Ideja par kosmosa liftu tika minēta britu rakstnieka Artūra Čārlza Klārka zinātniskās fantastikas darbos tālajā 1979. gadā. Viņš savos romānos rakstīja, ka ir pilnīgi pārliecināts, ka kādu dienu šāds lifts tiks uzbūvēts.

Bet pirmais cilvēks, kurš nāca klajā ar tik dīvainu ideju, bija krievu inženieris un Krievijas kosmonautikas pamatlicējs Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis. Iedvesmojoties no Eifeļa torņa būvniecības, viņš ierosināja uzbūvēt vēl augstāku torni vairāku tūkstošu kilometru augstumā. Ciolkovskis ierosināja apdzīvot kosmosu, izmantojot orbitālās stacijas, izvirzīja idejas par kosmosa liftu un gaisa kuģi.

Kosmiskais lifts izklausās fantastiski. Bet cilvēki 19. gadsimtā arī nebūtu spējuši noticēt tādu tehnisku sasniegumu parādīšanai kā lidmašīna vai kosmosa kuģis. Obayashi Construction Corporation Japānā jau izstrādā tehnisko dokumentāciju, lai sagatavotos kosmosa lifta būvniecībai. Projekta izmaksas ir 12 miljardi ASV dolāru. Objekta būvniecība tiks pabeigta 2050. gadā.

Iespējamās kosmosa liftu izmantošanas priekšrocības ir diezgan augstas. Lieta tāda, ka gravitācijas pārvarēšana ar reaktīvās piedziņas palīdzību ir nepraktiska. Piemēram, Shuttle palaišanai tikai vienu reizi ir jāiztērē 500 miljoni USD, tāpēc tradicionālo nesējraķešu palaišana vairs nav ekonomiski dzīvotspējīga.

Kosmiskais lifts sastāv no trim galvenajām daļām: pamatnes, kabeļa un pretsvara.

Masīva platforma okeānā, kas reprezentē lifta pamatni, turēs vienu oglekļa šķiedras kabeļa galu, kura galā atradīsies pretsvars – smags priekšmets, kas darbosies kā satelīts, griežoties aiz mūsu planētas un notur orbītā ar centrbēdzes spēku. Tieši pa šo kabeli, kas izstiepts debesīs līdz simts tūkstošu kilometru augstumam, krava pacelsies kosmosā.

Kilograma kravas nogādāšana kosmosā, izmantojot raķeti, maksā līdz 15 tūkstošiem dolāru. Japāņi aprēķināja, ka, lai orbītā nogādātu kravu ar tādu pašu svaru, viņi iztērēs... 100 dolārus

Kosmosa lifts ir rūpīgi izstrādāta ideja. Piemēram, ir aprēķināts, ka kabelis nevar būt izgatavots no tērauda. Tas vienkārši plīsīs zem sava svara. Materiālam jābūt 90 reizes stiprākam un 10 reizes vieglākam par tēraudu.

Inženieri kā kabeļus gatavojās izmantot oglekļa nanocaurules, taču izrādījās, ka no šāda materiāla nav iespējams noaust garus kabeļus.

Pavisam nesen parādījās izgudrojums, kas kosmosa lifta fantāziju beidzot var padarīt par realitāti. Pētnieku komanda Džona Buddinga (John Budding) vadībā no Pensilvānijas universitātes ir izveidojusi īpaši plānus nanopavedienus no mikroskopiskiem dimantiem, kas ir ievērojami stiprāki par nanocaurulēm un polimēru šķiedrām.

Tokyo Sky Tree ir televīzijas tornis Sumida rajonā, augstākais televīzijas tornis pasaulē.

Uzņēmuma Obayashi pētniecības nodaļas vadītājs Yoji Ishikawa uzskata, ka Pensilvānijas universitātes zinātība patiešām var tuvināt cilvēci kosmosam. Viņš stāsta, ka jaunajam materiālam, protams, jāiziet virkne izturības testu, taču šķiet, ka tieši to viņš un kolēģi tik ilgi meklējuši.

Obajaši jau ir uzbūvējis ātrgaitas liftus aptuveni 635 metrus augstam televīzijas tornim

NASA tagad ir arī cieši iesaistīta kosmosa lifta slepenā izstrādē. Nākotnē būs iespējams nogādāt orbītā milzu starpplanētu kosmosa kuģu daļas un tās samontēt kosmosā. Šāds projekts var tikt realizēts tikai ar kosmosa lifta palīdzību.

Bet vissvarīgākais ir tas, ka valsts, kas pirmā uzbūvēs kosmosa liftu, daudzus gadsimtus monopolizēs kosmosa kravu pārvadājumu sfēru.

Ilustrācija Kimas Stenlija Robinsona zinātniskās fantastikas romānam "Zaļais Marss"
uz Marsa uzstādīts kosmosa lifts.

Brauciens ar kosmosa liftu, iespējams, atgādinās lidojumu ar gaisa balonu – bez sprauslu rūkoņas, bez niknu liesmu strūklas. Zeme gludi iet uz leju. Mājas kļūst mazākas, ceļi pārvēršas tik tikko pamanāmos pavedienos, un upju sudrabainās lentes retinās. Visbeidzot, zemākā, tukšā pasaule ir paslēpta mākoņos un tiek atklāta augšējā, pārpasaulīgā pasaule. Atmosfēra ir pagājusi, aiz stikla ir kosmisks melnums. Un kabīne slīd arvien augstāk pa kabeli, kas ir neredzama uz planētas zili zaļā fona un nonāk bezdibenī.

Ciolkovskis arī aprakstīja dizainu, kas varētu savienot orbītu ar Zemes virsmu. 60. gadu sākumā ideju izstrādāja Jurijs Artsutanovs, un Arturs Klārks to izmantoja romānā Paradīzes strūklakas. “Fantāzijas pasaule” atgriežas pie kosmosa lifta tēmas un mēģina iztēloties, kā tam vajadzētu darboties un kas tam vajadzīgs.

Ģeostacionārā orbīta

Vai satelītam ir iespējams nekustīgi sastingt virs novērotāja galvas? Ja Zeme būtu nekustīga, kā pasaules Ptolemaja sistēmā, atbilde būtu “nē” - galu galā bez centrbēdzes spēka satelīts nepaliktu orbītā. Bet, kā zināms, pats novērotājs nav nekustīgs, bet griežas kopā ar planētu. Ja satelīta orbītas periods ir vienāds ar siderālu dienu (23 stundas 56 minūtes 4 sekundes) un tā orbīta atrodas ekvatoriālajā plaknē, ierīce virzīsies virs tā sauktā “stāvēšanas punkta”.

Orbītu, kurā satelīts ir nekustīgs attiecībā pret stacionāro punktu, sauc par ģeostacionāru. Un tas ir ārkārtīgi svarīgi kosmosa izpētē. Šeit atrodas lielākā daļa sakaru satelītu, un sakari ir galvenā telpas komerciālās izmantošanas joma. Raidījumus caur atkārtotāju, kas karājas virs ekvatora, var uztvert uz stacionārām “plāksnēm”.

Ir arī doma izvietot ģeostacionārā orbītā apkalpi staciju. Priekš kam? Pirmkārt, sakaru satelītu apkopei un remontam. Lai satelīti varētu kalpot vēl vairākus gadus, bieži vien atliek tikai uzpildīt mikromotorus, kas nodrošina saules paneļu un antenas orientāciju. Pilotā stacija varēs manevrēt pa ģeostacionāro orbītu, nolaisties (tajā pašā laikā tās leņķiskais ātrums kļūs lielāks nekā “stāvošajiem” satelītiem), panākt apkopi prasošo transportlīdzekli un atkal pacelties. Tas neaizņems vairāk degvielas, nekā patērē zemas orbītas stacija, pārvarot berzi ar reto atmosfēru.

Šķiet, ka ieguvums ir milzīgs. Taču šāda attālināta priekšposteņa piegāde būtu pārāk dārga. Apkalpes maiņai un transporta kuģu nosūtīšanai būs nepieciešamas piecas reizes smagākas nesējraķetes nekā pašlaik izmantotās. Daudz pievilcīgāka ideja ir izmantot augstkalnu staciju, lai uzbūvētu kosmosa liftu.

Kabeļi

Kas notiks, ja no ģeostacionāra satelīta tiks nomests kabelis Zemes virzienā? Pirmkārt, Koriolisa spēki viņu nesīs uz priekšu. Galu galā tas saņems tādu pašu ātrumu kā satelīts, bet atradīsies zemākā orbītā, kas nozīmē, ka tā leņķiskais ātrums būs lielāks. Bet pēc kāda laika kabelis pieņemsies svarā un karājas vertikāli. Rotācijas rādiuss samazināsies, un centrbēdzes spēks vairs nespēs līdzsvarot gravitācijas spēku. Ja turpināsiet iegravēt virvi, agri vai vēlu tā sasniegs planētas virsmu.

Lai novērstu sistēmas smaguma centra nobīdi, ir nepieciešams pretsvars. Daži cilvēki iesaka kā balastu izmantot izlietotus satelītus vai pat nelielu asteroīdu. Bet ir interesantāks variants - iegravēt kabeli pretējā virzienā, no Zemes. Tas arī iztaisnos un izstieps. Bet ne vairs zem sava svara, bet gan centrbēdzes spēka dēļ.

Otrais kabelis būs noderīgāks par vienkāršu balastu. Lēta, bez raķetēm kravas piegāde ģeostacionārajā orbītā ir noderīga, taču pati par sevi nemaksās lifta izmaksas. Stacija 36 000 kilometru augstumā kļūs tikai par pārsēšanās punktu. Turklāt bez enerģijas patēriņa, paātrinot ar centrbēdzes spēku, slodzes pārvietosies pa otro kabeli. 144 000 kilometru attālumā no Zemes to ātrums pārsniegs otro kosmisko ātrumu. Lifts pārvērtīsies par katapultu, kas, izmantojot planētas rotācijas enerģiju, raidīs šāviņus uz Mēnesi, Venēru un Marsu.

Problēma ir kabelis, kas nedrīkst plīst zem sava svara, neskatoties uz tā fantastisko garumu. Ar tērauda trosi tas notiks jau 60 kilometru garumā (un, iespējams, daudz agrāk, jo aušanas laikā defekti ir neizbēgami). Jūs varat izvairīties no pārrāvuma, ja virves biezums palielinās eksponenciāli līdz ar augstumu - galu galā katrai nākamajai sekcijai ir jāiztur savs svars plus visu iepriekšējo svaru. Taču domu eksperiments būs jāpārtrauc: tuvāk augšējam galam kabelis sasniegs tādu biezumu, ka ar dzelzs rezervēm zemes garozā tam vienkārši nepietiek.

Pat spēcīgākais polietilēns “Dyneema”, no kura izgatavotas bruņuvestes un izpletņu līnijas, nav piemērots. Tam ir mazs blīvums, ar viena kvadrātmilimetra šķērsgriezumu tas var izturēt divu tonnu slodzi un saplīst zem sava svara tikai 2500 kilometru garumā. Bet Dainima kabeļa masai jābūt aptuveni 300 000 tonnu un biezumam augšējā galā 10 metri. Šādu kravu nogādāt orbītā ir gandrīz neiespējami, un liftu var uzbūvēt tikai no augšas.

Cerību dod 1991. gadā atklātās oglekļa nanocaurules, kas teorētiski spēj būt 30 reizes stiprākas par kevlaru (praksē polietilēna virve joprojām ir stiprāka). Ja apstiprināsies optimistiskās aplēses par to potenciālu, būs iespējams izgatavot lenti ar nemainīgu šķērsgriezumu 36 000 km garumā, 270 tonnu svaru un 10 tonnu kravnesību. Un, ja apstiprināsies pat pesimistiski aprēķini, lifts ar 1 milimetru biezu kabeli pie Zemes un 25 centimetrus orbītā (masa 900 tonnas, neņemot vērā pretsvaru) vairs nebūs zinātniskā fantastika.

Lifts

Kosmosa lifta lifta izveide ir nenozīmīgs uzdevums. Lai izveidotu kabeli, jums vienkārši jāizstrādā jauna tehnoloģija. Mehānisms, kas spēj uzkāpt pa šo trosi un nogādāt kravu orbītā, vēl nav izgudrots. “Zemiskā” metode, kad kabīne ir piestiprināta pie trumuļa uztītas virves, neiztur kritiku: kravas masa būs niecīga salīdzinājumā ar virves masu. Pacēlājam būs jākāpj pašam.

Šķiet, ka to nav grūti īstenot. Kabelis ir iespīlēts starp veltņiem, un mašīna slīd uz augšu, to notur berze. Bet tas ir tikai zinātniskajā fantastikā kosmiskais lifts - tornis vai varena kolonna, kurā pārvietojas kabīne. Patiesībā Zemes virsmu sasniegs tikko redzams pavediens, labākajā gadījumā: šaura lente. Veltņu saskares laukums ar balstu būs niecīgs, kas nozīmē, ka berze nevar būt liela.

Ir vēl viens ierobežojums - mehānisms nedrīkst sabojāt kabeli. Diemžēl, lai gan nanoaudums ir neticami izturīgs pret plīsumiem, tas nenozīmē, ka to ir grūti sagriezt vai sadrupināt. Salauzta kabeļa nomaiņa būs ļoti sarežģīta. Un, ja tas pārsprāgs lielā augstumā, centrbēdzes spēks aiznesīs staciju tālu kosmosā, sabojājot visu projektu. Lai sistēmas smaguma centrs saglabātu orbītā ārkārtas situācijā, visā kabeļa garumā būs jāizvieto nelielas mīnas. Ja kāds no zariem nolūst, tie nekavējoties nošaus vienādu daļu pretējā zara.

Ir daudz citu interesantu problēmu, kas jāatrisina. Piemēram, liftu novirzīšanās, kas virzās viens pret otru un pasažieru glābšana no “iestrēgušām” kajītēm.

Sarežģītākā problēma ir strāvas padeve liftam. Dzinējs prasīs daudz enerģijas. Nepietiek ar esošo un attīstāmo akumulatoru kapacitāti. Ķīmiskās degvielas un oksidētāja padeve padarīs liftu par daudzpakāpju tvertņu un dzinēju sistēmu. Šim brīnišķīgajam dizainam, starp citu, nav nepieciešams dārgs kabelis - tas pastāv šobrīd un tiek saukts par “pastiprināšanas raķeti”.

Vienkāršākais veids ir kabelī iestrādāt kontaktvadus. Bet kabelis neizturēs metāla vadu svaru, kas nozīmē, ka nanocaurules būs "jāiemāca" vadīt elektrisko strāvu. Autonomā elektroenerģijas padeve saules paneļu vai radioizotopu avota veidā ir diezgan vāja: saskaņā ar optimistiskāko aprēķinu, pieaugums ar tiem prasīs gadu desmitus. Kodolreaktoram ar labāku masas un jaudas attiecību būtu vajadzīgi gadi, lai kabīne nonāktu orbītā. Bet tas pats par sevi ir pārāk smags, un pa ceļam būs nepieciešamas arī divas vai trīs degvielas uzpildes.

Varbūt labākais risinājums ir pārsūtīt enerģiju, izmantojot lāzera vai mikroviļņu pistoli, apstarojot lifta uztveršanas ierīci. Bet tas nav bez trūkumiem. Pašreizējā tehnoloģiju līmenī tikai nelielu daļu no saņemtās enerģijas var pārvērst elektroenerģijā. Pārējais pārvērtīsies siltumā, ko būs ļoti problemātiski noņemt bezgaisa telpā.

Ja kabelis tiek bojāts, remontētāju būs grūti nokļūt bojātajā vietā. Un, ja tas saplīst, ir par vēlu (kadrs no spēles Halo 3: ODST)

Radiācijas aizsardzība

Sliktas ziņas tiem, kas vēlas braukt viegli: lifts brauks cauri Zemes starojuma joslām. Planētas magnētiskais lauks uztver saules vēja daļiņas - protonus un elektronus - un neļauj bīstamam starojumam sasniegt virsmu. Rezultātā Zemi ekvatoriālajā plaknē ieskauj divi kolosāli tori, kuru iekšpusē koncentrējas lādētas daļiņas. Pat kosmosa kuģi cenšas izvairīties no šīm zonām.

Pirmā josta, protonu slazds, sākas 500–1300 kilometru augstumā un beidzas 7000 kilometru augstumā. Aiz tās līdz aptuveni 13 000 kilometru augstumam atrodas samērā droša zona. Bet vēl tālāk, no 13 līdz 20 tūkstošiem kilometru, stiepjas augstas enerģijas elektronu ārējā starojuma josta.

Orbitālās stacijas griežas zem starojuma jostām. Pilotu kosmosa kuģi tos šķērsoja tikai Mēness ekspedīciju laikā, pavadot tajā tikai dažas stundas. Bet liftam būs nepieciešama aptuveni diena, lai pārvarētu katru no jostām. Tas nozīmē, ka salons būs jāaprīko ar nopietnu pretradiācijas aizsardzību.

Pietauvošanās tornis

Kosmosa lifta pamatne parasti tiek iztēlota kā virszemes būvju komplekss, kas atrodas kaut kur Ekvadorā, Gabonas džungļos vai atolā Okeānijā. Bet acīmredzamākais risinājums ne vienmēr ir labākais. Pēc atbrīvošanas no orbītas saiti var nostiprināt uz kuģa klāja vai kolosāla torņa augšpusē. Jūras kuģis izvairīsies no viesuļvētrām, kas var ja ne noraut liftu, kuram ir ievērojams vējš, tad izmest no tā liftus.

12-15 kilometrus augsts tornis pasargās kabeli no atmosfēras vardarbības un arī nedaudz saīsinās tā garumu. No pirmā acu uzmetiena ieguvums šķiet nenozīmīgs, taču, ja kabeļa masa ir eksponenciāli atkarīga no tā garuma, tad pat niecīgs ieguvums sasniegs ievērojamus ietaupījumus. Turklāt pietauvošanās tornis ļauj aptuveni divkāršot sistēmas nestspēju, novēršot plānāko un neaizsargātāko vītnes daļu.

Taču uzcelt tāda augstuma ēku iespējams tikai zinātniskās fantastikas romānu lappusēs. Teorētiski šādu torni var uzbūvēt no materiāla ar dimanta cietību. Praksē neviens fonds neizturēs tā svaru.

Neskatoties uz to, pietauvošanās torni ir iespējams uzbūvēt daudzu kilometru augstumā. Tikai būvmateriāls nedrīkst būt betons, bet gāze: ar hēliju pildīti baloni. Šāds tornis būs “pludiņš”, kura apakšējā daļa ir iegremdēta atmosfērā un, pateicoties Arhimēda spēkam, atbalsta augšējo daļu, kas jau atrodas gandrīz bezgaisa telpā. Šo konstrukciju var uzbūvēt no apakšas, no atsevišķiem, maza izmēra un pilnībā nomaināmiem blokiem. Nav principiālu šķēršļu, lai “piepūšamais tornis” sasniegtu 100 vai pat 160 kilometru augstumu.

Pat bez kosmosa lifta "peldošam tornim" ir jēga. Kā spēkstacijai – ja ārējais apvalks ir pārklāts ar saules paneļiem. Kā retranslators, kas apkalpo apgabalu pusotra tūkstoša kilometru rādiusā. Visbeidzot, kā observatorija un bāze atmosfēras augšējo slāņu izpētei.

Un, ja jūs netiecaties uz simtiem kilometru augstumu, kā pietauvošanās staciju varat izmantot gredzenveida balonu, kas “noenkurots” 40 kilometru augstumā. Milzu dirižablis (vai vairāki dirižabļi, kas atrodas viens virs otra) izkraus lifta trosi, pieņemot savu svaru pēdējos desmitos kilometru.

Bet visbūtiskākās priekšrocības sniegtu kustīga platforma augstkalnu dirižabļa formā, kas lido pāri ekvatoram ar ātrumu 360 km/h (kas ir diezgan paveicams, ja dzinēju darbina saules paneļi un kodolreaktors) . Šajā gadījumā satelītam nav jāvirzās virs viena punkta. Tā orbīta atradīsies 7000 kilometrus zem ģeostacionārās, kas samazinās kabeļa garumu par 20% un masu 2,5 reizes (ņemot vērā ieguvumus no “tauvošanas torņa” izmantošanas). Atliek atrisināt kravas nogādāšanas uz paša dirižabli.

Gravitācijas katapulta

Kosmosa lifts ir vērienīgākais, taču ne vienīgais projekts, kurā izmantotas saites, lai palaistu kosmosa kuģi. Dažus citus plānus var realizēt pašreizējā tehnoloģiju līmenī.

Kas, piemēram, notiks, ja no orbītā karājošā atspoļa tiks “uz augšu” no Zemes nobīdīta ar trosi piesieta krava? Saskaņā ar impulsa saglabāšanas likumu kuģis pats pārslēgsies uz zemāku orbītu. Un tas sāks krist. Slodze, velkot sev līdzi attinošo kabeli, vispirms Koriolisa spēka ietekmē tiks novirzīta atpakaļ, bet pēc tam steidzas “augšup”. Patiešām, palielinoties griešanās rādiusam, gravitācija vājināsies un palielināsies centrbēdzes spēks. Sistēma darbosies kā trebušets – sena mešanas mašīna. Atspole iejutīsies būra lomu ar akmeņiem, kabelis pārvērtīsies par stropi, un ass būs vispārējais sistēmas masas centrs, kas kuģa sākotnējā orbītā atrodas bezsvara stāvoklī. Pagriežoties attiecībā pret asi, kabelis iztaisnosies vertikālā virzienā, izstiepsies un izmetīs slodzi.

Atšķirība starp gravitācijas katapultu un kosmosa liftu ir tāda, ka “būra” lomu liftā spēlē pati planēta, “nokrītot” līdz neatšķirami mazam augstumam attiecībā pret “Zemes šāviņa” masas centru. sistēma. Šajā gadījumā atspoles kinētiskā enerģija tiks iztērēta. Kuģis daļu sava impulsa pārnesīs uz kravu - teiksim, automātisko starpplanētu staciju - zaudēs ātrumu un augstumu un ieies blīvajos atmosfēras slāņos. Kas arī ir labi, jo parasti, lai izbrauktu no orbīta, atspole ir jābremzē tā dzinējiem, sadedzinot degvielu.

Ar troses katapultas palīdzību atspole uz Marsu vai Venēru varēs nosūtīt 2-3 reizes vairāk kravas nekā tradicionālā veidā. Tomēr tas joprojām neļaus atspoles sistēmai konkurēt ar parasto nesējraķeti efektivitātes ziņā. Galu galā “katapultas” palaišanai būs nepieciešams orbītā palaist ne tikai kravnesību, bet arī gigantisku kabeli ar “pretsvaru”. Cita lieta, ka pretsvaru katapultai var atrast tieši orbītā – piemēram, derēs savu misiju pabeidzis transporta kuģis. Turklāt ap mūsu planētu riņķo “kosmosa atkritumu” masa, kas pārskatāmā nākotnē būs jāsavāc.

* * *

Problēmas, kas saistītas ar kosmosa lifta būvniecību, nebūt nav atrisinātas. Rentabla alternatīva raķetēm un atspolēm drīz neparādīsies. Taču šobrīd “kāpnes uz tukšumu” ir fantastiskākais un apjomīgākais projekts, pie kā strādā zinātne. Pat ja struktūra, kuras garums ir duci reižu lielāks par planētas diametru, izrādīsies neefektīva, tas iezīmēs jauna posma sākumu cilvēces vēsturē. Tā pati “izeja no šūpuļa”, par kuru vairāk nekā pirms gadsimta runāja Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis.

Kosmosa lifts

Ikviens, kurš domā, ka ar nanotehnoloģiju palīdzību ir iespējams izveidot tikai kaut ko submikroskopisku, cilvēka acij neredzamu, droši vien būs pārsteigts par NASA speciālistu nesen izstrādāto projektu, kas piesaistījis tik lielu zinātnieku un ģenerāļa uzmanību. publiski. Runa ir par tā saukto kosmosa lifta projektu.

Kosmosa lifts ir vairākus desmitus tūkstošu kilometru garš kabelis, kas savieno orbītā esošo kosmosa staciju ar platformu, kas atrodas Klusā okeāna vidū.

Ideja par kosmosa liftu ir vairāk nekā gadsimtu veca. Pirmais par to 1895. gadā runāja izcilais krievu zinātnieks Konstantīns Ciolkovskis, mūsdienu kosmonautikas pamatlicējs. Viņš norādīja, ka mūsdienu raķešu zinātnes pamatā esošais princips neļauj modernajām nesējraķetēm būt par efektīvu līdzekli kravas nogādāšanai kosmosā. Tam ir vairāki iemesli:

Pirmkārt, mūsdienu raķešu efektivitāte ir ļoti zema, jo lielākā daļa no pirmās pakāpes dzinēju jaudas tiek strādāts pie gravitācijas spēka pārvarēšanas.

Otrkārt, ir zināms, ka ievērojams degvielas masas pieaugums vairākas reizes dod tikai nelielu ātruma pieaugumuraķetes. Tāpēc, piemēram, amerikāņu raķešu sistēma Saturn-Apollo ar 2900 tonnu palaišanas masu orbītā palaida tikai 129 tonnas. Līdz ar to kosmosa palaišanas ar raķetēm astronomiskās izmaksas (izmaksas par kilograma kravas palaišanu zemā orbītā vidēji ir aptuveni 10 000 USD).

Un, neskatoties uz atkārtotiem mēģinājumiem samazināt raķešu palaišanas izmaksas, šķiet, ka preču un cilvēku nogādāšanas orbītā izmaksas tiks radikāli samazinātas līdz standarta gaisa transporta izmaksām, kuru pamatā ir modernās raķešu tehnoloģijas.

principiāli neiespējami.

Lai lētāk nosūtītu kravas kosmosā, Losalamos Nacionālās laboratorijas pētnieki ierosināja izveidot kosmosa liftu. Pēc provizoriskiem aprēķiniem, kravas palaišanas ar liftu izmaksas varētu samazināties no desmitiem tūkstošu dolāru līdz 10 dolāriem par kilogramu. Zinātnieki uzskata

ka kosmiskais lifts varētu burtiski apgriezt pasauli kājām gaisā, sniedzot cilvēcei pilnīgi jaunas iespējas.

Būtībā lifts būs kabelis, kas savienos orbitālo staciju ar platformu uz Zemes virsmas, kāpurķēžu kabīnes pārvietosies augšup un lejup pa kabeli, nesot satelītus un zondes, kas jāpalaiž orbītā. Ar šī lifta palīdzību pašā augšā būs iespējams uzbūvēt starta platformu kosmosā kosmosa kuģiem, kas virzās uz Mēnesi, Marsu, Venēru un asteroīdiem. Pašu liftu “kajīšu” energoapgādes problēma atrisināta oriģinālā veidā: kabelis tiks nosegts ar saules paneļiem vai arī kabīnes tiks aprīkotas ar maziem fotoelementu paneļiem, kurus apgaismos spēcīgi lāzeri no Zemes.

Zinātnieki ierosina kosmosa lifta zemes bāzi novietot okeānā, Klusā okeāna ekvatoriālajos ūdeņos, simtiem kilometru no komerciālo lidojumu maršrutiem. Ir zināms, ka viesuļvētras nekad nešķērso ekvatoru un šeit tikpat kā nav zibens, kas liftam nodrošinās papildu aizsardzību.

Kosmiskais lifts ir aprakstīts Ciolkovska, kā arī zinātniskās fantastikas rakstnieka Artura C. Klārka darbos, un šāda lifta būvniecības projektu izstrādāja Ļeņingradas inženieris Jurijs Artsutanovs 1960. gadā. Daudzus gadus aktīvs kosmosa lifta idejas veicinātājs bija Astrahaņa

zinātnieks G. Poļakovs.

Taču līdz šim neviens nav spējis piedāvāt tik vieglu un izturīgu materiālu, lai no tā varētu izgatavot kosmosa kabeli. Vēl nesen visizturīgākais materiāls bija tērauds. Taču nav iespējams izgatavot vairākus tūkstošus kilometru garu tērauda trosi, jo pat vienkāršoti aprēķini liecina, ka vajadzīgās stiprības tērauda kabelis zem sava svara sabruktu jau 50 km augstumā.

Taču, attīstoties nanotehnoloģijām, ir radusies reāla iespēja ražot kabeli ar nepieciešamajiem raksturlielumiem, pamatojoties uz šķiedrām, kas izgatavotas no īpaši izturīgām un īpaši vieglām oglekļa nanocaurulēm Līdz šim nevienam nav izdevies izgatavot pat metru kabelis no nanocaurulēm, taču, pēc projekta izstrādātāju domām, nanocauruļu ražošanas tehnoloģijas tiek pilnveidotas katru dienu, tāpēc šāds kabelis var tikt izveidots pēc dažiem gadiem.

Pacēlāja galvenais elements ir trose, kuras viens gals ir piestiprināts pie Zemes virsmas, bet otrs pazūd kosmosā aptuveni 100 tūkstošu km augstumā. Šis kabelis ne tikai "karinās" kosmosā, bet tiks izstiepts kā aukla, pateicoties divu daudzvirzienu spēku ietekmei: centram.

bēgošs un centripetāls.

Lai izprastu to būtību, iedomājieties, ka jūs piesējāt priekšmetu pie virves un sākāt to izgriezt. Tiklīdz tā iegūs noteiktu ātrumu, virve savilksies, jo uz objektu iedarbojas centrbēdzes spēks, bet uz pašu virvi iedarbojas centrbēdzes spēks, kas to velk. Kaut kas līdzīgs notiks ar kabeli, kas pacelts kosmosā. Jebkurš objekts tā augšējā galā vai pat pats brīvais gals griezīsies kā mūsu planētas mākslīgais pavadonis, tikai ar īpašu “virvi” piesiets pie zemes virsmas.

Spēku līdzsvars iestāsies, kad milzu virves masas centrs atrodas 36 tūkstošu kilometru augstumā, tas ir, tā sauktajā ģeostacionārajā orbītā. Tieši tur mākslīgie pavadoņi nekustīgi karājas virs Zemes, veicot pilnu apgriezienu ar to 24 stundu laikā. Šajā gadījumā tas būs ne tikai nospriegots, bet arī spēs pastāvīgi ieņemt stingri noteiktu pozīciju – vertikāli pret zemes horizontu, tieši pret mūsu planētas centru.

24. attēls. Kosmiskais lifts, kā to iztēlojies mākslinieks Pats Rolings*

Pārpublicēts no http://flightprojects.msfc.nasa.gov

Lai sāktu kosmosa lifta būvniecību, būs jāveic pāris kosmosa kuģa lidojumi. Viņi un īpaša platforma ar savu autonomo dzinēju nogādās ģeostacionārajā orbītā 20 tonnas kabeļa. Pēc tam vienu kabeļa galu paredzēts nolaist uz Zemi un nostiprināt kaut kur Klusā okeāna ekvatoriālajā zonā uz platformas, kas līdzīga pašreizējai raķešu palaišanas platformai.

Tad viņi plāno gar kabeli likt īpašus pacēlājus, kas kabelim pievienos arvien vairāk nanocauruļu pārklājuma slāņus, palielinot tā izturību. Šim procesam vajadzētu ilgt pāris gadus, un pirmais kosmosa lifts būs gatavs.

Savdabīgas sakritības: 1979. gadā zinātniskās fantastikas rakstnieks Arturs Klārks savā romānā “Paradīzes strūklakas” izvirzīja ideju par “kosmosa liftu” un ierosināja tēraudu aizstāt ar kādu īpaši spēcīgu “pseido vienu”. -dimensiju dimanta kristāls”, kas kļuva par šīs ierīces galveno būvmateriālu. Interesantākais ir tas, ka Klārks gandrīz uzminēja Pašreizējais intereses posms kosmosa lifta būvniecības projektā ir saistīts tieši ar oglekļa kristāliem - nanocaurulēm, kurām ir ievērojamas īpašības, ar kurām mēs jau esam iepazinušies.

Un kas ir absolūti pārsteidzoši: fiziķi, vienu no kosmosa lifta izstrādes dalībniekiem, sauc Rons Morgans. Morgans bija arī Artura Klārka romāna varoņa vārds, inženieris, kurš uzbūvēja kosmosa liftu!

Ideja par astroinženierijas struktūru, lai palaistu kravu planētas orbītā vai pat ārpus tās.
Pirmo reizi šādu ideju Konstantīns Ciolkovskis izteica 1895. gadā, ideja detalizēti izstrādāta Jurija Artsutanova darbos. Hipotētiskais dizains ir balstīts uz kabeļa izmantošanu, kas izstiepts no planētas virsmas uz orbitālo staciju, kas atrodas GEO.
Kabelim nepieciešama ārkārtīgi augsta stiepes izturība apvienojumā ar zemu blīvumu. Saskaņā ar teorētiskajiem aprēķiniem oglekļa nanocaurules šķiet piemērots materiāls. Ja pieņemam, ka tie ir piemēroti kabeļa ražošanai, tad kosmosa lifta izveide ir atrisināma inženiertehniska problēma, lai gan tam ir jāizmanto progresīvas izstrādes un cita veida augstās izmaksas. Lifta izveide tiek lēsta 7-12 miljardu ASV dolāru apmērā. NASA jau finansē ar to saistītos notikumus Amerikas Zinātnisko pētījumu institūtā, tostarp tāda lifta izstrādi, kas spēj neatkarīgi pārvietoties pa kabeli.
Saturs [noņemt]
1 Dizains
1.1. Pamats
1.2 Kabelis
1.2.1. Kabeļa sabiezēšana
1.3. Paceliet
1.4 Pretsvars
1.5 Leņķiskais impulss, ātrums un slīpums
1.6. Palaišana kosmosā
2 Būvniecība
3 Kosmiskā lifta ekonomika
4 sasniegumi
5 Literatūra
6 Kosmosa lifts dažādos darbos
7 Skatīt arī
8 Piezīmes
9 Saites
9.1. Organizācijas
9.2. Dažādi
Dizains

Ir vairākas dizaina iespējas. Gandrīz visos no tiem ir iekļauta pamatne (bāze), kabelis (kabelis), pacēlāji un pretsvars.
Bāze
Kosmosa lifta pamatne ir vieta uz planētas virsmas, kur tiek piestiprināts kabelis un sākas kravas celšana. Tas var būt mobils, novietots uz okeāna kuģa.
Pārvietojamās pamatnes priekšrocība ir iespēja veikt manevrus, lai izvairītos no viesuļvētrām un vētrām. Stacionāras bāzes priekšrocības ir lētāki un pieejamāki enerģijas avoti, kā arī iespēja samazināt kabeļa garumu. Dažu kilometru kabeļa atšķirība ir salīdzinoši neliela, taču tā var palīdzēt samazināt nepieciešamo tā vidusdaļas biezumu un iznākošās daļas garumuģeostacionāram
orbītā.
Kabelis Kabelim jābūt izgatavotam no materiāla ar ārkārtīgi augstu stiepes izturības un īpatnējā smaguma attiecību. Kosmiskais lifts būs ekonomiski pamatots, ja būs iespējams rūpnieciskā mērogā par saprātīgu cenu ražot kabeli ar blīvumu, kas pielīdzināms grafītam un kura stiprība ir apm.
65–120 gigapaskāli.
Saskaņā ar teoriju oglekļa nanocaurulēm jābūt stiepjamībai, kas ir daudz augstāka nekā nepieciešama kosmosa liftam. Taču tehnoloģija to ražošanai rūpnieciskos apjomos un kabeļu aušanai tikai sāk attīstīties. Teorētiski to stiprībai vajadzētu būt lielākai par 120 GPa, taču praksē lielākais viensienu nanocaurules pagarinājums bija 52 GPa, un vidēji tie plīsa 30–50 GPa robežās.
Stingrākais pavediens, kas austs no nanocaurulēm, būs vājāks par tā sastāvdaļām.

Turpinās pētījumi, lai uzlabotu cauruļu materiāla tīrību un radītu dažāda veida caurules.
Lielākajā daļā kosmosa liftu projektu tiek izmantotas vienas sienas nanocaurules. Daudzslāņu slāņiem ir lielāka izturība, taču tie ir smagāki, un tiem ir zemāka stiprības un blīvuma attiecība. Iespējama iespēja ir izmantot vienas sienas nanocaurules augstspiediena savienošanu. Šajā gadījumā, lai gan spēks tiek zaudēts, jo tiek aizstāta sp² saite (grafīts, nanocaurules) ar sp³ saiti (dimants), tās labāk noturēs vienā šķiedrā ar van der Vālsa spēkiem un ļaus ražot šķiedras. patvaļīgs ilgums [avots nav norādīts 810 dienas].
Kristāla režģa defekti samazina nanocauruļu izturību
Dienvidkalifornijas universitātes (ASV) zinātnieku eksperimentā vienas sienas oglekļa nanocaurules uzrādīja īpatnējo stiprību, kas ir 117 reizes lielāka nekā tērauda un 30 reizes lielāka nekā Kevlaram. Bija iespējams sasniegt vērtību 98,9 GPa, maksimālā nanocaurules garuma vērtība bija 195 μm.
Šādu šķiedru aušanas tehnoloģija joprojām ir sākuma stadijā. Pēc dažu zinātnieku domām, pat oglekļa nanocaurules nekad nebūs pietiekami izturīgas, lai izveidotu kosmosa lifta kabeli. Zinātnieku eksperimenti
no Tehnoloģiskā

Sidnejas Universitāte ļāva izveidot grafēna papīru. Paraugu pārbaudes ir iepriecinošas: materiāla blīvums ir piecas līdz sešas reizes mazāks nekā tērauda blīvums, savukārt stiepes izturība ir desmit reizes lielāka nekā oglekļa tēraudam. Tajā pašā laikā grafēns ir labs elektriskās strāvas vadītājs, kas ļauj to izmantot, lai pārsūtītu jaudu uz liftu, kā kontaktkopni.

Kosmosa liftam ir jāiztur vismaz savs svars, kas ir ievērojams kabeļa garuma dēļ. Sabiezējums, no vienas puses, palielina kabeļa izturību, no otras puses, palielina tā svaru un līdz ar to arī nepieciešamo izturību. Slodze uz to dažādās vietās būs atšķirīga: dažos gadījumos saites daļai ir jāiztur zemāk esošo segmentu svars, citos tai jāiztur centrbēdzes spēks, kas notur saites augšējās daļas orbītā. Lai satiktos līdz šim nosacījumam un lai sasniegtu kabeļa optimālumu katrā punktā, tā biezums būs mainīgs.
Var parādīt, ka, ņemot vērā Zemes gravitāciju un centrbēdzes spēku (bet neņemot vērā mazāko Mēness un Saules ietekmi), kabeļa šķērsgriezums atkarībā no augstuma tiks aprakstīts ar šādu formulu:

Šeit A ® ir kabeļa šķērsgriezuma laukums kā funkcija no attāluma r no Zemes centra.
Formulā tiek izmantotas šādas konstantes:
A0 ir kabeļa šķērsgriezuma laukums Zemes virsmas līmenī.
ρ ir kabeļa materiāla blīvums.
s ir kabeļa materiāla stiepes izturība.
ω ir Zemes rotācijas apļveida frekvence ap savu asi, 7,292 × 10–5 radiāni sekundē.
r0 ir attālums starp Zemes centru un kabeļa pamatni. Tas ir aptuveni vienāds ar Zemes rādiusu, 6378 km.
g0 ir gravitācijas paātrinājums kabeļa pamatnē, 9,780 m/s².
Šis vienādojums apraksta saiti, kuras biezums vispirms palielinās eksponenciāli, pēc tam tā augšana palēninās vairāku Zemes rādiusu augstumā un pēc tam kļūst nemainīga, galu galā sasniedzot ģeostacionāro orbītu. Pēc tam biezums atkal sāk samazināties.
Tādējādi kabeļa šķērsgriezuma laukumu attiecība pie pamatnes un GSO (r = 42 164 km) ir:
Šeit aizstājot tērauda blīvumu un stiprību un kabeļa diametru zemes līmenī 1 cm, mēs iegūstam vairāku simtu kilometru diametru GSO līmenī, kas nozīmē, ka tērauds un citi mums pazīstami materiāli nav piemēroti kabeļa būvniecībai. lifts.
No tā izriet, ka ir četri veidi, kā sasniegt saprātīgāku kabeļa biezumu GSO līmenī:
Izmantojiet mazāk blīvu materiālu. Tā kā lielākās daļas cieto vielu blīvums ir salīdzinoši mazā diapazonā no 1000 līdz 5000 kg/m³, maz ticams, ka šeit kaut kas tiks sasniegts.
Izmantojiet izturīgāku materiālu. Pētījumi galvenokārt notiek šajā virzienā. Oglekļa nanocaurules ir desmitiem reižu stiprākas par labāko tēraudu, un tās ievērojami samazinās kabeļa biezumu GSO līmenī.
Paceliet kabeļa pamatni augstāk. Tā kā vienādojumā ir eksponenciāls, pat neliela pamatnes pacelšana ievērojami samazinās kabeļa biezumu. Tiek piedāvāti līdz 100 km augsti torņi, kas papildus ietaupījumam uz kabeļa ļaus izvairīties no atmosfēras procesu ietekmes.
Padariet kabeļa pamatni pēc iespējas plānāku. Tam joprojām ir jābūt pietiekami biezam, lai atbalstītu noslogotu pacēlāju, tāpēc minimālais biezums pie pamatnes ir atkarīgs arī no materiāla stiprības. No oglekļa nanocaurulēm izgatavotam kabelim pie pamatnes jābūt tikai viena milimetra biezumam.
Vēl viens veids ir padarīt lifta pamatni kustīgu. Kustība pat ar ātrumu 100 m/s jau dos apļveida ātruma pieaugumu par 20% un samazinās kabeļa garumu par 20-25%, kas padarīs to vieglāku par 50 vai vairāk procentiem. Ja jūs “noenkurojat” kabeli pie virsskaņas [avots nav norādīts 664 dienas] lidmašīnā vai vilcienā, tad kabeļa masas pieaugums vairs netiks mērīts procentos, bet gan desmitiem reižu (bet zaudējumi netiek ņemti vērā par pretestību gaiss).
Lifts

Sidnejas Universitāte ļāva izveidot grafēna papīru. Paraugu pārbaudes ir iepriecinošas: materiāla blīvums ir piecas līdz sešas reizes mazāks nekā tērauda blīvums, savukārt stiepes izturība ir desmit reizes lielāka nekā oglekļa tēraudam. Tajā pašā laikā grafēns ir labs elektriskās strāvas vadītājs, kas ļauj to izmantot, lai pārsūtītu jaudu uz liftu, kā kontaktkopni.
Ir nepieciešams pārbaudīt faktu precizitāti un šajā rakstā sniegtās informācijas ticamību.
Sarunu lapā jābūt paskaidrojumam.

Šīs sadaļas stils nav enciklopēdisks vai pārkāpj krievu valodas normas.
Sadaļa jālabo saskaņā ar Vikipēdijas stilistikas noteikumiem.

Konceptuāls kosmosa lifta zīmējums, kas paceļas cauri mākoņiem
Kosmiskais lifts nevar darboties kā parasts lifts (ar kustīgiem kabeļiem), jo tā kabeļa biezums nav nemainīgs. Lielākajā daļā projektu tiek izmantots pacēlājs, kas uzkāpj pa fiksētu kabeli, lai gan ir ierosināti arī mazi segmentēti kustīgi kabeļi, kas iet gar galveno kabeli.
Tiek piedāvātas dažādas liftu izbūves metodes. Uz plakaniem kabeļiem varat izmantot rullīšu pārus, ko notur berze. Citas iespējas ir spieķu pārvietošana ar āķiem uz plāksnēm, rullīši ar ievelkamiem āķiem, magnētiskā levitācija (maz ticams, jo pie kabeļa būs jāpievieno apgrūtinoši celiņi) utt. [avots nav norādīts 661 diena]
Nopietna problēma lifta konstrukcijā ir enerģijas avots [avots nav norādīts 661 diena]. Maz ticams, ka enerģijas uzkrāšanas blīvums kādreiz būs pietiekami augsts, lai liftam būtu pietiekami daudz enerģijas, lai uzbrauktu pa visu trosi. Iespējamie ārējie enerģijas avoti ir lāzera vai mikroviļņu stari. Citas iespējas ir bremzēšanas enerģijas izmantošana no liftiem, kas virzās uz leju; troposfēras temperatūru atšķirība; jonosfēras izlāde utt. Ar galveno opciju [avots nav norādīts 661 diena] (enerģijas stari) ir saistītas nopietnas problēmas
ar efektivitāti un siltuma izkliede abos galos, lai gan, ja kāds ir optimistisks par nākotnes tehnoloģiju attīstību, tas ir iespējams. Liftiem vajadzētu sekot vienam otram optimālā attālumā, lai samazinātu troses slodzi un tā svārstības
un maksimāli palielināt
caurlaidspēja. Visneuzticamākā kabeļa vieta atrodas netālu no tā pamatnes; nedrīkst būt vairāk par vienu liftu [avots nav norādīts 661 diena].
Lifti, kas virzās tikai uz augšu, palielinās kapacitāti, bet neļaus izmantot bremzēšanas enerģiju, braucot uz leju, un nespēs atgriezt cilvēkus uz zemes.

Turklāt šādu liftu sastāvdaļas ir jāizmanto orbītā citiem mērķiem. Jebkurā gadījumā mazie pacēlāji ir labāki par lielajiem, jo ​​to grafiks būs elastīgāks, bet tie uzliek vairāk tehnoloģisku ierobežojumu.
Turklāt pats lifta pavediens pastāvīgi piedzīvos gan Koriolisa spēka, gan atmosfēras plūsmu darbību. Turklāt, tā kā “liftam” jāatrodas virs ģeostacionārās orbītas augstuma, tas tiks pakļauts pastāvīgām slodzēm, ieskaitot maksimālās slodzes, piemēram, raustīšanās [avots nav norādīts 579 dienas].
Taču, ja iepriekšminētos šķēršļus var kaut kā novērst, tad var realizēt kosmosa liftu. Tomēr šāds projekts būs ārkārtīgi dārgs, taču nākotnē tas var konkurēt ar vienreiz lietojamiem un atkārtoti lietojamiem kosmosa kuģiem [avots nav norādīts 579 dienas].
Pretsvars
Šajā rakstā trūkst saišu uz informācijas avotiem. Informācijai jābūt pārbaudāmai, pretējā gadījumā to var apšaubīt un dzēst. orbīta vai pašas saites turpinājums ievērojamā attālumā Stacionāras bāzes priekšrocības ir lētāki un pieejamāki enerģijas avoti, kā arī iespēja samazināt kabeļa garumu. Dažu kilometru kabeļa atšķirība ir salīdzinoši neliela, taču tā var palīdzēt samazināt nepieciešamo tā vidusdaļas biezumu un iznākošās daļas garumu orbītā. Otrais variants pēdējā laikā ir kļuvis populārāks, jo to ir vieglāk īstenot, un turklāt no iegarena kabeļa gala ir vieglāk palaist kravas uz citām planētām, jo ​​tam ir ievērojams ātrums attiecībā pret Zemi.
Leņķiskais impulss, ātrums un slīpums

Sidnejas Universitāte ļāva izveidot grafēna papīru. Paraugu pārbaudes ir iepriecinošas: materiāla blīvums ir piecas līdz sešas reizes mazāks nekā tērauda blīvums, savukārt stiepes izturība ir desmit reizes lielāka nekā oglekļa tēraudam. Tajā pašā laikā grafēns ir labs elektriskās strāvas vadītājs, kas ļauj to izmantot, lai pārsūtītu jaudu uz liftu, kā kontaktkopni.
Ir nepieciešams pārbaudīt faktu precizitāti un šajā rakstā sniegtās informācijas ticamību.
Sarunu lapā jābūt paskaidrojumam.

Šis raksts vai sadaļa ir jāpārskata.
Lūdzu rakstu pilnveidot atbilstoši rakstu rakstīšanas noteikumiem.

Turklāt šādu liftu sastāvdaļas ir jāizmanto orbītā citiem mērķiem. Jebkurā gadījumā mazie pacēlāji ir labāki par lielajiem, jo ​​to grafiks būs elastīgāks, bet tie uzliek vairāk tehnoloģisku ierobežojumu.
Turklāt pats lifta pavediens pastāvīgi piedzīvos gan Koriolisa spēka, gan atmosfēras plūsmu darbību. Turklāt, tā kā “liftam” jāatrodas virs ģeostacionārās orbītas augstuma, tas tiks pakļauts pastāvīgām slodzēm, ieskaitot maksimālās slodzes, piemēram, raustīšanās [avots nav norādīts 579 dienas].
Taču, ja iepriekšminētos šķēršļus var kaut kā novērst, tad var realizēt kosmosa liftu. Tomēr šāds projekts būs ārkārtīgi dārgs, taču nākotnē tas var konkurēt ar vienreiz lietojamiem un atkārtoti lietojamiem kosmosa kuģiem [avots nav norādīts 579 dienas].
Pretsvars

Liftam virzoties uz augšu, lifts sasveras par 1 grādu, jo lifta augšdaļa pārvietojas ap Zemi ātrāk nekā apakšdaļa (Koriolisa efekts). Mērogs nav saglabāts
Katras kabeļa sekcijas horizontālais ātrums palielinās līdz ar augstumu proporcionāli attālumam līdz Zemes centram, sasniedzot ģeostacionāri pirmā bēgšanas ātruma orbītā. Tāpēc, paceļot kravu, viņam jāiegūst papildu leņķiskais impulss (horizontālais ātrums).
Leņķiskais impulss tiek iegūts Zemes rotācijas dēļ. Sākumā pacēlājs kustas nedaudz lēnāk par trosi (Koriolisa efekts), tādējādi “palēninot” trosi un nedaudz novirzot to uz rietumiem. Pie kāpšanas ātruma 200 km/h trose sasvērsies par 1 grādu. Sprieguma horizontālā sastāvdaļa
nevertikālā
kabelis velk kravu uz sāniem, paātrinot to austrumu virzienā (skat. diagrammu) - pateicoties tam, lifts iegūst papildu ātrumu. Saskaņā ar Ņūtona trešo likumu kabelis nedaudz palēnina Zemi.
Tajā pašā laikā centrbēdzes spēka ietekme liek kabelim atgriezties enerģētiski labvēlīgā vertikālā stāvoklī, lai tas būtu stabila līdzsvara stāvoklī. Ja lifta smaguma centrs vienmēr atrodas virs ģeostacionārās orbītas, neatkarīgi no liftu ātruma, tas nekritīs.
Kamēr krava sasniedz GEO, tās leņķiskais impulss (horizontālais ātrums) ir pietiekams, lai kravu palaistu orbītā.
Nolaižot slodzi, notiks apgrieztais process, noliekot kabeli uz austrumiem.
Palaist kosmosā
Būvniecība

Notiek būvniecība no ģeostacionāra stacijas. Tas ir vienīgais vieta, kur var nolaisties kosmosa kuģis. Viens gals nolaižas uz Zemes virsmas, ko izstiepj gravitācijas spēks. Cits, priekš balansēšana, - pretējā virzienā pusē, velk ar centrbēdzes spēku. Tas nozīmē, ka visi materiāli būvniecībai ir jāpaceļ uz ģeostacionāru orbītā tradicionālā veidā, neatkarīgi no kravas galamērķa. Tas ir, visa kosmosa lifta pacelšanas izmaksas uz ģeostacionāru orbīta - projekta minimālā cena.
Kosmiskā lifta ekonomika

Jādomā, ka kosmosa lifts ievērojami samazinās kravas nosūtīšanas kosmosā izmaksas.
Kosmosa lifti ir dārgi uzbūvēti, taču to ekspluatācijas izmaksas ir zemas, tāpēc tos vislabāk izmantot ilgstoši, pārvadājot ļoti lielu kravu apjomu. Pašlaik kravu palaišanas tirgus var nebūt pietiekami liels, lai attaisnotu lifta būvniecību, taču krasajam cenu samazinājumam vajadzētu radīt lielāku kravu dažādību. Līdzīgi sevi attaisno arī cita transporta infrastruktūra – lielceļi un dzelzceļi.
Lifta izstrādes izmaksas ir salīdzināmas ar kosmosa kuģa izstrādes izmaksām [avots nav norādīts 810 dienas]. ģeostacionāri Joprojām nav atbildes uz jautājumu, vai kosmiskais lifts atpelnīs tajā ieguldīto naudu, vai tomēr labāk to būtu ieguldīt raķešu tehnoloģiju tālākā attīstībā.
Mēs nedrīkstam aizmirst par releju satelītu skaita ierobežojumu uz ģeostacionāru orbīta: pašlaik starptautiskie līgumi atļauj 360 satelītus - vienu retranslatoru uz leņķa grādu, lai izvairītos no traucējumiem, apraidot Ku-frekvenču joslā.
C frekvencēm satelītu skaits ir ierobežots līdz 180. Tādējādi kosmosa lifts ir minimāli piemērots masu palaišanai orbīta [avots nav norādīts 554 dienas] un ir vispiemērotākais kosmosa un jo īpaši Mēness izpētei.
Šis apstāklis ​​izskaidro projekta reālo komerciālo neveiksmi, jo nevalstisko organizāciju galvenās finansiālās izmaksas ir koncentrētas
pārraidīt satelītus,

Kopš 2005. gada Amerikas Savienotajās Valstīs notiek ikgadējās sacensības Space Elevator Games, kuras ar NASA atbalstu organizē Spaceward Foundation. Šajās sacensībās ir divas kategorijas: “labākais kabelis” un “labākais robots (lifts)”.
Pacēlāja sacensībās robotam jāpārvar noteikta distance, kāpjot pa vertikālu trosi ar ātrumu, kas nav mazāks par noteikumos noteikto. (sacensībās 2007. gadā standarti bija šādi: kabeļa garums - 100 m, minimālais ātrums - 2 m/s).
2007. gada labākais rezultāts bija 100 m distances veikšana ar vidējo ātrumu 1,8 m/s.
Kopējais Space Elevator Games sacensību balvu fonds 2009. gadā bija 4 miljoni ASV dolāru. Virves spēka sacensībās dalībniekiem jānodrošina divu metru riņķis izgatavoti no lieljaudas
materiāls, kas sver ne vairāk kā 2 gramus, kura stiepes izturībai tiek pārbaudīta īpaša uzstādīšana.
Lai uzvarētu konkursā, kabeļa stiprumam šajā rādītājā jābūt vismaz par 50% lielākam nekā NASA jau pieejamajam paraugam.
Līdz šim labākais rezultāts ir kabelim, kas izturēja līdz 0,72 tonnām lielu slodzi.
Konkursā nav iekļauta Liftport Group, kas ieguva bēdīgu slavu ar saviem apgalvojumiem par kosmosa lifta palaišanu 2018. gadā (vēlāk tas tika pārcelts uz 2031. gadu).

Liftport veic savus eksperimentus, piemēram, 2006. gadā robotizētais pacēlājs uzrāpās pa stipru virvi, kas nostiepta ar balonu palīdzību. No pusotra kilometra pacēlājam izdevās pieveikt tikai 460 metrus. uz elektriskās lokomotīves" laikraksts "Komsomoļskaja Pravda" 1960. gada 31. jūlijā.
Aleksandrs Bolonkins “Neraķešu palaišana un lidojums kosmosā”, Elsevier, 2006, 488 lpp.
http://www.scribd.com/doc/24056182

Kosmosa lifts dažādos darbos Viens no slavenajiem Artura K. Klārka darbiem Paradīzes strūklakas ir balstīts uz kosmosa lifta ideju. Turklāt parādās kosmosa lifts un finālā
daļas no viņa slavenās tetraloģijas Kosmosa odiseja (3001: The Final Odyssey).
Kaujas eņģelis ir aprīkots ar ciklopisku kosmosa liftu, kura vienā galā atrodas Seilemas debess pilsēta (pilsoņiem) un zemāka pilsēta (nepilsoņiem), bet otrā galā ir kosmosa pilsēta Jeru. Līdzīga struktūra atrodas arī otrā Zemes pusē.
Star Trek: Voyager sērijā 3x19 "Rise" kosmosa lifts palīdz apkalpei aizbēgt no planētas ar bīstamu atmosfēru.
Civilizācijai IV ir kosmiskais lifts. Tur viņš ir viens no vēlākajiem “Lielajiem brīnumiem”.
Timotija Zana zinātniskās fantastikas romānā “Zīdtārpiņš” (“Spinneret”, 1985) pieminēta planēta, kas spēj ražot superšķiedru. Viena no rasēm, kuru interesēja planēta, vēlējās iegūt šo šķiedru speciāli kosmosa lifta būvniecībai. Sergeja Lukjaņenko diloģijā “Zvaigznes ir aukstas rotaļlietas” viena no ārpuszemes civilizācijām starpzvaigžņu tirdzniecības procesā uz Zemi nogādāja īpaši spēcīgus pavedienus, kurus varētu izmantot kosmosa lifta būvniecībā. Bet ārpuszemes civilizācijas uzstāja tikai lietošanas laikā
tos paredzētajam mērķim – palīdzēt dzemdību laikā.
Anime Mobile Suit Gundam 00 ir trīs kosmosa lifti, kuriem ir piestiprināts arī saules paneļu gredzens, kas ļauj izmantot kosmosa liftu elektroenerģijas ražošanai.
Anime Z.O.E. Dolores piedāvā kosmosa liftu, kā arī parāda, kas varētu notikt teroristu uzbrukuma gadījumā.
J. Scalzi zinātniskās fantastikas romānā “Uzvarai lemts” (ang. Scalzi, John. Old Man's War) kosmosa liftu sistēmas tiek aktīvi izmantotas uz Zemes, daudzām zemes kolonijām un dažām citu augsti attīstītu viedo rasu planētām saziņai ar starpzvaigžņu kuģu piestātnes.
Alastair Reynolds fantāzijas romānā The City of the Abyss sniedz detalizētu struktūras aprakstu un funkcionēšana kosmosa lifts, aprakstīts tā iznīcināšanas process (teroristu uzbrukuma rezultātā).
Terija Pračeta zinātniskās fantastikas romānā Strata ir iekļauta līnija — ārkārtīgi gara mākslīgā molekula, ko izmanto kā kosmosa liftu.
Pieminēts grupas Zvuki Mu dziesmā “Lifts uz debesīm”
Kosmosa lifts ir minēts anime seriālā Trinity Blood, kurā kā pretsvars kalpo kosmosa kuģis Arc.
Sonic Colors spēles pašā sākumā var redzēt, ka Sonic and Tails brauc ar kosmosa liftu, lai nokļūtu Dr. Eggman's Parkā.
Skatīt arī

Kosmosa lielgabals
Sākt cilpu
Kosmosa strūklaka
Piezīmes

http://galspace.spb.ru/nature.file/lift.html Kosmosa lifts un nanotehnoloģijas
Uz kosmosu - ar liftu!
// KP.RU Kosmiskais lifts riņķo Sociāli politiskās orbītā un populārzinātne
Krievijas Kosmosa žurnāls Nr.11, 2008.g
Oglekļa nanocaurules ir par divām kārtām stiprākas nekā tērauds
MEMBRĀNA | Pasaules ziņas | Nanocaurules neizdzīvos kosmosa liftā
Jauns grafēna papīrs izrādās stiprāks par tēraudu
Lemeško Andrejs Viktorovičs. Kosmosa lifts Lemeshko A.V./ Kosmiskais lifts Lemeshko A.V.
lv:Satelīta televīzija#Tehnoloģija
Lifts uz debesīm uzstāda rekordus ar skatu uz nākotni
Ir izstrādāts lāzers, kas varētu darbināt kosmosa liftus

LaserMotive, lai demonstrētu ar lāzeru darbināmu helikopteru AUVSI bezpilota sistēmās Ziemeļamerikā 2010

Es tikko aplūkoju zinātniskas problēmas, par kurām viņi piedāvā lielu atlīdzību, un saskāros ar šo dīvaino problēmu - kabeļa stiepšanu kosmosā.

Pirmo reizi hipotētisku ideju par šādas struktūras izveidi, kuras pamatā būtu kabeļa izmantošana no planētas virsmas līdz orbitālajai stacijai, tālajā 1895. gadā izteica Konstantīns Ciolkovskis. Kopš tā laika, neskatoties uz visiem zinātnes un tehnoloģiju sasniegumiem, projekts paliek tikai idejas stadijā.

Cik liels ir šī projekta balvu fonds?

Kopš 2005. gada Amerikas Savienotajās Valstīs notiek ikgadējās sacensības Space Elevator Games, kuras ar NASA atbalstu organizē Spaceward Foundation. Šajās sacensībās ir divas kategorijas: “labākais kabelis” un “labākais robots (lifts)”.

Kāpēc ir tik liela interese par šo konkrēto pacelšanās kosmosā metodi? Vai varat padomāt par kaut ko lētu? Bet šādas sarežģītas infrastruktūras uzturēšana, kabeļa pacelšana, klints likvidēšana var būt dārgāka nekā raķetes palaišana. Cik lielu masu var pacelt, izmantojot šādu kabeli? Es nedomāju, ka tas ir daudz, un ir jāņem vērā arī enerģijas izmaksas.

Šīs ir idejas, kas tagad klīst pētnieku un dizaineru prātos par LIFTU UZ KOSMOSMU.

Lifti, kas var nogādāt cilvēkus un kravas no planētas virsmas uz kosmosu, varētu nozīmēt kosmosu piesārņojošo raķešu beigas. Bet izgatavot šādu liftu ir ārkārtīgi grūti. Kosmosa liftu jēdziens bija zināms jau sen, un to ieviesa Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis, taču kopš tā laika mēs neesam pat pietuvojušies šāda mehānisma praktiskai ieviešanai. Elons Masks nesen tvītoja: "Un, lūdzu, neuzdodiet man jautājumus par kosmosa liftiem, kamēr mēs neizaudzēsim oglekļa nanocaurules materiālu vismaz metru garumā."

Daudzi uzskata Īlonu Masku par mūsu laika vizionāru - privātās kosmosa izpētes pionieri un cilvēku, kurš ir Hyperloop transporta sistēmas idejas pamatā, kas spēj nogādāt cilvēkus no Losandželosas uz Sanfrancisko caur metāla cauruli īsā laikā. 35 minūtes. Bet ir dažas idejas, kuras pat viņš uzskata par pārāk tālu. Ieskaitot kosmosa liftu.

“Tas ir neticami grūti. Es nedomāju, ka kosmosa lifta celtniecība ir reāla ideja,” pagājušā gada oktobrī MIT konferencē sacīja Musks, piebilstot, ka tiltu no Losandželosas uz Tokiju uzbūvēt būtu vieglāk nekā liftu, kas spētu nogādāt materiālus kosmosā.

Cilvēku un kravas sūtīšana kosmosā kapsulās, kas ved pa milzīgu kabeli, ko notur Zemes rotācija, bija attēlota zinātniskās fantastikas rakstnieku, piemēram, Artura K. Klārka, darbos, taču reālajā pasaulē tas diez vai būtu iespējams. Izrādās, ka mēs mānām paši sevi, un ar mūsu spējām nepietiek, lai atrisinātu šo sarežģīto tehnisko problēmu?

Kosmosa liftu atbalstītāji domā, ka ar to pietiek. Viņi uzskata, ka ķīmiskās raķetes ir novecojušas, riskantas, videi kaitīgas un finansiālas. Viņu alternatīva būtībā ir vilciena līnija uz kosmosu: elektriski darbināms kosmosa kuģis, kas pārvietojas no enkura uz Zemes uz lieljaudas saites, kas savienota ar pretsvaru ģeostacionārā orbītā ap planētu. Kad kosmosa lifti sāks darboties, tie varētu nogādāt kosmosā kravas tikai par USD 500 par kilogramu, salīdzinot ar USD 20 000 par kilogramu pēc pašreizējām likmēm.

"Šī fenomenāli spēcīgā tehnoloģija varētu atvērt cilvēcei Saules sistēmu," saka Pīters Svons, Starptautiskā kosmosa liftu konsorcija prezidents. "Es domāju, ka pirmie lifti būs robotizēti, un pēc 10-15 gadiem mēs izgatavosim sešus līdz astoņus liftus, kas būs pietiekami droši cilvēku pārvadāšanai."

Diemžēl šādai struktūrai vajadzētu būt ne tikai 100 000 kilometru garai — vairāk nekā divas reizes lielākai par Zemes apkārtmēru, bet arī tai būtu jāiztur savs svars. Pagaidām uz Zemes nav materiāla ar šādām īpašībām.

Bet daži zinātnieki uzskata, ka to var izdarīt, un šī gadsimta laikā tas kļūs par realitāti. Liels Japānas celtniecības uzņēmums solīja to izveidot līdz 2050. gadam gadā. Arī amerikāņu pētnieki, kuri nesen izstrādājuši dimantiem līdzīgu materiālu no nanošķiedrām, uzskata, ka kosmosa lifta kabelis parādīsies pirms gadsimta beigām.

Šādas neticamas konstrukcijas dizaina pamatā būs īpašs kabelis, kas izgatavots no plānām un īpaši spēcīgām oglekļa nanocaurulēm. Šī kabeļa garums būs 96 tūkstoši kilometru.

Saskaņā ar fizikas likumiem centrbēdzes griešanās spēks neļaus šādam kabelim nokrist, izstiepjot to visā garumā. Ja tas izdosies, pacēlājs varēs pārvietoties ar ātrumu 200 km/h, salonā paceļot līdz 30 cilvēkiem. 36 tūkstošu kilometru augstumā, kuru lifts sasniegs pēc nedēļas, paredzēta apstāšanās. Lifts pacels tūristus šajā augstumā, un pētnieki un speciālisti varēs uzkāpt pašā augšā.

Mūsdienu idejas par kosmosa liftu aizsākās 1895. gadā, kad Konstantīns Ciolkovskis iedvesmojās no nesen uzceltā Eifeļa torņa Parīzē un aprēķināja fiziku, lai uzbūvētu ēku, kas sniedzas kosmosā, lai kosmosa kuģi varētu palaist no orbītas bez raķetēm. Artura K. Klārka 1979. gada romānā "Paradīzes strūklakas" galvenais varonis būvē kosmosa liftu ar līdzīgu dizainu kā šodien ieviestajam.

Bet kā to padarīt par realitāti? "Man patīk šīs idejas nežēlība," saka Kevins Fongs, Londonas Universitātes koledžas Augstuma, kosmosa un ekstrēmās medicīnas centra dibinātājs. "Es saprotu, kāpēc cilvēkiem patīk šī ideja, jo, ja jūs varētu lēti un droši nokļūt zemās Zemes orbītā, ļoti drīz iekšējā Saules sistēma būtu jūsu rīcībā."

Drošības problēmas

Klupšanas akmens slēpjas tajā, kā izveidot šādu sistēmu. "Sākumā tas ir jāizveido no materiāla, kas vēl neeksistē, bet ir spēcīgs un elastīgs ar pareizajām masas un blīvuma īpašībām, lai atbalstītu transportēšanu un izturētu neticamus ārējos spēkus," saka Fongs. "Es domāju, ka tas viss prasīs virkni vērienīgāko orbitālo misiju un kosmosa pastaigu zemā un augstā Zemes orbītā mūsu sugu vēsturē."

Viņš piebilst, ka pastāv arī drošības apsvērumi. "Pat ja mēs varētu atrisināt ievērojamās tehniskās grūtības, kas saistītas ar šādas lietas būvniecību, attēls, kas parādās, ir biedējošs attēls ar milzīgu sieru ar caurumiem, ko izveidojis viss kosmosa atkritumu un gruveši virsū."

Pēdējo 12 gadu laikā ir iesniegti trīs detalizēti detalizēti projekti. Pirmajā, ko Breds Edvardss un Ēriks Vestlings publicēja 2003. gada grāmatā Kosmosa lifti, bija paredzēts pārvadāt 20 t smagu kravnesību, ko darbina uz Zemes bāzēti lāzeri, maksājot 150 USD par kilogramu, un kopējās būvniecības izmaksas ir 6 miljardi USD.

Pamatojoties uz šo koncepciju, 2013. gada Starptautiskās Astronautu asociācijas dizains jau pirmos 40 kilometrus izturēja salonu un pēc tam aprīkoja to ar saules paneļiem. Transports saskaņā ar šo plānu maksā 500 USD par kilogramu, un visas konstrukcijas būvniecība izmaksā 13 miljardus USD pirmajam projektam (tad vienmēr ir lētāk).

Šie priekšlikumi ietver pretsvaru Zemes orbītā notverta asteroīda veidā. IAA ziņojumā norādīts, ka šī pozīcija kādu dienu var kļūt iespējama, bet ne tuvākajā nākotnē.

peldošs enkurs

Tā vietā 1900 tonnu smago daļu, kas atbalstītu 6300 tonnu smago saiti, varētu samontēt no kosmosa kuģa un transportlīdzekļiem, kas nogādāja saiti kosmosā. To papildinās arī notvertie satelīti, kas pārstājuši darboties un ir atstāti karājoties orbītā kā kosmosa atkritumi.

Viņi arī ierosināja iztēloties enkuru uz Zemes kā peldošu platformu liela tankkuģa vai lidmašīnas pārvadātāja lielumā netālu no ekvatora, jo tas palielinātu tā kravnesību. Vēlamā vieta ir punkts 1000 kilometrus uz rietumiem no Galapagu salām: viesuļvētras, taifūni un viesuļvētras tur tiek uzskatīti par retām.

Obayashi Corp., viena no piecām Japānas lielākajām būvniecības kompānijām, pagājušajā gadā nāca klajā ar plāniem izveidot vēl izturīgāku kosmosa liftu, kas pārvadātu robotizētus transportlīdzekļus, kas darbināmi ar maglev dzinējiem, piemēram, tiem, ko izmanto ātrgaitas dzelzceļā. Viņi varētu pārvadāt cilvēkus ar nepieciešamo kabeļa stiprumu. Šis dizains izmaksātu aptuveni 100 miljardus dolāru, bet transportēšana izmaksātu 50–100 dolārus par kilogramu.

Lai gan noteikti ir daudz šķēršļu, viens komponents, bez kura mūsdienās nebūtu iespējams uzbūvēt kosmosa liftu, ir pats kabelis, saka Gulbis.

"Materiāla atrašana, no kuras izgatavot kabeli, ir liela tehnoloģiska problēma," viņš saka. – Viss pārējais ir muļķības. Mēs jau to visu varam izdarīt.

Dimanta stieples

Vadošais sāncensis ir kabelis, kas izgatavots no oglekļa nanocaurulēm, kas ir izveidotas laboratorijā ar stiepes izturību 63 gigapaskāli, kas ir 13 reizes spēcīgāka nekā labākajam tēraudam.

Oglekļa nanocauruļu maksimālais garums ir nepārtraukti palielinājies kopš to atklāšanas 1991. gadā. 2013. gadā Ķīnas zinātnieki jau sasniedza pusmetra garumu. IAA ziņojuma autori paredz, ka līdz 2022. gadam tiks izveidots kilometru garš kabelis, kas izgatavots no oglekļa nanocaurulēm, un līdz 2030. gadam tas būs vajadzīgs, lai izveidotu kosmosa liftu.

Tikmēr septembrī tika atklāts jauns pretendents uz kosmosa saiti. Pensilvānijas štata universitātes ķīmijas profesora Džona Buddinga vadītā komanda žurnālā Nature publicēja rakstu, kurā viņi apgalvo, ka ir radījuši īpaši plānas dimanta nanošķiedras, kas var būt stiprākas un stingrākas nekā oglekļa nanocaurules.

Komanda sāka, saspiežot benzolu 200 000 atmosfēru atmosfēras spiedienā. Kad spiediens tika lēnām atbrīvots, atomi atkal samontējās jaunā, ļoti sakārtotā struktūrā, piemēram, tetraedrā.

Šīs formas ir savienotas kopā, veidojot īpaši smalkas nanošķiedras, kas pēc struktūras ir ļoti līdzīgas dimantam. Lai gan pagaidām nav iespējams izmērīt to stiprību tieši to lieluma dēļ, teorētiskie aprēķini liecina, ka šķiedras var būt stiprākas un stingrākas nekā mūsdienās pieejamie stiprākie sintētiskie materiāli.

Riska samazināšana

"Ja mēs varētu iemācīties izgatavot materiālus, kuru pamatā ir dimanta nanošķiedras vai oglekļa nanocaurules, pietiekami ilgi un pietiekami labi, zinātne liecina, ka mēs varētu nekavējoties sākt būvēt kosmosa liftu," saka Buddings.

Bet pat tad, ja kāds no šiem materiāliem izrādījās pietiekami izturīgs, kosmosa lifta atsevišķu elementu montāža un uzstādīšana joprojām ir ļoti problemātisks pasākums. Citas galvassāpes būs drošība, līdzekļu vākšana, konkurējošu interešu apmierināšana utt. Vismaz Gulbis par to neuztraucas.

"Protams, būs nopietnas problēmas, tāpat kā tiem, kas uzbūvēja pirmo transkontinentālo dzelzceļu un Panamas un Suecas kanālus," viņš saka. "Tas prasīs daudz laika un naudas, taču, tāpat kā visiem lielajiem uzņēmumiem, šķēršļi ir jāpārvar tikai vienreiz."

Pat Musks nespēj diskreditēt šo ideju. "Tas acīmredzami nav kaut kas, par ko mēs tagad varam runāt," viņš teica. "Bet, ja kāds varētu mani pārliecināt par pretējo, tas būtu lieliski."

Un daži zinātnieki izsaka šādus piecus iemeslus, kāpēc šāds lifts nekad netiks uzbūvēts:

1. Kabelim nav pietiekami izturīga materiāla

Slodze uz kabeļa var pārsniegt 100 000 kg/m, tāpēc materiālam tā izgatavošanai jābūt īpaši augstai izturībai, lai tas izturētu stiepšanos, un tajā pašā laikā ļoti zemam blīvumam. Kamēr šāda materiāla nav, pat oglekļa nanocaurules, kas šobrīd tiek uzskatītas par spēcīgākajiem un elastīgākajiem materiāliem uz planētas, nav piemērotas.

Diemžēl to ražošanas tehnoloģija tikai sāk attīstīties. Līdz šim ir bijis iespējams iegūt sīkus materiāla gabaliņus: garākā nanocaurule, kas ir izveidota, ir pāris centimetrus gara un vairākus nanometrus plata. Vai no tā kādreiz būs iespējams izveidot pietiekami garu kabeli, joprojām nav zināms.

2. Uzņēmība pret bīstamām vibrācijām

Kabelis būs jutīgs pret neparedzamām saules vēja brāzmām - tā ietekmē tas izlocīsies, un tas negatīvi ietekmēs lifta stabilitāti. Mikromotorus var piestiprināt pie kabeļa kā stabilizatorus, taču šis pasākums radīs papildu grūtības konstrukcijas uzturēšanā. Turklāt tas apgrūtinās īpašu kajīšu, tā saukto “alpīnistu”, pārvietošanos pa kabeli. Kabelis, visticamāk, nonāks rezonansē ar tiem.

3. Koriolisa spēks

Kabelis un "kāpēji" ir nekustīgi attiecībā pret Zemes virsmu. Bet attiecībā pret Zemes centru objekts pārvietosies ar ātrumu 1700 km/h uz virsmas un 10 000 km/h orbītā. Attiecīgi "kāpējiem" ir jāpiešķir šāds ātrums palaišanas laikā. “Alpīnists” paātrinās virzienā, kas ir perpendikulārs kabelim, un tāpēc trosis šūpojas kā svārsts. Tajā pašā laikā rodas spēks, kas mēģina atraut mūsu kabeli no Zemes. Spēks ir apgriezti proporcionāls troses novirzei un tieši proporcionāls kravas pacelšanas ātrumam un tās masai. Tādējādi Koriolisa spēks novērš ātru kravu pacelšanu ģeostacionārajā orbītā.
Jūs varat cīnīties ar Koriolisa spēku, vienkārši palaižot divus “alpīnistus” vienlaikus - no Zemes un no orbītas, bet tad spēks starp abām slodzēm vēl vairāk izstieps kabeli. Vēl viena iespēja ir sāpīgi lēns kāpums pa kāpurķēžu sliedēm.

4. Satelīti un kosmosa atkritumi

Pēdējo 50 gadu laikā cilvēce ir palaidusi kosmosā daudzus objektus – noderīgus un ne tik noderīgus. Vai nu liftu būvētājiem tas viss būs jāatrod un jānoņem (kas nav iespējams, ņemot vērā noderīgo satelītu vai orbitālo teleskopu skaitu), vai arī jānodrošina sistēma, kas aizsargā objektu no sadursmēm. Kabelis teorētiski ir nekustīgs, tāpēc jebkurš ķermenis, kas rotē ap Zemi, agrāk vai vēlāk ar to sadursies. Turklāt sadursmes ātrums būs gandrīz vienāds ar šī korpusa griešanās ātrumu, tā ka kabelim tiks nodarīti lieli bojājumi. Kabelis nevar manevrēt, un tas ir garš, tāpēc sadursmes būs biežas.
Kā ar to rīkoties, vēl nav skaidrs. Zinātnieki runā par orbitālā kosmosa lāzera izveidi, lai sadedzinātu atkritumus, taču tas ir pilnībā ārpus zinātniskās fantastikas jomas.

5. Sociālie un vides riski

Kosmiskais lifts var kļūt par teroristu uzbrukuma mērķi. Veiksmīga nojaukšanas operācija radīs milzīgus postījumus un var pat apglabāt visu projektu, tāpēc vienlaikus ar liftu jums apkārt būs jāizbūvē diennakts aizsardzība.

Vides speciālisti uzskata, ka kabelis, paradoksālā kārtā, var novirzīt zemes asi. Kabelis tiks stingri nostiprināts orbītā, un jebkura tā kustība augšpusē tiks atspoguļota uz Zemes. Starp citu, vai varat iedomāties, kas notiks, ja pēkšņi salūzīs?

Tādējādi šādu projektu uz Zemes ir ļoti grūti īstenot. Tagad labās ziņas: tas darbosies uz Mēness. Satelīta gravitācijas spēks ir daudz mazāks, un atmosfēras praktiski nav. Zemes gravitācijas laukā var izveidot enkuru, un kabelis no Mēness iet cauri Lagranža punktam - tādējādi mēs iegūstam sakaru kanālu starp planētu un tās dabisko pavadoni. Labvēlīgos apstākļos šāds kabelis zemes orbītā varēs nogādāt aptuveni 1000 tonnu kravu dienā. Materiālam, protams, jābūt īpaši izturīgam, taču jums nebūs jāizgudro nekas principiāli jauns. Tiesa, “Mēness” lifta garumam būs jābūt aptuveni 190 000 km efekta dēļ, ko sauc par Gomanova trajektoriju.

avoti