Космический лифт

Космический лифт

Косми́ческий лифт — идея конструкции для безракетного подъёма грузов на применении троса. Трос протягивается от поверхности планеты к орбитальной станции. Трос должен быть прочным, потому что может произойти разрыв. Трос предполагается изготавливать из углеродных нанотрубок. Требуется использование передовых разработок и больших затрат.

По тросу поднимается подъёмник в неподвижную точку планеты выше геостационарной орбиты от поверхности Земли, несущий полезный груз. Нижний конец закрепляется на Земле. Эту идею описал в 1895 году Константин Циолковский в одной из своих книг. Концепцию системы выдвинул Юрий Николаевич Арцутанов в 1960 году. С помощью троса можно выводить грузы без использования ракет на химическом топливе на околоземную орбиту. Он посчитал и выдвинул идею, о том что при подъёме троса канат делать толще, чтобы выдержал вес лифта и свисающего вниз каната. Арцутанов создал первый инженерный проект космического лифта Земля — Космос.

Конструкция

Константин Эдуардович Циолковский увидел Эйфелеву башню и высказал идею космического лифта. Он представил, что внутри может расположиться лифт. В современное время концепцию основоположника теоретической космонавтики доработали и видоизменили. Концепция космического лифта состоит из четырёх основных частей. Включают в конструкцию базу, трос (кабель), подъёмники и противовес. Трос крепится к основанию и с него начинается подъём груза. Может быть подвижным и стационарным.

Основание

Трос прикрепляется на поверхность планеты или на океанском судне. Может быть подвижным для совершения манёвров для уклонения от ураганов и бурь. Получают дешёвые и доступные источники энергии, и возможность уменьшить длину троса. Для уменьшения веса троса нижней части с возможностью изменения высоты для избежания бурных потоков воздуха размещают площадку на стратостатах. Более простой доступ к источнику энергии обходится стационарное основание.

Трос

Вдоль троса происходит перемещение подъёмника и является важной частью конструкции. Через геостационарную орбиту проходит конец троса, находясь на которой, любой объект обращается вокруг своей оси, что и вокруг Земли с той же угловой скоростью. Колебания троса будут минимальны. Нагрузка в каждой части троса разнится, поэтому толщина должна быть неоднородна. Конструкция вынуждена выдерживать свой собственный вес (в том числе и вес подъёмников с грузом) при приближении к поверхности планеты, тогда как ближе к орбите трос вынужден уравновешивать центробежную силу, направленную от Земли. Материал изготовления троса составляет высоким отношением предела прочности к удельной плотности. В промышленных масштабах можно производить трос прочным, с плотностью графита, если экономически оправдан, за разумную цену. По улучшению чистоты и созданию разных видов углеродных нанотрубок продолжают работу научные исследователи.

Противовес

Конструкция предназначена для натягивания троса. В будущем намечается использовать для удаленного запуска кораблей и космических грузов на другие планеты. Противовес — это любой тяжелый объект (астероид, космический док), располагающий за геостационарной орбитой на высоте более чем в 144 тысячи километров, и представляет собой любой тяжелый объект, например, астероид или космический док. Космический аппарат сможет выйти за пределы Солнечной системы, если по тросу будет двигаться свободно с поверхности Земли.

Подъёмник

Конструкция

На подъёмник действуют силы притяжения и силы Кориолиса. Эффекты электромагнетизма создают вертикальные силы Кориолиса. Трос наклоняется на 1 градус относительно поверхности планеты. Для этого потребуется сила, направляющая подъёмник от Земли горизонтальной силы Кориолиса.

Запуск в космос

Для того, чтобы покинуть поле Земли, на конце троса высотой в 144 000 километров должна составлять тангециальная скорость 10,93 км/с. Для того, чтобы достичь больших скоростей, нужно удлинить трос или ускорить груз за счёт электромагнетизма. Чтобы покинуть Солнечную систему, нужно объекту позволить свободно скользить по верхней части троса.

В 2030-х годах планируют первую высадку российских космонавтов на Луну. По исследованию генерального конструктора РКК «Энергия» Евгения Микрина, строительство лунной базы планируют в конце 2020-х годов. Первая экспедиция продлится две недели.

Реализация существующих концептов космического лифта сложна, потому что отсутствуют некоторые требуемые технологии, такие как материалы, инструменты и методы. Проект требует немалых человеческих и финансовых ресурсов. Над разработкой космического лифта трудятся множество учёных по всему миру. Космический лифт является самым амбициозным и масштабным проектом, и научные открытия приближают к реализации на практике.