Как будет работать космический лифт от Луны до Земли
Источник - https://hightech.plus/2019/09/13/kak-budet-rabotat-kosmicheskii-lift-ot-luni-do-zemli
Автор - Георгий Голованов
Одно из самых серьезных препятствий на пути к звездной экспансии человечества — ресурсы, необходимые на преодоление земного притяжения. Ракете требуются огромные объемы топлива на то, чтобы вырваться из гравитационного поля Земли. В итоге каждый лишний килограмм груза стоит десятки тысяч долларов. А полеты на Луну или еще дальше — еще дороже. Поэтому ученые по всему миру ищут более дешевые способы доставить грузы в космос. Космический лифт — одна из самых долгоживущих идей, которая сейчас приобретает все больше сторонников благодаря появлению новых технологий и сверхпрочных материалов.
Один из самых амбициозных проектов предложили Зефир Пеньор и Эмили Сэндфорд: их лифт должен соединить орбиту Земли и Луну. MIT Technology Review в деталях разобрал преимущества предложенной ими схемы, а Хайтек+ перевел самое важное.
Бессердечная гравитация
Обычно космический лифт представляют как кабель, тянущийся от Земли до орбиты, по которому грузы поднимались бы наверх. Длина такого кабеля — примерно 42 000 км. Такой провод должен быть невероятно прочным и легким, чтобы выдерживать хотя бы собственный вес.
Многотонную массу чаще всего предлагают уравновесить противовесом на другом конце, за пределами орбиты, и тогда конструкцию будет поддерживать поддерживается центробежная сила.
Многие годы физики, писатели-фантасты и визионеры вычисляли эту силу. Увы, только для того, чтобы с разочарованием заявить: ни один из известных материалов не может выдержать такую нагрузку — ни паучий шелк, ни кевлар, ни самое прочное углеволокно. Единственный вариант — углеродные нанотрубки, но их максимальная длина пока исчисляется десятком сантиметров, а не тысячами километров.
На орбиту
Зефир Пеньор из Кембриджского университета и Эмили Сэндфорд из Колумбийского предложили необычный подход к проблеме. Вместо того чтобы крепить кабель на Земле, они предложили привязать его к Луне и бросить конец в сторону Земли.
Разница в том, что такой лифт будет совершать полный оборот не раз в день, а раз в месяц. Так что центробежная сила будет меньше и иначе распределена, так как пройдет через точку Лагранжа, где земные и лунные гравитационные силы нейтрализуют друг друга.
Кроме того, ученые предлагают не тянуть кабель с Луны до поверхности Земли — достаточно будет довести его до геосинхронной орбиты.
По их расчетам, такой кабель толщиной примерно с карандаш можно изготовить из современных углеродных полимеров.
Цена такого проекта все равно исчисляется в миллиардах долларов. Однако он позволит на две трети сократить расходы топлива на запуск ракет, а также откроют совершенно новый регион для исследований — точку Лагранжа, которая благодаря своей стабильности лучше подходит для размещения станций, чем орбиты Земли.
«Если вы на МКС выроните какой-нибудь инструмент, он будет быстро отдаляться от вас, — объяснили авторы идеи. — Точка Лагранжа обладает незначительным градиентом силы тяжести; оброненный инструмент останется рядом с рукой более продолжительное время».
Пеньор считает, что такой лифт — самый реальный способ развернуть крупную лунную колонию: «Линия становится частью инфраструктуры, напоминающей раннюю железную дорогу. Транспортировка людей и грузов по ней намного проще, чем путешествие в глубоком космосе».