Будемо чесними, запускати речі в космос за допомогою ракет - це досить неефективний спосіб робити це. Ракети не тільки дорогі для побудови, вони також потребують тонни палива для досягнення швидкості втечі. І хоча витрати на окремі пуски зменшуються завдяки таким концепціям, як ракети багаторазового використання та космічні літаки, більш постійним рішенням може стати побудова космічного елеватора.
І хоча такий проект мегаінжинірингу просто зараз неможливо здійснити, є багато вчених і компаній по всьому світу, які присвячені зробити космічний ліфт реальністю протягом нашого життя. Наприклад, нещодавно команда японських інженерів з інженерного факультету університету Шизуока створила масштабну модель космічного ліфта, яку вони запустять у космос завтра (11 вересня).
Концепція космічного ліфта досить проста. В основному, це вимагає будівництва космічної станції на геосинхронній орбіті (GSO), яка прив’язана до Землі за допомогою натяжної споруди. Противага буде прикріплена на інший кінець станції, щоб тримати прив’язку прямо, тоді як швидкість обертання Землі забезпечує її збереження над тим же місцем. Космонавти та екіпажі їхали б вгору та вниз по прив'язці автомобілів, що взагалі позбавило б потреби у запуску ракет.
Заради своєї масштабної моделі інженери з університету Shizuoka створили два ультрамалих CubeSats, кожен з яких вимірює 10 см (3,9 дюйма) збоку. Вони з'єднані приблизно 10-метровим сталевим кабелем, контейнер, який діє, як космічний ліфт, рухається по кабелю за допомогою двигуна, і камери, встановлені на кожному супутнику, стежать за ходом контейнера.
Планується, що мікросупутники будуть запущені на Міжнародну космічну станцію (МКС) 11 вересня, де вони будуть розміщені в космосі заради тестування. Поряд з іншими супутниками експеримент проводитиме транспортний засіб №7 Н-ІІБ, який запуститься з космічного центру Танегасіма в префектурі Кагосіма. Хоча раніше проводились подібні експерименти, коли кабелі були простягнуті в просторі, це буде першим випробуванням, коли предмет переміщується по кабелю між двома супутниками.
Як цитував представник університету Шизуока в статті AFP: "Це буде перший експеримент у світі для перевірки руху ліфтів у космосі".
«Теоретично, космічний ліфт є дуже правдоподібним. Космічні подорожі можуть стати чимось популярним у майбутньому, - додав інженер університету Шизуока Йоджі Ісікава.
Якщо експеримент виявиться успішним, він допоможе закласти основу для фактичного космічного ліфта. Але, звичайно, ще багато важливих проблем потрібно вирішити, перш ніж все, що наблизиться до космічного ліфта, зможе побудувати. Найважливішим серед них є матеріал, який використовується для побудови тетеру, який повинен бути як легким (щоб не руйнуватися), так і мати неймовірну міцність на розрив, щоб протистояти напрузі, викликаному відцентровою силою, що діє на противагу ліфта.
Крім того, тетеру також доведеться протистояти гравітаційним силам Землі, Сонця та Місяця, не кажучи вже про напруження, спричинені атмосферними умовами Землі. Ці виклики вважалися нездоланними протягом 20 століття, коли концепцію популяризували такі письменники, як Артур К. Кларк. Однак на рубежі століть, завдяки винаходу вуглецевих нанотрубок, вчені почали переглянути цю ідею.
Однак виготовлення нанотрубок у масштабі, необхідному для досягнення станції в GSO, все ще значно перевищує наші сучасні можливості. Крім того, Кіт Хенсон - технолог, інженер та співзасновник Національного космічного товариства (NSS) - стверджує, що вуглецеві нанотрубки просто не мають необхідної сили, щоб переносити типи напружень. Для цього інженери запропонували використовувати інші матеріали, наприклад, алмазне нанотканина, але виробництво цього матеріалу в необхідному масштабі також виходить за межі наших сучасних можливостей.
Є й інші проблеми, які включають те, як уникнути зіткнення космічного сміття та метеоритів з космічним елеватором, як передавати електроенергію із Землі в космос та забезпечувати стійкість тетера до космічних променів високої енергії. Але якби і коли можна було побудувати космічний ліфт, це призвело б до величезних виплат, не останньою з яких була б можливість транспортувати екіпажі та вантажі до космосу за набагато менші гроші.
У 2000 році до розробки ракет багаторазового використання вартість розміщення вантажопідйомності на геостаціонарну орбіту за допомогою звичайних ракет становила близько 25 000 доларів за кілограм (11 000 доларів за фунт). Однак, згідно з оцінками, складеними Фондом Spaceward, цілком можливо, що корисні навантаження можуть бути передані в GSO всього за $ 220 за кг (100 доларів за фунт).
Крім того, ліфт може використовуватися для розміщення супутників наступного покоління, таких як космічні сонячні масиви. На відміну від наземних сонячних масивів, які залежать від циклу день / ніч та мінливих погодних умов, ці масиви зможуть збирати енергію 24 години на день, 7 днів на тиждень, 365 днів на рік. Потім ця потужність могла бути передана від супутників за допомогою мікрохвильових випромінювачів до приймальних станцій на землі.
Космічні кораблі також можуть бути зібрані на орбіті, ще одним заходом зниження витрат. В даний час космічні апарати або повинні бути повністю зібрані тут на Землі і виведені в космос, або мати окремі компоненти, виведені на орбіту і потім зібрані в космосі. Так чи інакше, це дорогий процес, який вимагає важких пускових установок і тонн палива. Але за допомогою космічного ліфта компоненти можуть бути виведені на орбіту за частку витрат. Навіть краще, автономні заводи могли бути розміщені на орбіті, які були б здатні як будувати необхідні компоненти, так і збирати космічні апарати.
Тож не дивно, чому багато компаній та організацій сподіваються знайти шляхи подолання технічних та інженерних проблем, які матиме за собою таку структуру. З одного боку, у вас є Міжнародний консорціум для ліфтів у космічному просторі (ISEC), філія Національного космічного товариства, яке було утворено у 2008 році для сприяння розвитку, будівництву та експлуатації космічного ліфта.
Потім є корпорація Obayashi, яка співпрацює з університетом Shizuoka, щоб створити космічний ліфт до 2050 року. Згідно з їхнім планом, кабель ліфта складеться з 96 000 км (59 650 миль) вуглецевого нанотрубного кабелю, здатного перенести 100 -тони альпіністів. Він також буде складатися із плаваючого земляного порту діаметром 400 м (1312 футів) та противаги 12 500 тонн (13 780 тонн США).
Як заявив професор Йошіо Аокі з Коледжу науки і техніки Університету Ніхона (який керує проектом космічних ліфтів Obayashi Corp.): «[Космічний елеватор] має важливе значення для галузей, освітніх установ та уряду, щоб об'єднати руки для технологічного розвитку. . "
Зрозуміло, вартість будівництва космічного ліфта була б величезною і, ймовірно, вимагала б узгоджених міжнародних та багатопоколільних зусиль. І залишаються значні виклики, які потребують значних технологічних розробок. Але за цих одноразових витрат (плюс витрати на утримання) людство отримало б необмежений доступ до космосу в осяжному майбутньому і при значно знижених витратах.
І якщо цей експеримент виявиться успішним, він надасть важливі дані, які колись могли б повідомити про створення космічного ліфта.
