Можем ли мы построить лифт в космос

За последнее столетие люди совершили совершенно удивительные вещи. После того, как братья Райт изобрели первый самолет в 1903 году, нам понадобилось всего 66 лет, чтобы отправить человека на Луну. Наши инженерные и научные возможности явно впечатляют, но, может быть, пришло время взглянуть на проблемы, выходящие за рамки того, о чем мы раньше думали ... возможно, пришло время для космического лифта.

Что такое космический лифт?

Концепция космического лифта была впервые создана в 1895 году Константином Циолковским. Он задавался вопросом, могут ли люди построить башню достаточно высокую, чтобы ее наконечник простирался далеко в космос. Тогда вместо запуска ракет, мы могли бы просто сестьв лифт и, преодолев барьер гравитации, добраться до звезд!

В настоящее время самым высоким зданием в мире является Бурдж-Халифа в Дубае, имеющий высоту 829,8 м. Он считается самым высоким сооружением, когда-либо созданным людьми, превосходя предыдущий рекорд Варшавского радиомачты (646,38 м), которая фактически разрушилась во время строительства. Возможный космический лифт должен иметь высоту не менее 35 786 км - высота, на которой объект достигает геостационарной орбиты вокруг Земли - в 43 раза больше, чем Бурдж-Халифа!
Самые высокие здания в мире. Фото: Али Зифан / Wikimedia Commons
Самые высокие здания в мире. Фото: Али Зифан / Wikimedia Commons

Геостационарная орбита - это высота от поверхности земли на экваторе, где время, необходимое для того, чтобы объект совершил один оборот вокруг Земли, совпадает с периодом вращения Земли, то есть одни сутки.

По сути, это означает, что если бы вы находились на геостационарной орбите в космическом корабле, находящемся непосредственно над точкой на Земле (скажем, в Понтианаке, Индонезия, которая находится непосредственно на экваторе), вы бы никогда не двигались относительно этой точки. Поэтому город всегда будет оставаться под вами, если вы посмотрите вниз, и никогда не будет двигаться относительно вас, если вы остаетесь на орбите.

Из чего будет сделан космический лифт?

Помните, что почти 36 000 км (чтобы достичь геостационарной орбиты) - это минимальная высота, которую нам нужно было бы достичь, чтобы космический лифт функционировал. Однако центр масс должен находиться на высоте геостационарной орбиты; чуть ниже, и система станет нестабильной. В идеале космический лифт должен иметь высоту около 100 000 км. Подумайте на мгновение ... расстояние, о котором мы говорим, покрывает практически 1/3 расстояния от Земли до Луны! На таком расстоянии нам пришлось бы начать строительство большей части лифта в космосе, а также создать нескольких больших космических кораблей для тысяч людей, работающих над постройкой башни в невесомости.

Фото: 3000ad / Shutterstock
Фото: 3000ad / Shutterstock

Космическому лифту нужна чрезвычайно высокая прочность на растяжение, чтобы противодействовать гравитации, которая будет тянуть эту колоссальную конструкцию, а также центробежной силе и инерции противовеса (мы немного разберемся с этим), который будет тянуть его вверх. Он должен оставаться стабильным и функционировать в условиях сильной жары и холода, непредсказуемых сил из атмосферы и радиации из космоса. Вдобавок ко всему этому, он должен был бы пережить микрометеориты и частицы солнечного ветра, постоянно падающие на него. Существует ли вещество, которое может поставить галочку во всех этих требованиях? Возможно, углеродные нанотрубки могут быть ответом.

Углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки представляют собой нанотехнологичные цилиндрические углеродные структуры. Это самые жесткие и сильные вещества, открытые на сегодняшний день, и они обладают очень высокой прочностью на растяжение, что делает их именно тем материалом, который нам нужен для космического лифта. Они также являются электропроводящими, поэтому нам не придется прокладывать дополнительные провода для питания альпиниста или лифта. Однако даже при огромной прочности кабель из углеродных нанотрубок сможет выдержать только около 5000-7000 км своего собственного веса до разрушения - гораздо меньше, чем 100 000 км, которые понадобятся космическому лифту. При этом, достижения в технологии могут в конечном итоге позволить нам достичь стадии, на которой возможно производить правильный материал или манипулировать материалами, которые у нас уже есть.

Противовес

Космическому лифту также понадобится противовес сверху. Другими словами, лифт должен быть прикреплен к чему-то очень тяжелому, так же как он прикреплен к земле внизу. Чем выше вы строите лифт, тем легче должен быть этот противовес, чтобы исключить дополнительную массу, которую вы добавляете к самому кабелю. Противовес необходим для того, чтобы масса над высотой геостационарной орбиты и масса под ней оставались примерно одинаковыми; следовательно, центробежная сила, тянущая систему вверх, равна гравитации, тянущей вниз.

Если мы построим космический лифт с минимальной высотой 35 786 км, противовес должен быть ОГРОМНЫМ…. его размер должен составлять примерно 1/3 от размера Луны. Один из способов сделать это - захватить астероид и вывести его на орбиту вокруг планеты, после чего мы сможем построить на нем лифт. Если бы великие инженеры человечества жили около 65 миллионов лет назад, возможно, астероид, уничтоживший динозавров, мог бы быть использован для создания космических лифтов...

Фото: sdecoret / Shutterstock
Фото: sdecoret / Shutterstock

Если наш лифт будет иметь высоту более 50 000 км, верхушка его будет двигаться так быстро вокруг планеты, что достигнет скорости, позволяющей покинуть орбиту Земли. В этот момент вы можете просто выпрыгнуть из лифта и добраться до Луны, хотя ваши орбитальные расчеты должны быть впечатляюще точными, чтобы не уплыть в никуда. С лифтом, простирающимся до 100

000 км, у вас будет достаточно скорости, чтобы достигнуть Юпитера.

Строительство космического лифта было бы самым амбициозным проектом человечества на сегодняшний день. Человечество всегда, кажется, находит способ превзойти себя через свое инженерное мастерство. Мы всегда ищем следующее препятствие, которое нужно преодолеть, это следующее испытание. Возможно, создание космического лифта требует технологий и рабочей силы, о которых мы просто не можем мечтать сегодня, но не забывайте, что 150 лет назад просто полет для человечества был невыполнимой мечтой. С этой точки зрения невозможно сказать, насколько мы близки к тому, чтобы построить 100 000 км лифта в космос!

Понравилась статья? Ставьте "лайк" и подписывайтесь на канал! Будет еще много всего интересного!

Возможно, Вам будут интересны другие статьи:

Что случится, если вы ступите на поверхность Юпитера
Что произойдет с человеком, умершим в космосе
Если сжать всю историю вселенной до одного года...
Как будет выглядеть Солнце, когда оно умрет?