Последний этаж — Луна. Зачем нужен космический лифт и на чём он будет держаться

Во-первых, чтобы не путаться, сначала давайте строить такой лифт, который из фантастических произведений. Ну так вот. То есть лифт на орбиту. Из "Космической одиссеи" Артура Кларка, например.

Стартовая площадка у нас будет, наверное, в Конго, а может быть, в Бразилии — в общем, экватор нужен. Для этого мы с вами первым делом полетим и посмотрим, с чем мы имеем дело. Оттуда поднимаемся на высоту 35 тысяч километров и становимся спутниками Земли. Это очень важно. А надо именно, как рассчитали, 35 тысяч 786 километров, потому что там очень интересно. МКС, собственно, на высоте всего 408 километров обосновалась и тоже не падает, но нам сейчас туда не надо. Очень просто: наша скорость будет равна скорости вращения Земли. Дело в том, что мы там будем вроде бы и лететь, а вроде и на том же месте оставаться. Смотрите:

Фото © Wikipedia

По ту сторону Атлантики предпочитают говорить "орбита Кларка". Это геостационарная орбита. Вот что значит популяризатор науки. Улавливаете? Про Арцутанова вообще мало кто знает. Почему-то не говорят "орбита Циолковского". Не мог не знать. А вот Кларк знал.

В 1959 году Юрий Николаевич Арцутанов всё подробно рассчитал и опубликовал статью, называлась она "В космос — на электровозе". Итак, Константин Эдуардович Циолковский в 1895 году увидел Эйфелеву башню и мысленно, математически поднялся по ней над пошлым земным муравейником до высот, соответствующих его уму. А в 1968 году выходит фильм Стэнли Кубрика "Космическая одиссея: 2001". И ещё одна была, в журнале "Знание — сила", "В космос без ракет: новая идея космического старта". Кстати, книгу Кларк написал чуть позже, на основе своего же сценария.

Он будет всегда натянут по одной простой причине: планета вертится, поэтому есть центробежная сила. Концепция такая: протянуть суперпрочный трос от экватора до самой геостационарной орбиты и даже дальше. В большинстве предложенных вариантов на том конце имеется противовес.

Трос

Фото © Shutterstock

Это такая структура из атомов углерода, которые складываются в трубу диаметром в несколько нанометров, то есть её можно увидеть только под мощным микроскопом. На данный момент надежды возлагаются на углеродные нанотрубки. И волокна эти получаются такой прочности, что любая сталь позавидует. Эти трубки удаётся получать в печах из углеводородов и делать из них волокна. Самый твёрдый камень во Вселенной. Кстати, у Кларка космический лифт построен из алмаза — тоже, вообще говоря, углерод. А вы почитайте, там всё изложено. Откуда, спрашиваете, такое богатство? Сейчас, правда, полагают, что это не есть факт, что там, скорее, железо, никель, какие-то вроде каменистые породы, но, в общем, ничего особо баснословного. Ладно уж, проспойлерим: там в книге Юпитер, понимаете ли, взорвали, а тогда считалось, что его ядро — чудовищный алмаз величиной с Землю.

Но заметьте: мы без таких варварских методов сами похимичили с тем же углеродом и сделали материал, квадратный миллиметр которого может держать на себе тонну груза.

Скорость

Но физики сказали: а не надо ехать в обычном лифте. Дело всё в том, что, даже если эти нанотрубки выдержат всё, что мы на них взвалим, это ещё не совсем эврика: в режиме лифтов даже самых шикарных небоскрёбов мы будем подниматься на орбиту неделями, а на Луну (а туда мы сейчас с вами тоже поедем) — месяцами. Это примерно так: трос покрываем слоем сверхпроводника, то есть вещества с фантастическим даром проводить электрический ток. Космическому пристало работать на магнитной подвеске. Мы этот ток включаем, и трос создаёт магнитное поле, направленное куда нам надо, а надо сначала наверх, чтобы гравитацию одолеть, а потом, наоборот, вниз, чтобы немного всё-таки притормаживать и не улететь дальше положенного. Что характерно, когда очень холодно, то этот дар проявляется у с виду непримечательных веществ, к примеру у свинца. И обратно, на Землю, возвращаемся по тому же принципу: сначала нас тянет вниз, когда же начнётся земная тяжесть, пригодится сила, толкающая к небу, потому что на ускорении свободного падения и расшибиться недолго.

Его предложили в Институте прикладной математики имени Келдыша. Есть ещё один вариант. Получается такая Шуховская башня. Сделать не один трос, а целую конструкцию из многих таких верёвок. А оборваться может: давайте вспомним, сколько наверху болтается разного мусора. С одной стороны, как-то спокойнее: даже если сразу несколько штук оборвутся, сам лифт не упадёт. две недели. В то же время и ехать подольше: кабины спокойно едут вместе с тросом до орбиты... Две недели в лифте.

Лифт до Луны

Фото © Shutterstock

А знаете, как это называется? Ситуация следующая: Луна на нас смотрит довольно печально, зато никогда от нас не отворачивается. Это бывает всякий раз, когда спутник оказывается достаточно близко к планете или планета к звезде. Приливный захват. Так что на одной стороне вечный день, а на другой — ночь. К примеру, недавно открыли экзопланету у ближайшей к нам Проксимы Центавра, так там то же самое: она вращается вокруг себя с той же скоростью, что и вокруг звезды. Терминатор — это граница света и тьмы на поверхности. А где-нибудь в зоне терминатора всегда пять часов и пора пить чай. Название фильма сразу приобретает особый смысл, правда?

С таким замечательным синхронным вращением, стало быть, лифт тоже не будет никуда уходить. Вот. В том смысле, что она по-своему вращается и то Африкой поворачивается, то Латинской Америкой, то вообще океаном. А вот Земля всё время уходит. Поэтому решили сделать так, чтобы лифт начинался в стратосфере, на высоте 50 километров. Это не очень удобно, конечно. Только вдумайтесь: Земля вместе с нами и с воздухом монотонно поворачивается себе со скоростью 450 метров в секунду. Конечно, хорошо бы пониже, но никак нельзя: надо, чтобы атмосферы не было или почти не было. А теперь повесьте в воздухе кабину лифта или что угодно. На минуточку, скорость эта — сверхзвуковая. Если её будет обдувать с таким напором, она просто сгорит, как метеор. Неподвижно.

Получается перетягивание каната. Насчёт того, как лифт между Землёй и Луной будет стабилизирован, не извольте беспокоиться: физики уверяют, что гравитация обеих всё уравновешивает — одна тянет к себе, другая к себе.

На космоплане, очевидно, добираться надо. Позвольте, а как же мы будем, извините, в кабину садиться? Пожалуйста: Boeing X-37, высота полёта до 750 километров. Это, кстати, уже не фантастика. Но это уже другая история. Между прочим, российские проекты тоже были.

А зачем? Вот здорово.

Базу на Луне строить будем? Во-первых, грузы возить дешевле. Стало быть, неизбежно встаёт транспортный вопрос. А на Марсе яблони сажать? Есть мысль для лифта орбитального в качестве противовеса сделать, собственно говоря, космическую станцию. Во-вторых, вообще вся космонавтика упрощается. А на такой высоте его нет вообще. Ведь это же великолепный космодром: сейчас ракетам приходится тратить большую часть топлива только на то, чтобы побороть притяжение Земли. Дешевле, проще, а ещё — без лишних выбросов в атмосферу. Оттуда легко стартовать хоть на Луну, хоть на Марс, хоть к звёздам. Сплошная польза.

Чего не хватает

Верёвки из нанотрубок пока коротковаты получаются, они пока всё-таки не такие прочные, как хотелось бы. Если коротко — технологий. Там, наверху, далеко не всегда царит температура жидкого азота. А для магнитной подвески нужны особые сверхпроводники, которые и в жару своих сверхпроводящих талантов не теряют. Не говоря уже о том, что на орбиту, к примеру, нам подниматься из Африки. В тени — минус 100, а на Солнце — все плюс 120. Не прилетел бы в кабину какой-нибудь дрейфующий спутник, вот что. И ещё один вопрос, весьма тревожный, — космический мусор.