BuildingTECH

search


Технологии

«Космический лифт» упростит полеты на Луну и увеличит объемы доставки грузов в космос

«Космический лифт» упростит полеты на Луну и увеличит объемы доставки грузов в космос

Концепция футуристического парящего «космического лифта» обещает расширить возможности людей по исследованию Вселенной, один конец стального троса парит на орбите Земли, а другой конец находится в космическом пространстве, ученые разработали улучшенный вариант, фантазия уже близка к реальности.

«С технической точки зрения все уже готово», - сказал Джордж Чжу, профессор машиностроения Йоркского университета и соавтор исследования идеи «космического лифта». «Осталось внести небольшие инженерные корректировки».

Чжу предполагает, что вместо прежних концепций, использующих только один трос, необходимо применять два, которые могут поддерживать противоположные силы при параллельной транспортировке груза. Такой механизм устраняет потенциальный риск шевеления кабеля или возникновения либрации из-за силы вращения Земли.

«Наша идея состоит в том, что когда мы соединяем два троса вместе, один груз будет двигаться вверх, а другой - вниз, поэтому силы будут нейтрализовать друг друга», - сказал Чжу. «Они стабилизируются, и это более эффективно, потому что у вас есть петля. Вы можете подниматься и опускаться одновременно».

Ученые уже построили прототип лифта, а исследователи отправили первую версию в космос.

Космические лифты, предложенные в 1895 году русским инженером Константином Циолковским в качестве эксперимента, изначально представлялись как более родственные их названию. Нижняя часть закреплена на Земле, верх - в космосе, а лифт будет напрямую транспортировать предметы в Космос. 

Но основная проблема оставалась, «Для этого требовался сверхматериал», - объяснил Чжу. «Этот материал еще не существует, поэтому эта идея в настоящее время неосуществима». 

Концепция Циолковского заключалась в размещении троса на земле, но земная гравитация создала бы сильное натяжение троса, заставив его порваться или упасть. В целом его существование было маловероятным.

Чжу и его команда использовали старые наработки для разработки новой идеи космического лифта. Земной конец будет на орбите планеты, где гравитация больше не будет представлять угрозы. 

Предлагаемый трос может быть изготовлен из титана и других видов стали, уже используемых в ракетостроении, а длина лифта может составлять от нескольких метров до нескольких тысяч километров. 

«Поскольку оба конца плавают в пространстве, натяжение троса ограничено», - сказал Чжу. «Текущий материал может поддержать это напряжение».

Многие компании уже выдвинули идею функционального космического лифта, включая частную организацию под названием Tethers Unlimited и Японское агентство аэрокосмических исследований. Китай даже планирует построить такой лифт к 2045 году.

Такая разработка может значительно упростить полет на Луну и транспортировку припасов астронавтам. У него даже есть потенциал для решения растущей проблемы скопления космического мусора. 

Чжу объяснил, что в настоящее время, когда ракета запускается прямо в космос с Земли, 98% ее мощности приходится на топливо, необходимое для полета. Остается только 2% на расходные материалы или людей. «Если вы воспользуетесь космическим лифтом, вы можете использовать ту же ракету и удвоить или утроить полезный груз, отправляемый в космос», - сказал Чжу. 

В этом сценарии ракета теоретически будет прикреплена к космическому тросу с помощью системы, очень похожей на ту, которую НАСА использует сегодня для подключения небольших ракет к Международной космической станции при отправке материалов каждые три месяца.

Как только ракета будет успешно закреплена на тросе, трос сможет протолкнуть ее через пространство, ограничивая количество топлива, необходимое в первую очередь тем, что необходимо для выхода на орбиту Земли, где находится конец троса. 

Однако Чжу отметил одно ограничение для тросовой системы, которое также вызывает озабоченность НАСА, - «Если космический мусор находится слишком близко к Международной космической станции, этой станции необходимо совершать маневры, чтобы избежать удара обломков», - сказал он. «Что касается космического лифта, если у вас есть трос длиной в несколько тысяч метров, было бы трудно маневрировать, чтобы избежать обломков».

В ответ команда предлагает использовать тросовую систему и для борьбы с космическим мусором. Это своевременный план, поскольку почти 60% из 6000 спутников Земли не работают, и ученые ищут инновационные способы очистки орбиты планеты.

«Мы изучаем особый вид космического троса, называемый электродинамическим тросом», - сказал Чжу. «Это может преобразовать кинетическую энергию спутника в электрическую, и, подобно двигателю, движущемуся в магнитном поле, линия движется в магнитном поле Земли. Это создаст силу, которая может ускорить спуск космического корабля с орбиты».

Команда Чжу уже запустила небольшой спутник, чтобы подтвердить идею электродинамического троса. Пока они еще проводят тесты, но исследователи считают, что в долгосрочной перспективе этот трос может стать революционным.

Источник:


Читать больше: