Koji dječak ne sanja o tome da postane astronaut? Međutim, samo nekoliko ljudi diljem svijeta može ostvariti taj san, a samo vrlo bogati ljudi mogu otići na privatni let u svemir. Ali 2050. godine gotovo će svatko moći ući u orbitu. Nakon svega Japan obećava da će lansirati prvi na svijetu do tog vremena dizalo u svemir.

Među brojnim naporima za istraživanje svemira, posebno se može istaknuti inicijativa japanske građevinske korporacije Obayashi za stvaranje orbitalnog dizala. Ovo bi se vozilo, prema autorima, trebalo pojaviti do 2050. godine. Obećava da će to biti najjeftiniji način za dostavljanje ljudi i tereta u svemir.

Dizalo će se kretati brzinom od 200 kilometara na sat po ultračvrstom i ultralakom kablu koji vodi od površine zemlje do udaljene orbitalne stanice, gdje će biti smješten ne samo znanstveni laboratorij, već i hotel za svemirske turiste , kojih će dolaskom ove vrste prijevoza biti stotinama ili čak tisućama puta više nego što postoji u naše vrijeme.

Ono što Obayashijevo hrabro obećanje čini mogućim je razvoj novih materijala koji mogu stvoriti vlakna koja su sto puta jača od čelika. I te se tehnologije razvijaju sa svakom novom godinom, sa svakim novim mjesecom.

Postoje i godišnja međunarodna tehnička natjecanja u kojima sudionici rade na idejama za implementaciju svemirskog dizala. Razvijaju nove materijale i inovativne tehnologije za isporuku tereta u orbitu. U isto vrijeme, svake godine ideje postaju sve jasnije i obećavajuće.

Kombinacija gore opisanih čimbenika upravo je ono što Obayashi Corporationu omogućuje zapanjujuće tvrdnje o mogućnosti lansiranja orbitalnog dizala do 2050. godine.

Danas svemirske letjelice istražuju Mjesec, Sunce, planete i asteroide, komete i međuplanetarni prostor. No, rakete s kemijskim gorivom još uvijek su skupo sredstvo male snage za pogon korisnog tereta izvan Zemljine gravitacije. Suvremena raketna tehnologija praktički je dosegla granicu mogućnosti koju postavlja priroda kemijskih reakcija. Je li čovječanstvo zašlo u tehnološki ćorsokak? Uopće ne, ako pogledate staru ideju svemirskog dizala.

Na ishodištu

Prva osoba koja je ozbiljno razmišljala o tome kako savladati gravitaciju planeta pomoću "povlačenja" bio je jedan od razvijača mlaznih vozila, Felix Zander. Za razliku od sanjara i izumitelja baruna Munchausena, Zander je predložio znanstveno utemeljenu opciju za svemirski lift za Mjesec. Na putu između Mjeseca i Zemlje postoji točka u kojoj se gravitacijske sile tih tijela međusobno uravnotežuju. Nalazi se na udaljenosti od 60.000 km od Mjeseca. Bliže Mjesecu, lunarna će gravitacija biti jača od Zemljine, a dalje će biti slabija. Dakle, ako Mjesec spojite kabelom s nekim asteroidom koji je ostao, recimo, na udaljenosti od 70 000 km od Mjeseca, tada će samo kabel spriječiti da asteroid padne na Zemlju. Kabel će biti stalno rastegnut silom gravitacije, a po njemu će se moći uzdići s površine Mjeseca izvan granica lunarne gravitacije. Sa znanstvenog gledišta, to je potpuno ispravna ideja. Nije odmah dobio zasluženu pozornost samo zato što u Zanderovo vrijeme jednostavno nije bilo materijala od kojih kabel ne bi puknuo pod vlastitom težinom.

“Godine 1951. profesor Buckminster Fuller razvio je slobodno plutajući prstenasti most oko Zemljinog ekvatora. Sve što je potrebno da se ova ideja ostvari je svemirski lift. A kad ćemo ga imati? Ne bih želio nagađati, pa ću prilagoditi odgovor koji je Arthur Kantrowitz dao kada mu je netko postavio pitanje o njegovom laserskom lansirnom sustavu. Svemirski lift bit će izgrađen 50 godina nakon što se ljudi prestanu smijati toj ideji.” (“Svemirski lift: misaoni eksperiment ili ključ svemira?”, govor na XXX Međunarodnom kongresu astronautike, München, 20. rujna 1979.)

Prve ideje

Već prvi uspjesi astronautike ponovno su probudili maštu entuzijasta. Godine 1960. mladi sovjetski inženjer Yuri Artsutanov skrenuo je pozornost na zanimljivu značajku takozvanih geostacionarnih satelita (GSS). Ovi sateliti se nalaze u kružnoj orbiti točno u ravnini zemljinog ekvatora i imaju orbitalni period jednak duljini Zemljinog dana. Stoga geostacionarni satelit stalno lebdi nad istom točkom na ekvatoru. Artsutanov je predložio povezivanje GSS-a kabelom s točkom koja se nalazi ispod njega na Zemljinom ekvatoru. Kabel će biti nepomičan u odnosu na Zemlju, a duž njega se nameće ideja o lansiranju kabine lifta u svemir. Ova sjajna ideja zaokupila je mnoge umove. Slavni pisac Arthur C. Clarke čak je napisao znanstvenofantastični roman Rajske fontane u kojem je cijela radnja povezana s izgradnjom svemirskog dizala.

Problemi s liftom

Danas se ideja o svemirskom dizalu na GSS-u već provodi u SAD-u i Japanu, a organiziraju se čak i natjecanja među kreatorima ove ideje. Glavni napori dizajnera usmjereni su na pronalaženje materijala od kojih je moguće napraviti kabel dug 40.000 km, sposoban izdržati ne samo vlastitu težinu, već i težinu drugih strukturnih dijelova. Sjajno je što je već izumljena odgovarajuća tvar za kabel. To su ugljikove nanocijevi. Njihova je čvrstoća nekoliko puta veća od one koja je potrebna za svemirski lift, ali tek trebamo naučiti kako od takvih cijevi dugih desetke tisuća kilometara napraviti nit bez kvarova. Nema sumnje da će se takav tehnički problem prije ili kasnije riješiti.

Sa Zemlje na nisku Zemljinu orbitu, teret se dostavlja tradicionalnim raketama na kemijsko gorivo. Od tamo orbitalni tegljači spuštaju teret na "donju platformu dizala", koja je sigurno usidrena kabelom pričvršćenim za Mjesec. Dizalo doprema teret na Mjesec. Zbog nepostojanja potrebe za kočenjem (i samih raketa) u zadnjem stupnju i tijekom izlaska s Mjeseca, moguće su značajne uštede. No, za razliku od one opisane u članku, ova konfiguracija praktički ponavlja Zanderovu ideju i ne rješava problem uklanjanja korisnog tereta sa Zemlje, čuvajući raketnu tehnologiju za ovu fazu.

Drugi i također ozbiljan zadatak na putu izgradnje svemirskog dizala je razviti motor za dizalo i sustav za njegovu opskrbu energijom. Uostalom, kabina se mora popeti 40 000 km bez punjenja goriva do samog kraja uspona! Nitko još nije smislio kako to postići.

Nestabilna ravnoteža

Ali najveća, čak i nepremostiva, poteškoća za dizalo do geostacionarnog satelita povezana je sa zakonima nebeske mehanike. GSS je u svojoj prekrasnoj orbiti samo zahvaljujući ravnoteži gravitacije i centrifugalne sile. Svako kršenje ove ravnoteže dovodi do toga da satelit mijenja svoju orbitu i udaljava se od svoje "točke stajanja". Čak i male nehomogenosti u Zemljinom gravitacijskom polju, plimne sile Sunca i Mjeseca te pritisak sunčeve svjetlosti dovode do toga da sateliti u geostacionarnoj orbiti neprestano lebde. Nema ni najmanje sumnje da pod težinom sustava dizala satelit neće moći ostati u geostacionarnoj orbiti i da će pasti. Postoji, međutim, iluzija da je moguće produžiti privezak daleko izvan geostacionarne orbite i postaviti masivnu protuuteg na njegov dalji kraj. Na prvi pogled centrifugalna sila koja djeluje na pričvršćeni protuuteg zategnut će sajlu tako da dodatno opterećenje iz kabine koje se po njoj kreće neće moći promijeniti položaj protuutega, a dizalo će ostati u radnom položaju. To bi bilo točno kada bi se umjesto savitljivog kabela koristila kruta, nesavitljiva šipka: tada bi se energija rotacije Zemlje prenosila preko šipke do kabine, a njezino kretanje ne bi dovelo do pojave bočne sile koja nije kompenzirana napetosti kabela. A ta će sila neizbježno poremetiti dinamičku stabilnost lifta blizu Zemlje i ono će se srušiti!

Nebesko igralište

Na sreću zemljana, priroda nam je spremila prekrasno rješenje – Mjesec. Ne samo da je Mjesec toliko masivan da ga nikakva dizala ne mogu pomaknuti, već je i u gotovo kružnoj orbiti, a istovremeno je jednom stranom uvijek okrenut prema Zemlji! Ideja se nameće sama od sebe - razvući dizalo između Zemlje i Mjeseca, ali učvrstiti kabel dizala samo jednim krajem, na Mjesecu. Drugi kraj sajle može se spustiti gotovo do same Zemlje, a sila teže će ga poput strune povući duž crte koja spaja središta mase Zemlje i Mjeseca. Ne smije se dopustiti da slobodni kraj dosegne površinu Zemlje. Naš planet rotira oko svoje osi, zbog čega će kraj kabela imati brzinu od oko 400 m u sekundi u odnosu na površinu Zemlje, odnosno kretati se u atmosferi brzinom većom od brzine zvuka. Nijedna konstrukcija ne može izdržati takav otpor zraka. Ali ako kabinu dizala spustite na visinu od 30-50 km, gdje je zrak dosta razrijeđen, njen otpor se može zanemariti. Brzina u kabini ostat će oko 0,4 km/s, a tu brzinu lako postižu moderni stratoplani za velike visine. Dolijetanjem do kabine dizala i pristajanjem s njim (ova tehnika pristajanja odavno je razrađena kako u konstrukciji zrakoplova za punjenje gorivom u letu tako iu svemirskim letjelicama), možete premjestiti teret s bočne strane stratoplana u kabinu ili natrag . Nakon toga će kabina dizala započeti uspon na Mjesec, a stratoplan će se vratiti na Zemlju. Usput, teret dopremljen s Mjeseca može se jednostavno izbaciti iz kabine padobranom i pokupiti sigurno i zdravo na tlu ili u oceanu.

Izbjegavanje sudara

Lift koji povezuje Zemlju i Mjesec mora riješiti još jedan važan problem. U svemiru blizu Zemlje nalazi se veliki broj svemirskih letjelica koje rade i nekoliko tisuća neaktivnih satelita, njihovih fragmenata i drugog svemirskog otpada. Sudar dizala s bilo kojim od njih uzrokovao bi pucanje sajle. Kako bi se izbjegla ova nevolja, predlaže se “donji” dio kabela, dug 60.000 km, učiniti podiznim i ukloniti ga iz zone kretanja Zemljinih satelita kada tamo nije potreban. Praćenje položaja tijela u svemiru blizu Zemlje prilično je sposobno predvidjeti razdoblja kada će kretanje kabine dizala u ovom području biti sigurno.

Vitlo za svemirski lift

Svemirski lift za Mjesec ima ozbiljan problem. Kabine konvencionalnih dizala kreću se brzinom ne većom od nekoliko metara u sekundi, a tom brzinom čak i uspon na visinu od 100 km (do donje granice prostora) trebao bi trajati više od jednog dana. Čak i ako se krećete maksimalnom brzinom željezničkih vlakova od 200 km/h, putovanje do Mjeseca trajat će gotovo tri mjeseca. Dizalo koje može napraviti samo dva leta na Mjesec godišnje vjerojatno neće biti traženo.

Ako pokrijete kabel filmom supravodiča, tada će se moći kretati duž kabela na magnetskom jastuku bez dodira s njegovim materijalom. U tom slučaju bit će moguće ubrzati na pola puta i zakočiti kabinu na pola puta.

Jednostavna računica pokazuje da će uz ubrzanje od 1 g (ekvivalent uobičajenoj gravitaciji na Zemlji), cijeli put do Mjeseca trajati samo 3,5 sata, odnosno kabina će moći napraviti tri leta do Mjeseca svaki dan . Znanstvenici aktivno rade na stvaranju supravodiča koji rade na sobnoj temperaturi, a njihovu pojavu možemo očekivati ​​u dogledno vrijeme.

Da izbacim smeće

Zanimljivo je primijetiti da će na pola puta brzina u kabini doseći 60 km/s. Ako se teret nakon ubrzanja otkači iz kabine, tada se takvom brzinom može usmjeriti u bilo koju točku Sunčevog sustava, na bilo koji, čak i najudaljeniji planet. To znači da će dizalo do Mjeseca moći omogućiti letove bez raketa sa Zemlje unutar Sunčevog sustava.

A mogućnost bacanja štetnog otpada sa Zemlje na Sunce dizalom bit će posve egzotična. Naša rođena zvijezda nuklearna je peć takve snage da će svaki otpad, pa čak i radioaktivni, izgorjeti bez traga. Dakle, punopravno dizalo do Mjeseca ne samo da može postati osnova za širenje svemira čovječanstva, već i sredstvo za čišćenje našeg planeta od otpada tehničkog napretka.

(GSO) zbog centrifugalna sila. Uspon uz sajlu, nošenje nosivost. Prilikom izdizanja, teret će se ubrzati zbog rotacije Zemlje, što će omogućiti da bude poslan izvan Zemljine gravitacije na dovoljno velikoj visini.

Kabel zahtijeva izuzetno velik vlačna čvrstoća u kombinaciji s niskom gustoćom. Ugljikove nanocijevi Prema teoretskim proračunima, čini se da su prikladan materijal. Ako pretpostavimo njihovu prikladnost za proizvodnju kabela, tada je stvaranje svemirskog dizala rješiv inženjerski problem, iako zahtijeva korištenje naprednih razvoja i. Izrada dizala procjenjuje se na 7-12 milijardi dolara. NASA već financira relevantne razvoje u Američkom institutu za znanstvena istraživanja, uključujući razvoj dizala koje se može samostalno kretati po sajli.

Oblikovati

Postoji nekoliko opcija dizajna. Gotovo svi uključuju bazu (bazu), kabel (kabel), dizala i protuuteg.

Baza

Baza svemirskog dizala je mjesto na površini planeta gdje se pričvršćuje sajla i počinje podizanje tereta. Može biti mobilna, postavljena na oceansko plovilo.

Prednost pomične baze je mogućnost izvođenja manevara za izbjegavanje uragani i oluje. Prednosti stacionarne baze su jeftiniji i pristupačniji izvori energije, te mogućnost smanjenja duljine kabela. Razlika od nekoliko kilometara remena relativno je mala, ali može pomoći u smanjenju potrebne debljine njegovog srednjeg dijela i duljine dijela koji se proteže izvan geostacionarne orbite.

Kabel

Kabel mora biti izrađen od materijala s izuzetno visokim omjerom vlačne čvrstoće i specifične težine. Svemirsko dizalo bit će ekonomski opravdano ako je moguće proizvesti u industrijskoj mjeri po razumnoj cijeni kabel gustoće usporedive s grafit, i jačine oko 65-120 gigapaskala.

Za usporedbu, snaga većine vrsta postati- oko 1 GPa, pa čak i za najjače vrste - ne više od 5 GPa, a čelik je težak. Puno lakši Kevlarčvrstoća je u rasponu od 2,6-4,1 GPa, i kvarcni vlakna - do 20 GPa i više. Teorijska snaga dijamant može biti malo vlakana [kako dugo?] viši.

Tehnologija tkanja takvih vlakana još je u povojima.

Prema nekim znanstvenicima, čak ni ugljikove nanocijevi nikada neće biti dovoljno jake da naprave kabel za svemirsko dizalo.

Eksperimenti znanstvenika sa Sveučilišta za tehnologiju u Sydneyu omogućili su stvaranje grafen papir. Ispitivanja uzoraka su ohrabrujuća: gustoća materijala je pet do šest puta manja od čelika, dok je vlačna čvrstoća deset puta veća od ugljičnog čelika. U isto vrijeme, grafen je dobar vodič električne struje, što mu omogućuje da se koristi za prijenos snage do dizala, kao kontaktne sabirnice.

Podebljavanje kabela

Prostorno dizalo mora nositi barem vlastitu težinu, koja je zbog duljine sajle znatna. Zadebljanje s jedne strane povećava čvrstoću kabela, as druge dodaje njegovu težinu, a time i potrebnu čvrstoću. Opterećenje na njemu će varirati na različitim mjestima: u nekim slučajevima dio kabela mora izdržati težinu segmenata koji se nalaze ispod, u drugima mora izdržati centrifugalna sila, držeći gornje dijelove remena u orbiti. Da bi se zadovoljio ovaj uvjet i postigla optimalnost kabela u svakoj točki, njegova debljina će biti promjenjiva.

Može se pokazati da će uzimajući u obzir Zemljinu gravitaciju i centrifugalnu silu (ali ne uzimajući u obzir manji utjecaj Mjeseca i Sunca), poprečni presjek kabela ovisno o visini biti opisan sljedećom formulom:

Ovdje je površina poprečnog presjeka kabela kao funkcija udaljenosti od centar Zemlja.

Formula koristi sljedeće konstante:

Ova jednadžba opisuje remen čija se debljina prvo eksponencijalno povećava, zatim se njegov rast usporava na visini od nekoliko Zemljinih radijusa, a zatim postaje konstantan, na kraju dostižući geostacionarnu orbitu. Nakon toga se debljina ponovno počinje smanjivati.

Dakle, omjer površina poprečnog presjeka kabela na bazi i na GSO ( r= 42,164 km) je:

Zamijenivši ovdje gustoću i čvrstoću čelika i promjer kabela na razini tla od 1 cm, dobivamo promjer na razini GSO od nekoliko stotina kilometara, što znači da čelik i drugi nama poznati materijali nisu prikladni za izgradnju lift.

Slijedi da postoje četiri načina za postizanje razumnije debljine kabela na razini GSO-a:

Drugi način je da podnožje dizala bude pomično. Kretanje čak i brzinom od 100 m/s već će dati dobitak u kružnoj brzini za 20% i smanjiti duljinu kabela za 20-25%, što će ga učiniti lakšim za 50 posto ili više. Ako kabel "usidrite" na nadzvučnom zrakoplovu ili vlaku, tada se dobitak mase kabela više neće mjeriti u postocima, već u desecima puta (ali gubici zbog otpora zraka se ne uzimaju u obzir).

Protuteža

Protuuteg se može stvoriti na dva načina - pričvršćivanjem teškog predmeta (npr. asteroid , svemirsko naselje ili svemirsko pristanište) izvan geostacionarne orbite ili proširenje samog remena na značajnu udaljenost izvan geostacionarne orbite. Druga opcija postala je popularnija u posljednje vrijeme jer ju je lakše implementirati, a osim toga, lakše je lansirati opterećenja na druge planete s kraja izduženog kabela, budući da ima značajnu brzinu u odnosu na Zemlju.

Kutni moment, brzina i nagib

Horizontalna brzina svakog dijela kabela raste s visinom proporcionalno udaljenosti do središta Zemlje, dosežući u geostacionarnu orbitu brzina bijega. Stoga, kada podiže teret, mora primiti dodatni kutni moment(horizontalna brzina).

Kutni moment se stječe rotacijom Zemlje. U početku se lift kreće malo sporije od sajle ( Coriolisov učinak), čime se kabel "usporava" i lagano skreće prema zapadu. Pri brzini uspona od 200 km/h, sajla će se nagnuti za 1 stupanj. Horizontalna komponenta napetosti u ne-vertikalnom kabelu povlači teret u stranu, ubrzavajući ga u smjeru istoka (vidi dijagram) - zbog toga dizalo dobiva dodatnu brzinu. Po Newtonov treći zakon tether malo usporava Zemlju.

Istodobno, utjecaj centrifugalne sile tjera kabel da se vrati u energetski povoljan vertikalni položaj, tako da će biti u stanju stabilne ravnoteže. Ako je težište dizala uvijek iznad geostacionarne orbite, bez obzira na brzinu dizala, ono neće pasti.

U trenutku kada teret stigne do GEO, njegov kutni moment (horizontalna brzina) je dovoljan da lansira teret u orbitu.

Prilikom spuštanja tereta dogodit će se obrnuti proces, naginjući kabel prema istoku.

Lansirati u svemir

Na kraju kabela na visini od 144.000 km tangencijalna komponenta brzine bit će 10,93 km/s, što je više nego dovoljno da napustiti Zemljino gravitacijsko polje i lansirati brodove prema Saturn. Ako se objekt pusti da slobodno klizi po vrhu kabela, imat će dovoljnu brzinu da pobjegne Sunčev sustav. To će se dogoditi zbog prijelaza ukupnog kutnog momenta kabela (i Zemlje) u brzinu lansiranog objekta.

Da biste postigli još veće brzine, možete produžiti kabel ili ubrzati teret pomoću elektromagnetizma.

Izgradnja

Izgradnja se izvodi iz geostacionarne stanice. Ovo je jedino mjesto gdje svemirska letjelica može sletjeti. Jedan kraj se spušta na površinu Zemlje, rastegnut silom gravitacije. Drugi, za balansiranje, je u suprotnom smjeru, vuče ga centrifugalna sila. To znači da se sav materijal za izgradnju mora dignuti u geostacionarnu orbitu na tradicionalan način, bez obzira na odredište tereta. Odnosno, cijena dizanja cijelog svemirskog dizala u geostacionarnu orbitu je minimalna cijena projekta.

Ušteda od korištenja prostornog lifta

Pretpostavlja se da će svemirsko dizalo uvelike smanjiti troškove slanja tereta u svemir. Svemirska dizala su skupa za izgradnju, ali su njihovi operativni troškovi niski, pa ih je najbolje koristiti tijekom dugih vremenskih razdoblja za vrlo velike količine tereta. Trenutačno tržište za lansiranje tereta možda nije dovoljno veliko da bi opravdalo izgradnju dizala, ali dramatično smanjenje cijene trebalo bi dovesti do veće raznolikosti tereta. Ostala prometna infrastruktura - autoceste i željeznice - opravdava se na isti način.

Još uvijek nema odgovora na pitanje hoće li svemirski lift vratiti novac uložen u njega ili bi ga bilo bolje uložiti u daljnji razvoj raketne tehnologije.

Ne treba zaboraviti ni na ograničenje broja relejnih satelita u geostacionarnoj orbiti: trenutno međunarodni sporazumi dopuštaju 360 satelita - jedan relej po kutnom stupnju, kako bi se izbjegle smetnje pri emitiranju u K u -frekvencijskom pojasu. Za C frekvencije broj satelita ograničen je na 180.

Ova okolnost objašnjava pravi komercijalni neuspjeh projekta, budući da su glavni financijski troškovi nevladinih organizacija usmjereni na relejne satelite koji zauzimaju ili geostacionarnu orbitu (televizija, komunikacije) ili niže orbite (globalni sustavi za pozicioniranje, promatranje prirodnih resursa, itd.) .

No, dizalo može biti hibridni projekt te, uz funkciju dostave tereta u orbitu, ostati baza za druge istraživačke i komercijalne programe koji nisu vezani uz transport.

Dostignuća

Od 2005. godišnje natjecanje Space Elevator Games održava se u Sjedinjenim Američkim Državama u organizaciji Zaklade Spaceward uz potporu NASA. U ovim natjecanjima postoje dvije kategorije: “najbolja sajla” i “najbolji robot (lift)”.

U natjecanju u dizanju, robot mora prevladati zadanu udaljenost, penjući se okomitom sajlom brzinom koja nije manja od one utvrđene pravilima (u natjecanju 2007. standardi su bili sljedeći: duljina sajle - 100 m, minimalna brzina - 2 m/s). Najbolji rezultat u 2007. godini je svladana staza od 100 m prosječnom brzinom od 1,8 m/s.

Ukupni nagradni fond za natjecanje Space Elevator Games 2009. iznosio je 4 milijuna dolara.

U natjecanju čvrstoće užeta, sudionici moraju osigurati dvometarski prsten izrađen od teškog materijala težine najviše 2 grama, koji se posebnom instalacijom ispituje na pucanje. Da bi pobijedio na natjecanju, snaga kabela mora biti najmanje 50% veća u ovom pokazatelju od uzorka koji je već dostupan NASA-i. Do sada najbolji rezultat ima sajla koja je izdržala opterećenje do 0,72 tone.

Natjecanje ne uključuje Liftport Group, koja je postala poznata po svojim tvrdnjama o lansiranju svemirskog dizala 2018. (kasnije pomaknuto za 2031.). Liftport provodi vlastite eksperimente, na primjer, 2006. godine robotsko dizalo penjalo se uz snažno uže rastegnuto uz pomoć balona. Od jednog i pol kilometra, žičara je uspjela prevaliti samo 460 metara. U kolovozu i rujnu 2012. tvrtka je pokrenula projekt prikupljanja sredstava za nove pokuse s liftom na lokaciji Kickstarter. Ovisno o prikupljenoj količini, planirano je dizanje robota 2 ili više kilometara.

Na natjecanju Space Elevator Games od 4. do 6. studenog 2009. održano je natjecanje u organizaciji Spaceward Foundationa i NASA-e u južnoj Kaliforniji, na području Dryden Flight Research Centera, u granicama poznatog Edwards AFB. Probna duljina sajle bila je 900 metara, sajla je podignuta pomoću helikoptera. Tvrtka je preuzela vodstvo LaserMotive predstavljajući uzgon brzinom od 3,95 m/s, što je vrlo blizu tražene brzine. Dizalo je prešlo cijelu dužinu sajle za 3 minute 49 sekundi; dizalo je nosilo teret od 0,4 kg. .

Slični projekti

Svemirski lift nije jedini projekt koji koristi vezice za lansiranje satelita u orbitu. Jedan takav projekt je Orbitalni Skyhook(orbitalna kuka). Skyhook koristi privezak koji nije jako dugačak u usporedbi sa svemirskim dizalom koje se nalazi u niskoj Zemljinoj orbiti i brzo se okreće oko središnjeg dijela. Zbog toga se jedan kraj kabela pomiče relativno malom brzinom u odnosu na Zemlju, a na njega se mogu objesiti tereti hipersoničnih letjelica. U isto vrijeme, dizajn Skyhooka djeluje poput divovskog zamašnjaka - akumulatora okretnog momenta i kinetičke energije. Prednost projekta Skyhook je njegova izvedivost korištenjem postojećih tehnologija. Loša strana je što Skyhook koristi energiju iz svog kretanja za lansiranje satelita, a tu će energiju morati nekako nadoknaditi.

Svemirski lift u raznim radovima

• U SSSR-ovom filmu Petka u svemiru iz 1972. glavni lik izmišlja svemirski lift.
• Jedno od poznatih djela Arthur C. Clarke , Džennetske fontane, temelji se na ideji svemirskog dizala. Osim toga, svemirski lift se pojavljuje u završnom dijelu njegove poznate tetralogije Odiseja u svemiru(3001: Posljednja Odiseja).
• U seriji " Zvjezdane staze: Voyager"U epizodi 3x19 "Rise", svemirski lift pomaže posadi da pobjegne s planeta s opasnom atmosferom.
• U igri Civilizacija IV postoji svemirski lift. Tu je on jedan od kasnijih "Velikih čuda".
• U fantastičnom romanu Timothy Zana"Silkworm" (Spinneret, 1985.) spominje planet sposoban za proizvodnju supervlakna. Jedna od rasa, zainteresirana za planet, htjela je dobiti ovo vlakno posebno za izgradnju svemirskog dizala.
• U znanstvenofantastičnom romanu Limit Franka Schätzinga, svemirski lift djeluje kao središnja točka političkih intriga u bliskoj budućnosti.
• U duologiji Sergej Lukjanenko « Zvijezde su cool igračke“Jedna od vanzemaljskih civilizacija, u procesu međuzvjezdane trgovine, isporučila je na Zemlju superjake niti koje bi se mogle koristiti za izgradnju svemirskog dizala. Ali izvanzemaljske civilizacije inzistirale su isključivo na njihovom korištenju za njihovu namjenu – kao pomoć pri porodu.
• U fantastičnom romanu J. Scalzi"Osuđeni na pobjedu" ( Engleski Scalzi, John. Starčev rat) sustavi svemirskih dizala aktivno se koriste na Zemlji, brojnim zemaljskim kolonijama i nekim planetima drugih visoko razvijenih inteligentnih rasa za komunikaciju s vezovima međuzvjezdanih brodova.
• U fantastičnom romanu Aleksandra Gromova“Sutra je vječnost” radnja je izgrađena oko činjenice postojanja svemirskog dizala. Postoje dva uređaja - izvor i prijemnik, koji pomoću "energetskog snopa" mogu podići "kabinu" dizala u orbitu.
• U fantastičnom romanu Alastair Reynolds“Grad ponora” daje detaljan opis strukture i funkcioniranja svemirskog dizala, te opisuje proces njegovog uništenja (kao rezultat terorističkog napada).
• U fantastičnom romanu Terry Pratchett"Strata" je prisutna "Line" - ekstra duga umjetna molekula koja se koristi kao svemirski lift.
• Spominje se u pjesmi benda Zvukovi Mu"Liftom do neba"
• Na samom početku igre Sonic Colors, Sonic i Tails se mogu vidjeti kako se svemirskim liftom penju do Dr. Eggman's Parka.
• U knjizi Aleksandra Zorić"Somnambulist 2" iz serije Etnogeneza, glavni lik Matvey Gumilyov (nakon postavljanja surogat osobnosti - Maskima Verkhovtseva, osobnog pilota Alphinog druga, šefa Star Fightersa) putuje u orbitalnom dizalu.
• U priči “Mala zmija” pisca znanstvene fantastike Aleksandra Gromova junaci koriste svemirski lift "na putu" od mjeseca do zemlje.
• U seriji znanstvenofantastičnih romana George Martin"Tafova putovanja" na planetu "S"atlem, orbitalni lift vodi do planetoida opremljenog poput svemirske luke.

U mangi i animeu

• U trećoj epizodi anime Edo Cyber ​​​​City uz pomoć svemirskog dizala bilo je moguće popeti se do orbitalne kriogene banke.
• U Borbeni anđeo ima kiklopski svemirski lift, na jednom kraju kojeg se nalazi nebeski grad Salem (za građane) zajedno s donjim gradom (za negrađane), a na drugom kraju je svemirski grad Yeru. Slična struktura nalazi se na drugoj strani Zemlje.
• U animeu Mobilno odijelo Gundam 00 Postoje tri svemirska dizala, na njih je također pričvršćen prsten od solarnih panela koji omogućuje korištenje svemirskog dizala za proizvodnju električne energije.
• U animeu Z.O.E. Dolores prikazuje svemirski lift, a također pokazuje što bi se moglo dogoditi u slučaju terorističkog napada.
• Svemirski lift se spominje u anime seriji Krv Trojstva, u kojem svemirski brod Arc služi kao protuteža.

vidi također

• Svemirski lift: 2010 (Engleski) ruski

Bilješke

Književnost

• Jurij Artsutanov“U svemir – električnom lokomotivom”, novine “ TVNZ“ od 31. srpnja 1960. godine.
• Aleksandar Bolonkin"Non-Rocket Space Launch and Flight", Elsevier, 2006., 488 str.

Unatoč krizi i ratu sankcijama, u civiliziranim, gospodarski razvijenim zemljama vlada veliki interes za astronautiku. To je olakšano napretkom u razvoju raketne znanosti i u proučavanju svemira blizu Zemlje, planeta Sunčevog sustava i njegove periferije pomoću svemirskih letjelica. Sve više država uključuje se u svemirsku utrku. Kina i Indija glasno iskazuju svoje ambicije da istraže svemir. Monopol državnih struktura Rusije, SAD-a i Europe na letove izvan Zemljine atmosfere postaje stvar prošlosti. Poslovni subjekti pokazuju sve veći interes za prijevoz ljudi i tereta u svemirsku orbitu. Pojavile su se tvrtke na čijem čelu su entuzijasti zaljubljenici u svemir. Razvijaju i nove rakete-nosače i nove tehnologije koje će omogućiti iskorak u istraživanju Svemira. Ozbiljno se razmišlja o idejama koje su se još jučer smatrale neizvodljivima. A ono što se smatralo plodom uzavrele mašte pisaca znanstvene fantastike sada je jedan od mogućih projekata koji će se realizirati u bliskoj budućnosti.

Jedan takav projekt mogao bi biti svemirski lift.

Koliko je ovo realno? Novinar BBC-ja Nick Fleming pokušao je odgovoriti na ovo pitanje u svom članku “Dizalo u orbiti: znanstvena fantastika ili pitanje vremena?”, koji je namijenjen onima koje zanima svemir.

Dizalo u orbitu: znanstvena fantastika ili pitanje vremena?

Zahvaljujući svemirskim dizalima koja mogu dopremiti ljude i teret s površine Zemlje u orbitu, čovječanstvo bi moglo odustati od korištenja ekološki štetnih raketa. Ali stvaranje takvog uređaja nije lako, kako je otkrio dopisnik BBC Future.

Kada su u pitanju prognoze razvoja novih tehnologija, mnogi smatraju autoritetom milijunaša Elona Muska, jednog od lidera u nevladinom istraživačkom sektoru, koji je došao na ideju o Hyperloopu - visokom projekt brzih putničkih usluga između Los Angelesa i San Francisca (vrijeme putovanja traje samo 35 minuta). Ali postoje projekti koje čak i Musk smatra praktički nemogućima. Na primjer, projekt svemirskog dizala.

"Malo je vjerojatno da se svemirsko dizalo može stvoriti u stvarnosti", rekao je Musk na konferenciji na Massachusetts Institute of Technology prošle jeseni. Po njegovom mišljenju, lakše je izgraditi most između Los Angelesa i Tokija nego izgraditi dizalo u orbitu.

Ideja o slanju ljudi i tereta u svemir unutar kapsula koje klize prema gore duž ogromnog kabela koji na mjestu drži rotacija Zemlje nije nova. Slični opisi mogu se pronaći u djelima pisaca znanstvene fantastike poput Arthura C. Clarkea. Međutim, ovaj se koncept još uvijek nije smatrao izvedivim u praksi. Možda je vjera da možemo riješiti ovaj iznimno složen tehnički problem zapravo samozavaravanje?

Ljubitelji svemirskih dizala vjeruju da ih je sasvim moguće izgraditi. Prema njihovom mišljenju, rakete na otrovno gorivo su zastarjeli, opasni za ljude i prirodu te pretjerano skupi oblik svemirskog prijevoza. Predložena alternativa je u biti željeznička pruga postavljena u orbitu - super-čvrsti kabel, čiji je jedan kraj fiksiran za površinu Zemlje, a drugi za protuuteg koji se nalazi u geosinkronoj orbiti i stoga stalno visi iznad jedne točke na površini Zemlje. . Električni uređaji koji se kreću gore-dolje po kabelu koristili bi se kao kabine dizala. Sa svemirskim dizalima, trošak slanja tereta u svemir mogao bi se smanjiti na 500 dolara po kilogramu - brojka koja sada iznosi približno 20.000 dolara po kilogramu, prema nedavnom izvješću Međunarodne akademije za astronautiku (IAA).

Ljubitelji svemirskih dizala ističu štetnost tehnologija lansiranja raketa u orbitu

“Ova tehnologija otvara fenomenalne mogućnosti, omogućit će čovječanstvu pristup Sunčevom sustavu,” kaže Peter Swan, predsjednik Međunarodnog konzorcija za svemirska dizala ISEC i koautor izvješća IAA “Mislim da će prva dizala raditi u automatskom načinu rada, a nakon 10 Unutar 15 godina imat ćemo na raspolaganju šest do osam ovih uređaja koji su dovoljno sigurni za prijevoz ljudi."

Porijeklo ideje

Poteškoća je u tome što visina takve strukture mora biti do 100.000 km - to je više od dva zemaljska ekvatora. Sukladno tome, struktura mora biti dovoljno jaka da izdrži vlastitu težinu. Na Zemlji jednostavno nema materijala s potrebnim karakteristikama čvrstoće.

Ali neki znanstvenici smatraju da se ovaj problem može riješiti već u ovom stoljeću. Velika japanska građevinska tvrtka najavila je da planira izgraditi svemirsko dizalo do 2050. A američki istraživači nedavno su stvorili novi materijal nalik dijamantu koji se temelji na nanofilamentima komprimiranog benzena, čija bi snaga mogla svemirsko dizalo učiniti stvarnošću u mnogim zemljama. naših života.

Koncept svemirskog dizala prvi je razmatrao 1895. godine Konstantin Ciolkovski. Ruski znanstvenik, inspiriran nedavno izgrađenim Eiffelovim tornjem u Parizu, počeo je istraživati ​​fiziku izgradnje divovskog tornja koji bi mogao nositi svemirske letjelice u orbitu bez upotrebe raketa. Kasnije, 1979. godine, pisac znanstvene fantastike Arthur C. Clarke spomenuo je ovu temu u svom romanu "Fontane raja" - njegov glavni lik gradi svemirsko dizalo, sličnog dizajna projektima o kojima se sada raspravlja.

Pitanje je kako ideju oživjeti. “Sviđa mi se odvažnost koncepta svemirskog dizala”, kaže Kevin Fong, osnivač Centra za visinu, prostor i ekstremnu medicinu na Sveučilištu u Londonu. "Mogu razumjeti zašto je to ljudima tako privlačno: mogućnost jeftinog i sigurnog putovanja u niske Zemljine orbite otvara nam cijeli unutarnji Sunčev sustav."

Sigurnosni problemi

Međutim, izgradnja svemirskog dizala neće biti laka. “Za početak, sajla mora biti izrađena od superčvrstog, ali fleksibilnog materijala koji ima potrebne karakteristike težine i gustoće da izdrži težinu vozila koja se po njoj kreću, a u isto vrijeme može izdržati stalne bočne sile Ovaj materijal trenutno jednostavno ne postoji,” kaže Fong, “Osim toga, izgradnja takvog dizala zahtijevala bi najintenzivniju upotrebu svemirskih letjelica i najveći broj svemirskih šetnji u povijesti čovječanstva.”

Prema njegovim riječima, sigurnosna pitanja se ne mogu zanemariti: “Čak i ako uspijemo prevladati goleme tehničke poteškoće povezane s izgradnjom dizala, rezultirajuća struktura bit će ogromna rastegnuta vrpca koja će izbacivati ​​svemirske letjelice iz orbite i neprestano biti bombardirana svemirskim otpadom. ”

Hoće li turisti jednog dana moći koristiti lift za putovanje u svemir?

Tijekom proteklih 12 godina diljem svijeta objavljena su tri detaljna dizajna svemirskog dizala. Prvi su opisali Brad Edwards i Eric Westling u knjizi "Svemirska dizala", objavljenoj 2003. godine. Ovo dizalo je dizajnirano za prijevoz 20 tona tereta koristeći energiju laserskih instalacija smještenih na Zemlji. Procijenjena cijena prijevoza je 150 dolara po kilogramu, a cijena projekta procjenjuje se na 6 milijardi dolara.

Akademija IAA je 2013. godine razvila ovaj koncept u vlastitom projektu, osiguravajući povećanu zaštitu kabina dizala od atmosferskih pojava do visine od 40 km, pri čemu bi se kretanje kabina u orbitu trebalo pokretati solarnom energijom. Cijena transporta je 500 dolara po kilogramu, a cijena izgradnje prva dva takva dizala je 13 milijardi dolara.

Rani koncepti svemirskih dizala sugerirali su različita moguća rješenja problema svemirske protuutege za držanje kabela napetim, uključujući korištenje asteroida uhvaćenog i odnesenog u orbitu. Izvješće IAA napominje da bi takvo rješenje jednog dana moglo biti implementirano, ali nije moguće u bliskoj budućnosti.

droga"

Da bi nosio kabel težak 6300 tona, protuuteg mora biti težak 1900 tona. Može se djelomično formirati od svemirskih brodova i drugih pomoćnih uređaja koji će se koristiti za izgradnju dizala. Također je moguće koristiti obližnje istrošene satelite odvlačenjem u novu orbitu.

Također predlažu da se "sidro" koje pričvršćuje kabel za Zemlju napravi u obliku plutajuće platforme veličine velikog naftnog tankera ili nosača zrakoplova te da se postavi u blizini ekvatora kako bi se povećala njegova nosivost. Kao optimalno mjesto za “sidro” predloženo je područje 1000 km zapadno od otočja Galapagos, koje je rijetko podložno uraganima, tornadima i tajfunima.

Svemirski otpad mogao bi se koristiti kao protuteža na gornjem kraju kabela svemirskog dizala

Obayashi Corp., jedna od pet najvećih japanskih građevinskih tvrtki, prošle je godine najavila planove za izgradnju robusnijeg svemirskog dizala koje bi prenosilo automatizirane vožnje maglevom. Slična se tehnologija koristi na brzim željeznicama. Potrebna je jača sajla jer bi japanski lift trebao služiti za prijevoz ljudi. Trošak projekta procjenjuje se na 100 milijardi dolara, dok bi cijena transporta tereta u orbitu mogla biti 50-100 dolara po kilogramu.

Iako će nedvojbeno biti mnogo tehničkih izazova u izgradnji takvog dizala, jedini strukturni element koji se još ne može izgraditi je sam kabel, kaže Swan: "Jedini tehnološki problem koji treba riješiti je pronalaženje pravog materijala za izradu kabela . To je sve." Ostalo možemo sagraditi sada."

Dijamantne niti

Trenutno najprikladniji materijal za kabele su ugljikove nanocijevi, stvorene u laboratorijskim uvjetima 1991. godine. Ove cilindrične strukture imaju vlačnu čvrstoću od 63 gigapaskala, odnosno oko 13 puta su jače od najjačeg čelika.

Najveća ostvariva duljina takvih nanocijevi stalno se povećava – 2013. kineski znanstvenici uspjeli su je povećati na pola metra. Autori izvješća IAA predviđaju da će kilometar biti dostignut do 2022. godine, a do 2030. godine. Bit će moguće stvoriti nanocijevi odgovarajuće duljine za korištenje u svemirskom dizalu.

U međuvremenu, prošlog rujna pojavio se novi, ultra-čvrsti materijal: u radu objavljenom u časopisu za znanost o materijalima Nature Materials, tim znanstvenika predvođen profesorom kemije Johnom Beddingom sa Sveučilišta Pennsylvania State izvijestio je da proizvodi super-tanke "dijamantne nanoniti" u laboratorij koji bi mogao biti jači i od ugljikovih nanocijevi.

Znanstvenici su komprimirali tekući benzen pod pritiskom 200 000 puta većim od atmosferskog. Zatim je tlak polako smanjen, i pokazalo se da su se atomi benzena prerasporedili, stvarajući visoko uređenu strukturu piramidalnih tetraedara.

Kao rezultat toga nastale su supertanke niti, po strukturi vrlo slične dijamantu. Iako se njihova čvrstoća ne može izravno izmjeriti zbog njihove ultra-male veličine, teoretski izračuni pokazuju da bi ove niti mogle biti jače od najjačih dostupnih sintetičkih materijala.

Smanjenje rizika

"Ako možemo napraviti dijamantne nanožice ili ugljikove nanocijevi odgovarajuće duljine i kvalitete, možemo biti prilično sigurni da će biti dovoljno jake da se koriste u svemirskom dizalu", kaže Bedding.

Međutim, čak i ako uspijete pronaći odgovarajući materijal za kabel, sastavljanje strukture bit će vrlo teško. Najvjerojatnije će se pojaviti poteškoće povezane s osiguranjem sigurnosti projekta, potrebnim financiranjem i pravilnim upravljanjem konkurentskim interesima. Međutim, to ne zaustavlja Swana.

Na ovaj ili onaj način, čovječanstvo teži svemiru i spremno je potrošiti mnogo novca na to

“Naravno, suočit ćemo se s velikim poteškoćama, ali problemi su morali biti riješeni prilikom izgradnje prve transkontinentalne željeznice [u Sjedinjenim Državama] i prilikom polaganja Panamskog i Sueskog kanala”, kaže, “Bit će potrebno mnogo vremena i novca, ali, kao i u slučaju svakog velikog projekta, samo trebate rješavati probleme kako se pojavljuju, uz postupno smanjivanje mogućih rizika."

Čak ni Elon Musk nije spreman kategorički odbaciti mogućnost stvaranja svemirskog dizala. "Ne mislim da je ova ideja danas izvediva, ali ako netko može dokazati suprotno, to bi bilo sjajno", rekao je na konferenciji na MIT-u prošle godine.