кінець троса можна опустити майже до самої Землі, і сила земного тяжіння витягне його як струну уздовж лінії, що з'єднує центри мас Землі і Місяця. Не можна тільки припустити, щоб вільний кінець доходив до поверхні Землі. Наша планета обертається навколо своєї осі, через що кінець троса буде мати відносно поверхні Землі швидкість близько 400 м в секунду, тобто рухатися в атмосфері зі швидкістю більше швидкості звуку. Такого опору повітря не витримає ніяка конструкція. Але якщо опустити кабіну ліфта до висоти 30-50 км, де повітря досить розріджене, його опором можна знехтувати. Швидкість кабіни залишиться близько 0,4 км / с, а таку швидкість легко набирають сучасні висотні літаки-стратоплани. Підлетівши до кабіни ліфта і зістикувати з нею (ця техніка стикування давно відпрацьована і в літакобудуванні для дозаправки в повітрі, і в космічних апаратах), можна перемістити вантаж з борта стратоплана в кабіну або назад. Після цього кабіна ліфта почне підйом на Місяць, а стратоплан повернеться на Землю. До речі, доставлений з Місяця вантаж можна просто скинути з кабіни на парашуті і підібрати його в цілості й схоронності на землі або в океані.

уникаючи зіткнень

Ліфт, що зв'язує Землю і Місяць, повинен вирішити ще одну важливу задачу. У навколоземному космічному просторі знаходиться велика кількість працюючих космічних апаратів і кілька тисяч непрацюючих супутників, їх фрагментів та іншого космічного сміття. Зіткнення ліфта з будь-яким з них привело б до обриву троса. Для того щоб уникнути цієї неприємності, запропоновано «нижню» частину троса довжиною 60 000 км зробити жене й виводити її із зони руху супутників Землі, коли вона там не потрібна. Контроль положень тел в навколоземному просторі цілком здатний передбачати періоди, коли рух кабіни ліфта в цій області буде безпечним.

Лебідка для космічного ліфта

У космічного ліфта на Місяць проглядається серйозна проблема. Кабіни звичних ліфтів рухаються зі швидкістю не більше кількох метрів в секунду, а на такій швидкості навіть підйом на висоту 100 км (до нижньої межі космосу) повинен зайняти більше доби. Якщо навіть рухатися з максимальною швидкістю залізничних поїздів в 200 км / ч, то шлях до Місяця займе майже три місяці. Ліфт, здатний здійснювати тільки два рейси до Місяця в рік, чи буде затребуваний.

Якщо ж покрити трос плівкою надпровідника, то вздовж троса можна буде рухатися на магнітній подушці без контакту з його матеріалом. В цьому випадку можна буде половину шляху розганяти і половину шляху гальмувати кабіну.

Простий розрахунок показує, що при величині прискорення в 1 g (еквівалентної звичної силі тяжіння на Землі) весь шлях до Місяця займе всього 3,5 години, тобто кабіна зможе здійснювати три рейси до Місяця щодоби. Над створенням надпровідників, що працюють при кімнатній температурі, вчені активно працюють, і в доступному для огляду майбутньому цілком можна очікувати їх появи.

Викинути сміття

Цікаво відзначити, що на середині шляху швидкість кабіни досягне 60 км / с. Якщо після розгону корисне навантаження відчепити від кабіни, то з такою швидкістю вона може бути направлена ​​в будь-яку точку Сонячної системи, до будь-якої, навіть самої далекої планеті. А це означає, що ліфт на Місяць зможе забезпечити безракетние польоти з Землі в межах Сонячної системи.

І зовсім екзотичної виявиться можливість викидати за допомогою ліфта шкідливі відходи з Землі на Сонце. Наша рідна зірка - ядерна піч такої потужності, що в ній безслідно згорять будь-які відходи, навіть радіоактивні. Так що повноцінний ліфт до Місяця може не тільки стати основою космічної експансії людства, а й засобом очищення нашої планети від відходів технічного прогресу.

Задум астроінженерних споруди по виведенню вантажів на планетарну орбіту або навіть за її межі. Вперше подібну думку висловив Костянтин Ціолковський в 1895 році, детальну розробку ідея отримала в працях Юрія Арцутанова. Гіпотетична конструкція заснована на застосуванні троса, простягнутого від поверхні планети до орбітальної станції знаходиться на ДСО. Імовірно, такий спосіб в перспективі може бути на порядки дешевше використання ракет-носіїв.
Трос утримується одним кінцем на поверхні планети (Землі), а іншим - в нерухомій над планетою точці вище геостаціонарної орбіти (ДСО) за рахунок відцентрової сили. За тросу підіймається підйомник корисний вантаж. При підйомі вантаж буде прискорюватися за рахунок обертання Землі, що дозволить на досить великій висоті відправляти його за межі тяжіння Землі.
Трос повинен бути надзвичайно велика міцність на розрив в поєднанні з низькою щільністю. Вуглецеві нанотрубки по теоретичними розрахунками представляються відповідним матеріалом. І придатні для виготовлення троса, то створення космічного ліфта є цілком вирішуваною інженерною задачею, хоча і вимагає використання передових розробок і великих витрат іншого роду. Створення ліфта оцінюється в 7-12 млрд доларів США. НАСА вже фінансує відповідні розробки американського Інституту наукових досліджень, включаючи розробку підйомника самостійно рухатися по тросу.
Зміст [прибрати]
1 Конструкція
1.1 Підстава
1.2 трос
1.2.1 Потовщення троса
1.3 Підйомник
1.4 Противага
1.5 Кутовий момент, швидкість і нахил
1.6 Запуск в космос
2 Будівництво
3 Економіка космічного ліфта
4 Досягнення
5 Література
6 Космічний ліфт в різних творах
7 Див. Також
8 Примітки
9 Посилання
9.1 Організації
9.2 Різне
конструкція

Є кілька варіантів конструкції. Майже всі вони включають підставу (базу), трос (кабель), підйомники і противагу.
підстава
Підстава космічного ліфта - це місце на поверхні планети, де прикріплений трос і починається підйом вантажу. Воно може бути рухомим, розміщеним на океанському судні.
Перевага рухомої основи - можливість здійснення маневрів для ухилення від ураганів і бур. Переваги стаціонарної бази - більш дешеві й доступні джерела енергії, і можливість зменшити довжину троса. Різниця в кілька кілометрів троса порівняно невелика, але може допомогти зменшити необхідну товщину його середній частині і довжину частини, яка виходить за геостаціонарнуорбіту.
трос
Трос повинен бути виготовлений з матеріалу з надзвичайно високим відношенням межі міцності до питомої щільності. Космічний ліфт буде економічно виправданий, якщо можна буде виробляти в промислових масштабах за розумну ціну трос щільності, порівнянної з графітом, і міцністю близько 65-120 гігапаскалів.
Для порівняння, міцність більшості видів стали - близько 1 ГПа, і навіть у міцних її видів - не більше 5 ГПа, причому сталь важка. У набагато більш легкого кевлара міцність в межах 2,6-4,1 ГПа, а у кварцового волокна - до 20 ГПа і вище. Теоретична міцність алмазних волокон може бути трохи вище.
Вуглецеві нанотрубки повинні, відповідно до теорії, мати розтяжність набагато вище, ніж потрібно для космічного ліфта. Однак технологія їх отримання в промислових кількостях і сплетення їх в кабель тільки починає розроблятися. Теоретично їх міцність повинна бути більше 120 ГПа, але на практиці найвища розтяжність одношарової нанотрубки була 52 ГПа, а в середньому вони ламалися в діапазоні 30-50 ГПа. Сама міцна нитка, сплетена з нанотрубок, буде менш міцною, ніж її компоненти. Дослідження щодо поліпшення чистоти матеріалу трубок і по створенню різних їх видів тривають.
У більшості проектів космічного ліфта застосовуються одношарові нанотрубки. У багатошарових вище міцність, але вони важче, і їхнє ставлення міцності до щільності нижче. Можливий варіант - використовувати з'єднання одношарових нанотрубок під високим тиском. При цьому хоча і втрачається міцність через заміщення sp²-зв'язку (графіт, нанотрубки) на sp³-зв'язок (алмаз), вони будуть краще утримуватися в одному волокні силами Ван-дер-Ваальса і дадуть можливість виробляти волокна довільної довжини. [Джерело не вказано 810 днів]

Дефекти кристалічної решітки знижують міцність нанотрубок
В експерименті вчених з Університету Південної Каліфорнії (США) одношарові вуглецеві нанотрубки продемонстрували питому міцність, в 117 разів перевищує показники сталі і в 30 - кевлар. Вдалося вийти на показник в 98,9 ГПа, максимальне значення довжини нанотрубки склало 195 мкм.
Технологія плетіння таких волокон ще тільки зароджується.
За заявами деяких вчених, навіть вуглецеві нанотрубки ніколи не будуть достатньо міцні для виготовлення троса космічного ліфта.
експерименти вчених з Технологічногоуніверситету Сіднея дозволили створити графенових папір. Випробування зразків вселяють оптимізм: щільність матеріалу в п'ять-шість разів нижче, ніж у сталі, при цьому міцність на розрив в десять разів вище, ніж у вуглецевої сталі. При цьому графен є хорошим провідником електричного струму, що дозволяє використовувати його для передачі потужності підйомника, як контактна шини.
потовщення троса

Перевірити інформацію.

Космічний ліфт повинен витримувати принаймні свою вагу, досить чималий через довжину троса. Потовщення з одного боку підвищує міцність троса, з іншого - додає його вага, а отже і необхідну міцність. Навантаження на нього буде відрізнятися в різних місцях: в одних випадках ділянку троса повинен витримувати вагу сегментів, що знаходяться нижче, в інших - витримувати відцентрову силу, яка утримує верхні частини троса на орбіті. Для задоволенняцій умові і для досягнення оптимальності троса в кожній його точці, товщина його буде непостійною.
Можна показати, що з урахуванням гравітації Землі і відцентрової сили (але не враховуючи менший вплив Місяця і Сонця), перетин троса в залежності від висоти буде описуватися наступною формулою:

Тут A ® - площа перетину троса як функція відстані r від центру Землі.
У формулі використовуються наступні константи:
A0 - площа перетину троса на рівні поверхні Землі.
ρ - щільність матеріалу троса.
s - межа міцності матеріалу троса.
ω - кругова частота обертання Землі навколо своєї осі, 7,292 × 10-5 радіан в секунду.
r0 - відстань між центром Землі і підставою троса. воно приблизнодорівнює радіусу Землі, 6 378 км.
g0 - прискорення вільного падіння біля основи троса, 9,780 м / с?.
Це рівняння описує трос, товщина якого спочатку експоненціально збільшується, потім її зростання сповільнюється на висоті кількох земних радіусів, а потім вона стає постійною, досягнувши в кінці кінців геостаціонарної орбіти. Після цього товщина знову починає зменшуватися.
Таким чином, співвідношення площ перетинів троса біля основи і на ДСО (r = 42 164 км) є:
Підставивши сюди щільність і міцність сталі і діаметр троса на рівні Землі в 1 см, ми отримаємо діаметр на рівні ДСО в кілька сот кілометрів, що означає, що сталь і інші звичні нам матеріали непридатні для будівництва ліфта.
Звідси випливає, що є чотири способи домогтися більш розумною товщини троса на рівні ДСО:
Використовувати менш щільний матеріал. Оскільки щільність більшості твердих тіл лежить у відносно невеликому діапазоні від 1000 до 5000 кг / м³, тут навряд чи вийде чогось досягти.
Використовувати більш міцний матеріал. У цьому напрямку в основному і йдуть дослідження. Вуглецеві нанотрубки в десятки разів міцніше кращою стали, і вони дозволять значно зменшити товщину троса на рівні ДСО.
Підняти вище підставу троса. Через наявність експоненти в рівнянні навіть невелике підняття підстави дозволить сильно знизити товщину троса. Пропонуються вежі висотою до 100 км, які, крім економії на тросі, дозволять уникнути впливу атмосферних процесів.
Зробити підставу троса якомога тонше. Він все одно повинен бути досить товстим, щоб витримати підйомник з вантажем, так що мінімальна товщина біля основи також залежить від міцності матеріалу. Тросу з вуглецевих нанотрубок досить мати біля основи товщину всього в один міліметр.
Ще спосіб - зробити підставу ліфта рухомим. Рух навіть зі швидкістю 100 м / с вже дасть виграш в кругової швидкості на 20% і скоротить довжину кабелю на 20-25%, що полегшить його на 50 і більше відсотків. Якщо ж «заякорити» кабель на надзвуковому [джерелоне вказано 664 дня] літаку, або поїзді, то виграш в масі кабелю вже буде вимірюватися не відсотками, а десятками раз (але не враховані втрати на опірповітря).
підйомник

Перевірити інформацію.
Необхідно перевірити точність фактів і достовірність відомостей, викладених у цій статті.
На сторінці обговорення повинні бути пояснення.

Стиль цього розділу неенціклопедічен або порушує норми російської мови.
Слід виправити розділ згідно стилістичним правилам Вікіпедії.

Концептуальний малюнок космічного ліфта, який піднімається через хмари
Космічний ліфт не може працювати як звичайний ліфт (з рухомими тросами), оскільки товщина його троса непостійна. Більшість проектів пропонує використовувати підйомник, забирають вгору по нерухомому тросу, хоча пропонувалися також варіанти використання невеликих сегментованих рухомих тросів, простягнутих вздовж основного троса.
Пропонуються різні способи конструкції підйомників. На плоских тросах можна використовувати пари роликів, що тримаються за рахунок сили тертя. Інші варіанти - рухомі спиці з гачками на пластинах, ролики з висувними гачками, магнітна левітація (малоймовірна, оскільки на тросі доведеться закріплювати громіздкі шляху) та ін. [Джерело не вказано 661 день]
Серйозна проблема конструкції підйомника - джерело енергії [джерело не вказано 661 день]. Щільність зберігання енергії навряд чи коли-небудь буде досить велика, щоб підйомника вистачило енергії на підйом по всьому кабелю. Можливі зовнішні джерела енергії - лазерні або мікрохвильові промені. Інші варіанти - використання енергії гальмування підйомників, що рухаються вниз; різниця в температурах тропосфери; іоносферний розряд і т.д. Основний варіант [джерело не вказано 661 день] (промені енергії) володіє серйозними проблемами, пов'язаними з ефективністюі диссипацией тепла на обох кінцях, хоча, якщо оптимістично ставитися до майбутніх технологічним досягненням, він реалізуємо.
Підйомники повинні слідувати на оптимальної дистанції один за одним, щоб мінімізувати навантаження на трос і його осциляції і максимізуватипропускну здатність. Сама ненадійна область троса - поблизу його заснування; там не повинно знаходитися більше одного підйомника [джерело не вказано 661 день]. Підйомники, що рухаються тільки вгору, дозволять збільшити пропускну здатність, але не дадуть використати енергію гальмування при русі вниз, а також не зможуть повертати людей на землю. Крім того, компоненти таких підйомників повинні використовуватися на орбіті для інших цілей. У будь-якому випадку, маленькі підйомники краще великих, тому що розклад їх руху буде більш гнучким, але вони накладають більше технологічних обмежень.
Крім того, сама нитка ліфта буде постійно відчувати на собі дію як сили Коріоліса, так і атмосферних потоків. Мало того, оскільки «підйомник» повинен бути розташований вище висоти геостаціонарної орбіти, він буде схильний до постійних навантажень, в тому числі піковим, наприклад, ривковим [джерело не вказано 579 днів].
Проте, якщо вищевикладені перешкоди можуть бути будь-яким чином усунуті, то космічний ліфт може бути реалізований. Однак такий проект буде вкрай дорогим, але в майбутньому, можливо, буде конкурувати з одноразовими і багаторазовими космічним апаратами [джерело не вказано 579 днів].
противагу

У цій статті не вистачає посилань на джерела інформації.
Інформація повинна бути проверяема, інакше вона може бути поставлена ​​під сумнів і вилучена.
Ви можете відредагувати цю статтю, додавши посилання на авторитетні джерела.
Ця позначка стоїть на статті з 13 травня 2011 року.
Противагу може бути створений двома способами - шляхом прив'язки важкого об'єкта (наприклад, астероїда) за геостаціонарнійорбітою або продовження самого троса на значну відстань за геостаціонарнуорбіту. Другий варіант користується більшою популярністю останнім часом, оскільки його легше здійснити, а крім того, з кінця подовженого троса простіше запускати вантажі на інші планети, оскільки він володіє значною швидкістю відносно Землі.
Кутовий момент, швидкість і нахил

Перевірити інформацію.
Необхідно перевірити точність фактів і достовірність відомостей, викладених у цій статті.
На сторінці обговорення повинні бути пояснення.

Ця стаття або розділ потребує переробки.
Будь ласка, поліпшите статтю відповідно до правилами написання статей.

У цій статті не вистачає посилань на джерела інформації.
Інформація повинна бути проверяема, інакше вона може бути поставлена ​​під сумнів і вилучена.
Ви можете відредагувати цю статтю, додавши посилання на авторитетні джерела.
Ця позначка стоїть на статті з 13 травня 2011 року.

При русі підйомника вгору ліфт нахиляється на 1 градус, оскільки верхня частина ліфта рухається навколо Землі швидше, ніж нижня (ефект Коріоліса). Масштаб не збережено
Горизонтальна швидкість кожної ділянки троса зростає з висотою пропорційно відстані до центру Землі, досягаючи на геостаціонарнійорбіті першої космічної швидкості. Тому при підйомі вантажу йому потрібно отримати додатковий кутовий момент (горизонтальну швидкість).
Кутовий момент купується за рахунок обертання Землі. Спочатку підйомник рухається трохи повільніше троса (ефект Коріоліса), тим самим «сповільнюючи» трос і злегка відхиляючи його на захід. При швидкості підйому 200 км / ч трос буде нахилятися на 1 градус. Горизонтальна компонента натягу в невертикальноютросі тягне вантаж в сторону, прискорюючи його в східному напрямку (див. діаграму) - за рахунок цього ліфт набуває додаткової швидкість. За третім законом Ньютона трос уповільнює Землю на невелику величину.
У той же час вплив відцентрової сили змушує трос повернутися в енергетично вигідне вертикальне положення, так що він буде перебувати в стані стійкої рівноваги. Якщо центр ваги ліфта буде завжди вище геостаціонарної орбіти незалежно від швидкості підйомників, він не впаде.
До моменту досягнення вантажем ДСО його кутовий момент (горизонтальна швидкість) достатня для виведення вантажу на орбіту.
При спуску вантажу відбуватиметься зворотний процес, нахиляючи трос на схід.
Запуск в космос
На кінці троса висотою в 144 000 км тангенціальна складова швидкості складе 10,93 км / с, що більш ніж достатньо, щоб покинути гравітаційне поле Землі і запустити кораблі до Сатурну. Якщо об'єкту дозволити вільно ковзати по верхній частині троса, його швидкості вистачить, щоб покинути Сонячну систему. Це станеться за рахунок переходу сумарного кутового моменту троса (і Землі) в швидкість запущеного об'єкта.
Для досягнення ще більших швидкостей можна подовжити трос або прискорити вантаж за рахунок електромагнетизму.
Будівництво

Будівництво ведеться з геостаціонарноїстанції. це єдинемісце, де може причалити космічний апарат. Один кінець опускається до поверхні Землі, розтягуючись силою тяжіння. Інший, для врівноваження, - в протилежнусторону, натягуючи відцентровою силою. Це означає, що всі матеріали для будівництва повинні бути підняті на геостаціонарнуорбіту традиційним способом, незалежно від місця призначення вантажу. Тобто, вартість підйому всього космічного ліфта на геостаціонарнуорбіту - мінімальна ціна проекту.
Економіка космічного ліфта

Імовірно, космічний ліфт дозволить набагато знизити витрати на посилку вантажів в космос. Будівництво космічних ліфтів обійдеться дорого, але їх операційні витрати невеликі, тому їх найрозумніше використовувати протягом тривалого часу для дуже великих обсягів вантажу. В даний час ринок запуску вантажів може бути недостатньо великий, щоб виправдати будівництво ліфта, але різке зменшення ціни повинно привести до більшого розмаїттям вантажів. Таким же чином виправдовує себе інша транспортна інфраструктура - шосе і залізниці.
Вартість розробки ліфта порівнянна з вартістю розробки космічного човника [джерело не вказано 810 днів]. Поки ще немає відповіді на питання, чи поверне космічний ліфт вкладені в нього гроші або краще буде вкласти їх у подальший розвиток ракетної техніки.
Не слід забувати про ліміт кількості супутників-ретрансляторів на геостаціонарнійорбіті: в даний час міжнародними угодами допускається 360 супутників - один ретранслятор на кутовий градус, щоб уникнути перешкод при трансляції в смузі Ku-частот. Для C-частот число супутників обмежена 180.
Таким чином, космічний ліфт мінімально придатний для масових запусків на геостаціонарнуорбіту [джерело не вказано 554 дня] і максимально придатний для освоєння зовнішнього космосу і Місяця зокрема.
Дана обставина пояснює справжню комерційну неспроможність проекту, так як основні фінансові витрати недержавних організацій орієнтовані на супутники-ретранслятори,займають або геостаціонарну орбіту (телебачення, зв'язок), або більш низькі орбіти (системи глобального позиціонування, спостереження за природними ресурсами і т.п.).
Однак ліфт може бути гібридним проектом і крім функції доставки вантажу на орбіту залишатися базою для інших науково-дослідних і комерційних програм, не пов'язаних з транспортом.
досягнення

У США з 2005 року проводяться щорічні змагання Space Elevator Games, організовані фондом Spaceward за підтримки NASA. У цих змаганнях існують дві номінації: «кращий трос» і «кращий робот (підйомник)».
У конкурсі підйомників робот повинен подолати встановлений відстань, піднімаючись по вертикальному тросу зі швидкістю не нижче встановленої правилами (у змаганнях 2007 року нормативи були такими: довжина троса - 100 м, мінімальна швидкість - 2 м / с). Кращий результат 2007 року - подоланий відстань в 100 м із середньою швидкістю 1,8 м / с.
Загальний призовий фонд змагань Space Elevator Games в 2009 році становив 4 мільйони доларів.
У конкурсі на міцність троса учасникам необхідно надати двометрову кільце з надміцногоматеріалу масою не більше 2 грам, яке спеціальна установка перевіряє на розрив. Для перемоги в конкурсі міцність троса повинна мінімум на 50% перевершувати за цим показником зразок, вже наявний в розпорядженні у NASA. Поки кращий результат належить тросу, витримав навантаження аж до 0,72 тонни.
У цих змаганнях не бере участь компанія Liftport Group, що здобула популярність завдяки своїм заявам запустити космічний ліфт в 2018 році (пізніше цей термін був перенесений на 2031 рік). Liftport проводить власні експерименти, так в 2006 році роботизований підйомник підіймався по міцному канату, натягнутому за допомогою повітряних куль. З півтора кілометрів підйомника вдалося пройти шлях лише в 460 метрів. Наступним етапом компанія планує провести випробування на тросі висотою 3 км.
На змаганнях Space Elevator Games з 4 по 6 листопада 2009 року відбулося змагання, організоване Spaceward Foundation і NASA, в Південній Каліфорнії, на території центру Драйдена (Dryden Flight Research Center), в межах знаменитої авіабази Едвардс. Залікова довжина троса склала 900 метрів, трос був піднятий за допомогою вертольота. Лідерство зайняла компанія LaserMotive представила підйомник зі швидкістю 3,95 м / с, що дуже близько до необхідної швидкості. Всю довжину троса ліфт подолав за 3 хвилини 49 секунд, на собі ліфт ніс корисне навантаження 0,4кг ..
У серпні 2010 року компанія LaserMotive провела демонстрацію свого останнього винаходу на AUVSI Unmanned Systems Conference в Денвері, штат Колорадо. Новий вид лазера допоможе більш економічно передавати енергію на великі відстані, лазер споживає всього кілька ват.
література

Юрій Арцутанов «У космос - на електровозі »,газета «Комсомольская правда» від 31 липня 1960 року.
Олександр Болонкін «Non-Rocket Space Launch and Flight», Elsevier, 2006, 488 pgs. http://www.scribd.com/doc/24056182
Космічний ліфт в різних творах

Одне з знаменитих творів Артура Кларка, Фонтани раю, засноване на ідеї космічного ліфта. Крім того, космічний ліфт фігурує і в заключнійчастини його знаменитої тетралогії Космічна Одіссея (3001: Остання одіссея).
У Battle Angel фігурує циклопічний космічний ліфт, на одному кінці якого знаходиться Небесний Місто Салем (для громадян) разом з нижнім містом (для не-громадян), а на іншому кінці знаходиться космічний місто Йеру. Аналогічна конструкція знаходиться і на іншій стороні Землі.
У серіалі «Зоряний шлях: Вояджер» в епізоді 3 × 19 «Rise» (Підйом) космічний ліфт допомагає екіпажу вирватися з планети з небезпечної атмосферою.
У грі Civilization IV є космічний ліфт. Там він - одне з пізніх «Великих чудес».
У фантастичному романі Тімоті Зана «Шовкопряд» ( «Spinneret», 1985) згадується планета здатна виробляти супер волокно. Одна з рас зацікавилася планетою хотіла отримати це волокно саме для будівництва космічного ліфта.
У дилогії Сергія Лук'яненка «Зірки - холодні іграшки» одна з позаземних цивілізацій в процесі міжзоряного торгівлі поставила на Землю надміцні нитки, які могли б бути використані для будівництва космічного ліфта. Але позаземні цивілізації наполягали виключно на використанніїх за прямим призначенням - для допомоги при проведенні пологів.
В аніме Mobile Suit Gundam 00 присутні три космічних ліфта, на них так само кріпиться кільце з сонячних батарей, що дозволяє використовувати космічний ліфт ще й для видобутку електроенергії.
В аніме Z.O.E. Dolores присутній космічний ліфт, а також показано що може бути в разі теракту.
У фантастичному романі Дж. Скальці «Приречені на перемогу» (англ. Scalzi, John. Old Man's War) системи космічних ліфтів активно використовуються на Землі, численних земних колоніях і деяких планетах інших високорозвинених розумних рас для повідомлення з причалами міжзоряних кораблів.
У фантастичному романі Олександра Громова «Завтра настане вічність» сюжет побудований навколо факту існування космічного ліфта. Існує два пристрої - джерело і приймач, які за допомогою «енергетичного променя» здатні піднімати «кабіну» ліфта на орбіту.
У фантастичному романі Аластера Рейнольдса «Місто Безодні» дається докладний опис будови і функціонуваннякосмічного ліфта, описаний процес його руйнування (в результаті теракту).
У фантастичному романі Террі Пратчетта «Страта» присутній «Лінія» - Наддовгих штучна молекула, яка використовується в якості космічного ліфта.
Згадується в пісні групи Звуки Му "Ліфт на небо»
Космічний ліфт згадується в аніме-серіалі Кров Триєдності, в ньому противагою служить космічний корабель «Arc».
На самому початку гри Sonic Colors, можна бачити, як Соник і Теілз піднімаються на космічному ліфті, щоб потрапити в Парк Доктора Еггмана
Див. також

Космічна гармата
пускова петля
космічний фонтан
Примітки

http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html Космічний ліфт і нанотехнології
У космос - на ліфті! // KP.RU
Орбіти космічного ліфта Суспільно-політичний і науково-популярнийжурнал «Російський космос» № 11, 2008
Вуглецеві нанотрубки на два порядки міцніше сталі
MEMBRANA | Світові новини | Нанотрубки не витримають космічний ліфт
Нова графенову папір виявилася міцніший за сталь
Лемешко Андрій Вікторович. Космічний ліфт Лемешко А.В. / Space lift Lemeshko A.V
en: Satellite television # Technology
Ліфт на небо поставив рекорди із прицілом на майбутнє
Розроблено лазер, який зможе живити космічні ліфти
LaserMotive to Demonstrate Laser-Powered Helicopter at the AUVSI's Unmanned Systems North America 2010

IV Міжрегіональна конференція школярів

«Дорога до зірок»

Космічний ліфт - фантастика чи реальність?

виконав:

____________________

керівник:

___________________

Ярославль

Вступ

Ідеї ​​космічного ліфта К.Е. Ціолковського, Ю.Н. Арцутанова, Г.Г. Полякова

Конструкція космічного ліфта

Опис сучасних проектів

висновок

Вступ

У 1978 році виходить у світ науково - фантастичний роман Артура Кларка «Фонтани раю» (The Fountains of Paradise), присвячений ідеї будівництва космічного ліфта. Дії відбуваються в XXII столітті на неіснуючому острові Тапробан, який, як вказує автор у передмові, на 90% відповідає острову Цейлон (Шрі-Ланка).

Нерідко фантасти пророкують появу винаходи не свого століття, а набагато більш пізнього часу.

Що ж таке космічний ліфт?

Космічний ліфт - концепція інженерної споруди для безракетного запуску вантажів у космос. Дана гіпотетична конструкція заснована на застосуванні троса, простягнутого від поверхні планети до орбітальної станції, що знаходиться на ДСО. Вперше подібну думку висловив Костянтин Ціолковський в 1895 році, детальну розробку ідея отримала в працях Юрія Арцутанова.

Метою даної роботи є вивчення можливості побудови космічного ліфта.

Ідеї ​​космічного ліфта К.Е. Ціолковського, Ю.Н. Арцутанова і Г.Г. Полякова

Костянтин Ціолковський - російський і радянський вчений-самоучка, і винахідник, шкільний учитель. Основоположник теоретичної космонавтики. Обґрунтував використання ракет для польотів в космос, прийшов до висновку про необхідність використання «ракетних поїздів» - прототипів багатоступеневих ракет. Основні наукові праці відносяться до аеронавтики, ракетодинаміку і космонавтиці.

Представник російського космізму, член Російського товариства любителів міроведенія. Автор науково-фантастичних творів, прихильник і пропагандист ідей освоєння космічного простору. Ціолковський пропонував заселити космічний простір з використанням орбітальних станцій. Вважав, що розвиток життя на одній з планет Всесвіту досягне такого могутності і досконалості, що це дозволить долати сили тяжіння і поширювати життя по Всесвіту.

У 1895 році російський вчений Костянтин Едуардович Ціолковський першим сформулював поняття і концепцію космічного ліфта. Він описав окремо стоїть споруда, що йде від рівня землі до геостаціонарної орбіти. Підносячись на 36 тисяч кілометрів над екватором і слідуючи в напрямку обертання Землі, в кінцевій точці з орбітальним періодом рівно в один день ця конструкція зберігалася б у фіксованому положенні.

Ю
рий Миколайович Арцутанов - російський інженер, який народився в Ленінграді. випускник Ленінградського

технологічного інституту, відомий як один з піонерів ідеї космічного ліфта. У 1960 році він написав статтю «У Космос - на електровозі», де він обговорив концепцію космічного ліфта як економічно вигідний, безпечний і зручний спосіб доступу до орбіти для полегшення освоєння космосу.

Юрій Миколайович розвинув ідею Костянтина Ціолковського. Концепція Арцутанова була заснована на зв'язуванні геосинхронной супутників кабелем із Землею. Він запропонував використовувати супутник в якості бази, з якої можна побудувати вежу, так як геосинхронной супутник залишиться над нерухомою точкою на екваторі. За допомогою противаги кабель буде спущений з геосинхронной орбіти на поверхню Землі, в той час як противагу буде віддалятися від Землі, утримуючи центр мас кабелю нерухомо відносно Землі.

А рцутанов запропонував закріпити один кінець такої «мотузки» на земному екваторі, а до другого кінця, що знаходиться далеко за межами планетної атмосфери, - підвісити врівноважує вантаж. При достатній довжині «мотузки» відцентрова сила перевищила б силу тяжіння і не дозволила вантажу впасти на Землю. З наведених Арцутановим розрахунків, слід, що сила тяжіння і відцентрова сила виявляються рівні на висоті близько 42 000 кілометрів. Рівна нулю рівнодіюча цих сил надійно закріплює «камінь» в зеніті.

Тепер герметичні електровози побіжать вертикально вгору - до орбіти. Плавне її розвиток і плавне ж гальмування допоможуть уникнути перевантажень, характерних для відриву ракети. Після декількох годин подорожі зі швидкістю 10 - 20 кілометрів на секунду, піде перша зупинка - в точці рівнодення сил, де розкинулася в невагомості перевалочна станція відкриє гостям двері барів, ресторанчиків, кімнат відпочинку - і чудовий вид на Землю з ілюмінаторів.

Після зупинки кабіна не тільки зможе рухатися без витрат енергії, так як її буде відкидати від Землі відцентрова сила, - а й, до того ж, генерувати двигуном, переключеним в режим динамо-машини, необхідне для повернення електрику.

Другу - і кінцеву зупинку пропонувалося зробити на відстані 60 000 км від Землі, де рівнодіюча сил зрівняється з силою тяжіння на земній поверхні, і дозволить створити на «кінцевої станції» штучну гравітацію. Тут же, на краю найдовшого канатної дороги буде розташовуватися справжній орбітальний космодром. Він, як і годиться, стане запускати по Сонячній системі космічні кораблі, надаючи їм солідну швидкість і призначаючи траєкторію.

Аби не допустити обмежуватися примітивним канатом, Юрій Арцутанов навішав на нього геліоелектростанцій, переробних сонячну енергію в електричний струм, і соленоїдів, що генерують електромагнітне поле. У цьому полі повинен рухатися «електровоз».

Якщо оцінити вагу такого магнітодорожного полотна, враховуючи протяжність в 60 000 кілометрів, то виходить - сотні мільйонів тонн? Набагато більше. Чи не одна тисяча ракет буде потрібно, щоб відбуксирувати цю тяжкість до орбіти! У той час це здавалося неможливим.

Однак вчений і на цей раз підкинув вірну ідею: ліфт не обов'язково будувати знизу вгору, як величезну циклопічну вежу - досить запустити на геостаціонарну орбіту штучний супутник, з якого буде спущена перша нитка. У перетині ця нитка виявиться тонше за людську волосину, так щоб вага її не перевищував тисячу тонн. Після того, як вільний кінець нитки закріплять на земній поверхні, зверху вниз по нитці побіжить «павук» - легкий пристрій, яка вчиняє другу, паралельну нитку. Він буде працювати до тих пір, поки канат не стане досить товстим, щоб витримати «електровоз», електромагнітне полотно, геліоелектростанції, кімнати відпочинку і ресторани.

Цілком зрозуміло, чому в епоху космічних гонок ідея Юрія Валерійовича Арцутанова залишилася ніким не поміченою. Тоді не було ні одного матеріалу здатного витримати настільки високий тиск розриву троса.

У розвиток ідей Арцутанова свій проект космічного ліфта в 1977 році запропонував Георгій Поляков з Астраханського педагогічного інституту.

Принципово цей ліфт майже нічим не відрізняється від вищеописаного. Поляков лише вказує: реальний космічний ліфт буде влаштований куди складніше, ніж описаний Арцутановим. Фактично він буде складатися з ряду простих ліфтів з послідовно зменшуються довжинами. Кожен є самоуравновешенную систему, але лише завдяки одному з них, що досягає Землі, забезпечується стійкість всієї конструкції.

Довжина ліфта (приблизно 4 діаметра Землі) обрана з таким розрахунком, щоб апарат, що відокремився від його верхівки, зумів би піти по інерції у відкритий космос. У верхній точці буде змонтований стартовий пункт для міжпланетних кораблів. А що повертаються з польоту кораблі, попередньо вийшовши на стаціонарну орбіту, «пріліфтуются» в районі бази.

З конструкторської точки зору космічний ліфт являє собою дві паралельні труби або шахти прямокутного перетину, товщина стінок яких змінюється за певним законом. За однією з них кабіна рухається вгору, а по інший - вниз. Звичайно, ніщо не заважає спорудити кілька таких пар. Труба може бути не суцільний, а складається з безлічі паралельних тросів, положення яких фіксується серією поперечних прямокутних рамок. Це полегшує монтаж і ремонт ліфта.

Кабіни ліфта - просто майданчики, що приводяться в рух індивідуальними електродвигунами. На них кріпляться вантажі або житлові модулі - адже подорож в ліфті може тривати тиждень, а то і більше.

З метою економії енергії можна створити систему, що нагадує канатну дорогу. Вона складається з ряду шківів, через які перекинуті замкнуті троси з підвішеними на них кабінами. Осі шківів, де змонтовані електродвигуни, закріплені на несучій ліфта. Тут вага піднімаються і опускаються кабіни взаємно урівноважений, і, отже, енергія витрачається лише на подолання тертя.

Для сполучних «ниток», з яких власне і утворюється ліфт, необхідно використовувати матеріал, у якого відношення розривного напруги до щільності в 50 разів більше, ніж у сталі. Це можуть бути різноманітні «композити», пеносталі, берилієві сплави або кристалічні вуса ...

Втім, Георгій Поляков не зупиняється на уточнення характеристик космічного ліфта. Він вказує на ту обставину, що вже до кінця XX століття геосинхронна орбіта буде густо «всіяна» космічними апаратами самих різних типів і призначень. А оскільки всі вони будуть практично нерухомі щодо нашої планети, є досить привабливим пов'язати їх із Землею і між собою за допомогою космічних ліфтів і кільцевої транспортної магістралі.

На підставі цього міркування Поляков висуває ідею космічного «намиста» Землі. Намисто послужить своєрідною канатної (або рейкової) дорогою між орбітальними станціями, а також забезпечить їм стійку рівновагу на геосинхронной орбіті.

Так як довжина «намиста» вельми велика (260 000 км), на ньому можна розмістити дуже багато станцій. Якщо, скажімо, поселення відстоять один від одного на 100 кілометрів, то їх число складе 2600. При населенні кожної станції в 10 тисяч на кільці будуть мешкати 26 мільйонів чоловік. Якщо ж розміри і кількість таких «астрогородов» збільшити, ця цифра різко зросте.

Конструкція космічного ліфта

підстава

Про снованіе космічного ліфта - це місце на поверхні планети, де прикріплений трос і починається підйом вантажу. Воно може бути рухомим, розміщеним на океанському судні. Перевага рухомої основи - можливість здійснення маневрів для ухилення від ураганів і бур. Переваги стаціонарної бази - більш дешеві й доступні джерела енергії, і можливість зменшити довжину троса. Різниця в кілька кілометрів троса порівняно невелика, але може допомогти зменшити необхідну товщину його середній частині і довжину частини, яка виходить за геостаціонарну орбіту. Додатково до основи може бути розміщена площадка на стратостатах, для зменшення ваги нижньої частини троса з можливістю зміни висоти для уникнення найбільш бурхливих потоків повітря, а також гасіння зайвих коливань по всій довжині троса.

трос

Трос повинен бути виготовлений з матеріалу з надзвичайно високим відношенням межі міцності до питомої щільності. Космічний ліфт буде економічно виправданий, якщо можна буде виробляти в промислових масштабах за розумну ціну трос щільності, порівнянної з графітом, і міцністю близько 65-120 гігапаскалів. Для порівняння, міцність більшості видів стали - близько 1 ГПа, і навіть у міцних її видів - не більше 5 ГПа, причому сталь важка. У набагато більш легкого кевлара міцність в межах 2,6-4,1 ГПа, а у кварцового волокна - до 20 ГПа і вище. Вуглецеві нанотрубки повинні, відповідно до теорії, мати розтяжність набагато вище, ніж потрібно для космічного ліфта. Однак технологія їх отримання в промислових кількостях і сплетення їх в кабель тільки починає розроблятися. Теоретично їх міцність повинна бути більше 120 ГПа, але на практиці найвища розтяжність одношарової нанотрубки була 52 ГПа, а в середньому вони ламалися в діапазоні 30-50 ГПа. Сама міцна нитка, сплетена з нанотрубок, буде менш міцною, ніж її компоненти.

В експерименті вчених з Університету Південної Каліфорнії (США) одношарові вуглецеві нанотрубки продемонстрували питому міцність, в 117 разів перевищує показники сталі і в 30 - кевлар. Вдалося вийти на показник в 98,9 ГПа, максимальне значення довжини нанотрубки склало 195 мкм. За заявами деяких вчених, навіть вуглецеві нанотрубки ніколи не будуть достатньо міцні для виготовлення троса космічного ліфта.

Експерименти вчених з Технологічного університету Сіднея дозволили створити графенових папір. Випробування зразків вселяють оптимізм: щільність матеріалу в п'ять-шість разів нижче, ніж у сталі, при цьому міцність на розрив в десять разів вище, ніж у вуглецевої сталі. При цьому графен є хорошим провідником електричного струму, що дозволяє використовувати його для передачі потужності підйомника в якості контактної шини.

У червні 2013 року інженери з Колумбійського університету США повідомили про новий прорив: завдяки новій технології отримання графена вдається отримувати листи, з розміром по діагоналі в кілька десятків сантиметрів і міцністю лише на 10% менше теоретичної.

потовщення троса

Космічний ліфт повинен витримувати, по крайней мере, свою вагу, досить чималий через довжину троса. Потовщення з одного боку підвищує міцність троса, з іншого - додає його вага, а, отже, і необхідну міцність. Навантаження на нього буде відрізнятися в різних місцях: в одних випадках ділянку троса повинен витримувати вагу сегментів, що знаходяться нижче, в інших - витримувати відцентрову силу, яка утримує верхні частини троса на орбіті. Для задоволення цій умові і для досягнення оптимальності троса в кожній його точці, товщина його буде непостійною.

Можна показати, що з урахуванням гравітації Землі і відцентрової сили, АЛЕ, не враховуючи менший вплив Місяця і Сонця, перетин троса в залежності від висоти буде описуватися наступною формулою:

Де - площа перетину троса як функція відстані r від центру Землі.

У формулі використовуються наступні константи:

- площа перерізу троса на рівні поверхні Землі.

- щільність матеріалу троса.

- межа міцності матеріалу троса.

- кругова частота обертання Землі навколо своєї осі, 7,292 · 10-5 радіан в секунду.

- відстань між центром Землі і підставою троса. Воно приблизно дорівнює радіусу Землі, 6 378 км.

- прискорення вільного падіння біля основи троса, 9,780 м / с?.

Це рівняння описує трос, товщина якого спочатку експоненціально збільшується, потім її зростання сповільнюється на висоті кількох земних радіусів, а потім вона стає постійною, досягнувши, в кінці кінців, геостаціонарної орбіти. Після цього товщина знову починає зменшуватися.

Таким чином, співвідношення площ перетинів троса біля основи і на ДСО (r = 42 164 км) є:

П
одставів сюди щільність і міцність стали, і діаметр троса на рівні Землі в 1 см, ми отримаємо діаметр на рівні ДСО в кілька сот кілометрів, що означає, що сталь і інші звичні нам матеріали непридатні для будівництва ліфта.

Звідси випливає, що є чотири способи домогтися більш розумною товщини троса на рівні ДСО:

Використовувати менш щільний матеріал. Оскільки щільність більшості твердих тіл лежить у відносно невеликому діапазоні від 1000 до 5000 кг / м³, тут навряд чи вийде чогось досягти.

Використовувати більш міцний матеріал. У цьому напрямку в основному і йдуть дослідження. Вуглецеві нанотрубки в десятки разів міцніше кращою стали, і вони дозволять значно зменшити товщину троса на рівні ДСО. Той же розрахунок, виконаний з припущення, що щільність троса дорівнює щільності вуглеволокна ρ = 1,9 г / см3 (1900 кг / м3), з граничною міцністю σ = 90 ГПА (90 · 109 Па) і діаметром троса біля основи 1 см ( 0.01 м), дозволяє отримати діаметр троса на ДСО всього 9 см.

Підняти вище підставу троса. Через наявність експоненти в рівнянні навіть невелике підняття підстави дозволить сильно знизити товщину троса. Пропонуються вежі висотою до 100 км, які, крім економії на тросі, дозволять уникнути впливу атмосферних процесів.

Зробити підставу троса якомога тонше. Він все одно повинен бути досить товстим, щоб витримати підйомник з вантажем, так що мінімальна товщина біля основи також залежить від міцності матеріалу. Тросу з вуглецевих нанотрубок досить мати біля основи товщину всього в один міліметр.

Ще спосіб - зробити підставу ліфта рухомим. Рух навіть зі швидкістю 100 м / с вже дасть виграш в кругової швидкості на 20% і скоротить довжину кабелю на 20-25%, що полегшить його на 50 і більше відсотків. Якщо ж «заякорити» кабель на надзвуковому літаку, або поїзді, то виграш в масі кабелю вже буде вимірюватися не відсотками, а десятками раз (але не враховані втрати на опір повітря). Також є ідея замість троса з нанотрубок використовувати умовні силові лінії магнітного поля Землі.

противагу

Противагу може бути створений двома способами - шляхом прив'язки важкого об'єкта (наприклад, астероїда, космічного поселення або космічного дока) за геостаціонарній орбітою або продовження самого троса на значну відстань за геостаціонарну орбіту. Другий варіант цікавий тим, що з кінця подовженого троса простіше запускати вантажі на інші планети, оскільки він володіє значною швидкістю відносно Землі.

Кутовий момент, швидкість і нахил

Горизонтальна швидкість кожної ділянки троса зростає з висотою пропорційно відстані до центру Землі, досягаючи на геостаціонарній орбіті першої космічної швидкості. Тому при підйомі вантажу йому потрібно отримати додатковий кутовий момент (горизонтальну швидкість). Кутовий момент купується за рахунок обертання Землі. Спочатку підйомник рухається трохи повільніше троса (ефект Коріоліса), тим самим «сповільнюючи» трос і злегка відхиляючи його на захід. При швидкості підйому 200 км / ч трос буде нахилятися на 1 градус. Горизонтальна компонента натягу в невертикальною тросі тягне вантаж в сторону, прискорюючи його в східному напрямку - за рахунок цього ліфт набуває додаткової швидкість. За третім законом Ньютона трос уповільнює Землю на невелику величину, і противагу на велику величину, в результаті уповільнення обертання противаги трос почне намотується на землю. У той же час вплив відцентрової сили змушує трос повернутися в енергетично вигідне вертикальне положення, так що він буде перебувати в стані стійкої рівноваги. Якщо центр ваги ліфта буде завжди вище геостаціонарної орбіти незалежно від швидкості підйомників, він не впаде. До моменту досягнення вантажем геостаціонарної орбіти (ДСО) його кутовий момент достатній для виведення вантажу на орбіту. Якщо вантаж не вивільнити з троса, то зупинившись вертикально на рівні ДСО, він буде перебувати в стані нестійкої рівноваги, а при нескінченно малому поштовху вниз, зійде з ДСО і почне опускатися на Землю з вертикальним прискоренням, при цьому вповільнюючись в горизонтальному напрямку. Втрата кінетичної енергії від горизонтальної складової при спуску буде передаватися через трос, кутовому моменту обертання Землі, прискорюючи її обертання. При поштовху вгору вантаж також зійде з ДСО, але в протилежному напрямку, тобто почне підніматися по тросу з прискоренням від Землі, досягнувши кінцевої швидкості на кінці троса. Оскільки кінцева швидкість залежить від довжини троса, її величина, таким чином, може бути задана довільно. Слід зазначити, що прискорення і приріст кінетичної енергії вантажу при підйомі, тобто його розкручування по спіралі, будуть відбуватися за рахунок обертання Землі, яке при цьому сповільниться. Даний процес повністю звернемо, тобто якщо на кінець троса надіти вантаж і почати його опускати, стискаючи по спіралі, то кутовий момент обертання Землі відповідно збільшиться. При спуску вантажу відбуватиметься зворотний процес, нахиляючи трос на схід.

Запуск в космос

На кінці троса висотою в 144 000 км тангенціальна складова швидкості складе 10,93 км / с, що більш ніж достатньо, щоб покинути гравітаційне поле Землі і запустити кораблі до Сатурну. Якщо об'єкту дозволити вільно ковзати по верхній частині троса, його швидкості вистачить, щоб покинути Сонячну систему. Це відбудеться за рахунок переходу сумарного кутового моменту троса (і Землі) в швидкість запущеного об'єкта. Для досягнення ще більших швидкостей можна подовжити трос або прискорити вантаж за рахунок електромагнетизму.

Опис сучасних проектів

В середині і в кінці 20-го століття з'явилися більш докладні пропозиції. Покладалися надії, що космічний ліфт зробить революцію в доступі до навколоземного космічного простору, до Місяця, Марсу і навіть далі. Дана спорудазмогло б раз і назавжди вирішити проблему, пов'язану з відправленням людини в космос. Ліфт дуже допоміг би багатьом космічним агентствам в доставці астронавтів на орбіту нашої планети. Його створення може означати кінець які забруднюють простір ракетам.Однак стартові інвестиції і рівень необхідних технологій ясно давали зрозуміти, що такий проект недоцільний і відводили йому місце в області наукової фантастики.

Чи можливо вирішити проблему такого будівництва в даний момент? Прихильники космічних ліфтів вважають, що в даний час достатньо можливостей для вирішення даної технічної задачі. Вони вважають, що космічні ракети застаріли і завдають непоправної шкоди природі і занадто дороги для сучасного суспільства.

Камінь спотикання лежить в тому, як побудувати таку систему. «Для початку вона повинна бути створена з поки не існуючого, але міцного і гнучкого матеріалу з потрібної масою і характеристиками щільності, щоб підтримувати транспорт і витримати неймовірне вплив зовнішніх сил, - каже Фонг. - Думаю, все це зажадає серії найамбітніших орбітальних місій і космічних прогулянок на низькій і високій навколоземній орбітах в історії нашого виду ».

Є також проблеми безпеки, додає він. «Навіть якщо б ми могли вирішити суттєві технічні труднощі, пов'язані з будівництвом такої штуки,вимальовується страшна картина гігантського сиру з дірками, пробитими всім цим космічним сміттям і уламками нагорі ».

Вчені всього світу розробляють ідею космічного ліфта. Японці на початку 2012 року оголосили про те, що вони планують побудувати космічний ліфт. Американці про це ж повідомили в кінці 2012-го. У 2013-му ЗМІ згадали про російське коріння "космічного ліфта". Так, коли ж дані ідеї стануть реальністю?

Концепція Японської корпорації Obayashi

Корпорація пропонує наступний спосіб побудови: один кінець троса дуже високої міцності утримується масивної платформою в океані, а другий - закріплюється на орбітальній станції. За канату переміщається спеціально спроектована кабінка, яка може доставляти вантажі, астронавтів або, скажімо, космічних туристів.

Як матеріал для троса Obayashi розглядає вуглецеві нанотрубки, які в десятки разів міцніший за сталь. Але проблема полягає в тому, що в даний час довжина таких нанотрубок обмежується приблизно 3 см, в той час як для космічного ліфта потрібно трос загальною протяжністю в 96 000 км. Очікується, що подолати існуючі труднощі можна буде орієнтовно в 2030-х роках, після чого почнеться практична реалізація концепції космічного ліфта.

Obayashi вже розглядає можливість створення особливих туристичних кабінок, розрахованих на перевезення до 30 пасажирів. До речі, шлях на орбіту по тросу з вуглецевих нанотрубок буде займати сім днів, тому доведеться передбачити необхідні системи забезпечення життєдіяльності, запас їжі і води.

Запустити космічний ліфт Obayashi розраховує тільки до 2050 року.

Космічний ліфт компанії LiftPort Group

Не тільки Земля стане об'єктом, де буде споруджено такий ліфт. На думку групи експертів з компанії LiftPort Group в якості такого об'єкта цілком може виступити і Місяць.

Основою місячного космічного ліфта є плоский стрічковий кабель, виготовлений з високоміцного матеріалу. З цього кабелю на поверхню Місяця і назад будуть ходити транспортні гондоли, що доставляють людей, різні матеріали, механізми та роботів.

«Космічний» кінець кабелю буде утримуватися космічною станцією PicoGravity Laboratory (PGL), що знаходиться в точці Лагранжа L1 системи Луна-Земля, в якій точці, де гравітація Місяця і Землі взаємно врівноважують один одного. На Місяці кінець кабелю буде приєднаний до якірної станції Anchor Station, що знаходиться в районі Sinus Medi (приблизно в середині «особи» Місяця, дивиться на Землю) і входить до складу інфраструктури космічного ліфта Lunar Space Elevator Infrastructure.

Натяг кабелю космічного ліфта буде здійснюватися противагою, який буде утримуватися більш тонким кабелем довжиною в 250 тисяч кілометрів, і який буде знаходитися вже у владі земної гравітації. Космічна станція PicoGravity Laboratory матиме модульну структуру, на зразок структури існуючої Міжнародної космічної станції, що дозволить без особливих зусиль виробляти її розширення і додавати стикувальні вузли, що дозволяють стикуватися із станцією космічним кораблям різних типів.

Основною метою даного проекту є аж ніяк не будівництво самого космічного ліфта. Цей ліфт стане лише засобом доставки на Місяць автоматичних апаратів, які в автономному режимі будуть вести видобуток різних корисних копалин, в тому числі рідкоземельних металів і гелію-3, який є перспективним паливом для майбутніх реакторів термоядерного синтезу і, можливо, паливом для космічних кораблів майбутнього .

«На жаль, даний проект поки практично нездійсненний в зв'язку з відсутністю у людей безлічі ключових технологій. Але дослідження більшості таких технологій вже ведуться деякий час, і обов'язково настане той момент, коли будівництво космічного ліфта перейде з розряду наукової фантастики в область практично здійсненних речей ».

Фахівці компанії LiftPort Group обіцяють зробити робочий деталізований проект споруди до кінця 2019 року.

«Загальнопланетного транспортний засіб»

Розглянемо проект, що отримав назву «загальнопланетного транспортний засіб» (ОТС). Його висунув і обґрунтував інженер Анатолій Юницький з Гомеля.

У 1982 році в журналі «Техника молодежи» була опублікована стаття, в якій автор стверджує, що у людства незабаром з'явиться потреба в принципово новому транспортному засобі, здатному забезпечувати перевезення на трасі «Земля - ​​космос - Земля».

На думку А. Юницького ОТС є замкнутим колесо поперечним діаметром близько 10 метрів, яке спочиває на спеціальній естакаді, встановленої вздовж екватора. Висота естакади в залежності від рельєфу коливається в межах від декількох десятків до декількох сотень метрів. Естакада розміщена на плавучих опорах в океанських просторах.

У герметичному каналі, розташованому по осі корпусу ОТС, знаходиться нескінченна стрічка, що має магнітну підвіску і є своєрідним ротором двигуна. У неї наводиться струм, який буде взаємодіяти з породив його магнітним полем, і стрічка, не відчуває ніякого опору (вона розміщена в вакуумі), прийде в рух. Точніше, в обертання навколо Землі. При досягненні першої космічної швидкості стрічка стане невагомою. При подальшому розгоні її відцентрова сила через магнітну підвіску стане надавати на корпус ОТС дедалі зростаючу вертикальну підйомну силу, поки не врівноважить кожен його погонний метр (транспортний засіб як би стане невагомим - чому не антигравітаційний корабель?).

У утримується на естакаді транспортний засіб з попередньо розкрученої до швидкості 16 км / с верхньої стрічкою, що має масу 9 тонн на метр, і точно такий же, але лежить нерухомо нижньої стрічкою розміщують вантаж і пасажирів. Це робиться в основному усередині, а частково і зовні корпусу ОТС, але так, щоб навантаження в цілому була рівномірно розподілена. Після звільнення від захватів, що утримують ОТС на естакаді, його діаметр під дією підйомної сили почне повільно рости, а кожен його погонний метр - підніматися над Землею. Оскільки форма кола відповідає мінімуму енергії, то транспортний засіб, до цього копіювати профіль естакади, прийме після підйому форму ідеального кільця.

Швидкість підйому ОТС на будь-якому з ділянок шляху може бути задана в широких межах: від швидкості пішохода до швидкості літака. Атмосферне ділянку транспортний засіб проходить на мінімальних швидкостях.

За оцінкою Анатолія Юницького, загальна маса ОТС складе 1,6 мільйона тонн, вантажопідйомність - 200 мільйонів тонн, пасажиромісткість - 200 мільйонів чоловік. Розрахункове число виходів ОТС в космос за п'ятдесятирічний термін служби - 10 тисяч рейсів.

висновок

Існує безліч проектів космічного ліфта, і всі вони мало відрізняються від того, що пропонував Арцупанов, але тепер вчені виходять з того, що матеріали з нанотрубок стануть доступні.

Космічний ліфт змінить космічну індустрію: люди і вантаж будуть доставлятися на орбіту зі значно більш низькими витратами в порівнянні з традиційними запусками ракет-носіїв.

Будемо сподіватися, що в другій половині 21 - го століття космічні ліфти стануть функціонувати за межами Землі: на Місяці, Марсі та інших куточках Сонячної Системи. З розвитком технологій вартість будівництва буде поступово знижуватися.

Незважаючи на те, що цей час здається далеким і недосяжним, саме від нас залежить, яким буде майбутнє і як швидко воно настане.