Первый шаг к постройке грандиозных «астросооружений» сделал основатель современной космонавтики Константин Эдуардович Циолковский. В 1895 году, вдохновлённый примером недавно построенной Эйфелевой башни в Париже, он высказал идею об «экваториальном помосте».

«В космос — на электровозе»

Эта колоссальная конструкция простиралась бы «до высоты 300 вёрст». По орбитальному помосту мог двигаться поезд «со скоростью 8 вёрст в секунду с тем, чтобы в его вагонах тяжесть уничтожалась центробежной силой». В своём знаменитом произведении «Грёзы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения» калужский мечтатель первым набросал схемы нескольких величественных «астросооружений», среди которых выделялся проект экваториальной башни.
Второй шаг в этом направлении принадлежит выдающемуся современнику Циолковского — Фридриху Артуровичу Цандеру. В 1910 году он предложил схему «лунного лифта». Это циклопическое сооружение могло бы протянуться на 60000 километров с поверхности Луны в сторону Земли до точки равенства земного и лунного притяжения.
Проекты Циолковского и Цандера при их жизни никто не воспринимал всерьёз. Все внимание уделялось чисто ракетной космонавтике, пока инженер из Ленинграда Юрий Николаевич Арцутанов не сделал третий и решающий шаг. В 1960 году он написал статью «В космос — на электровозе», где предложил вполне реалистичную модель космического лифта. Статья была опубликована в популярном воскресном приложении к «Комсомольской правде» и тут же получила большой резонанс среди энтузиастов космонавтики. Однако на Западе идеи Арцутанова были практически неизвестны до тех пор, пока классик научной фантастики Артур Кларк не опубликовал в 1979 году свой роман «Фонтаны рая».

Луна на «космическом поводке»

В своём знаменитом произведении Кларк использовал статью «Небесный крюк» из авторитетного журнала Science от 11 февраля 1966 года. Её представила группа американских океанографов, доказывавших полную нереальность конструкции космического лифта при существующих материалах. Кларк легко обошёл эту трудность, предположив, что через два столетия космической эры на орбитальных заводах начнётся промышленное производство неких мономолекулярных нитей. Эти нити будут напоминать структуру «псевдоодномерных алмазных кристаллов», практически невесомых и «прочнее всего на свете». Сплетённые из этих нитей канаты и должны поддерживать «небесный лифт Кларка».
В процессе десятилетней работы над романом Кларк наткнулся на идею американского инженера-технолога Джерома Пирсона. В 1975 году тот заново открыл идею орбитального лифта и доказал расчётами осуществимость проекта. Пирсон повторил предложение Арцутанова сделать несущие канаты переменного сечения, тончайшие у Земли и максимально массивные — на геостационарной орбите. Кроме того, признавалась необходимость противовеса, который придаст лифту устойчивость. Это может быть либо предложенный Цандером «космический поводок», протянутый в сторону Луны, либо крупный астероид, транспортированный на околоземную орбиту. Подобный «орбитальный лифт» мы и видим в романе фантаста.
Кларк узнал о приоритете Арцутанова в этом вопросе и сразу же признал его. В дальнейшем выдающийся писатель не раз обсуждал с ленинградским инженером технические детали различных астроинженерных сооружений.

Поиск материала

Ещё до обсуждения инженерных аспектов любого масштабного проекта делается его «технико-экономическое обоснование». Оно включает оценку всех рисков, всевозможных затрат и ожидаемой прибыли.
В своём романе Кларк оценил, что «стоимость перевозки одного пассажира не превысит нескольких долларов», а общие расходы на постройку лифта составят «много миллиардов долларов», так что «по самым скромным подсчётам, лифт в сто раз экономичнее любой ракеты».
В 2013 году появился проект американской Инженерной академии транспорта. в нём предлагался своеобразный элеватор из герметичных лифтовых кабинок. Достигнув высоты 40 километров, кабинки должны были отключаться от земного электропитания и переходить на солнечную энергию. Себестоимость транспортировки такой системы составила бы не более 500 долларов за килограмм, а стоимость постройки первых двух таких лифтов — 13 миллиардов долларов. Американские проектировщики планируют использовать новый алмазо-подобный материал на основе нанонитей из структурированного под чудовищным давлением бензола. Это сверхпрочное вещество получила группа исследователей из университета Пенсильвании (США) под руководством профессора химии Джона Бэддинга. Учёные сжали жидкий бензол под давлением, превышающим атмосферное в 200 000 раз, затем медленно понизили его, и оказалось, что атомы бензола перегруппировались, создав высокоупорядоченную структуру из пирамидальных тетраэдров. В результате образовались супертонкие нити, очень напоминающие по структуре алмаз.
В свою очередь японские инженеры оценивают постройку «элеватора» в 100 миллиардов долларов при себестоимости транспортировки килограмма груза не более ста долларов. Они планируют построить свой орбитальный лифт ещё в первой половине текущего столетия. И считают, что самым подходящим материалом для троса будут углеродные нанотрубки, полученные в начале 1990-х годов. Эти цилиндрические структуры с пределом прочности на разрыв в 63 гигапаскаля в 13 раз превышают по прочности конструкционную сталь. Длина подобных нанотрубок постоянно увеличивается, и недавно японские химики довели её до метра. Авторы проекта прогнозируют, что уже в начале 2020-х годов их длина превысит километровый рубеж, а к 2030 году можно будет начинать плетение из нанотрубок канатов для орбитальных лифтов.

Зловещие планы Пентагона

Разумеется, идея орбитального лифта не могла не заинтересовать космических стратегов из Пентагона. Когда в начале нашего века началось подспудное возрождение концепции рейгановских «звёздных войн», NASA совместно с Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило конкурс на разработку многоцелевой тросовой космической системы.
Изначально предполагалось, что канатная транспортная система будет связывать наземные базы противоракетной обороны (ПРО) с орбитальными «звёздами смерти» в виде космических станций, насыщенных лучевым, пучковым и термоядерным оружием.
Подобные планы, хотя и были признаны во многом фантастическими, вызвали негативный общественный резонанс, так что ракетно-космическое командование Пентагона заявило о сворачивании всех научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в данном направлении.
Между тем несколько организаций уже не только получили гранты NASA и DARPA, но и освоили выделенные средства. Необходимо было срочно перестраиваться. И тут пример подала фирма Star Corporation, возглавляемая всё тем же Джеромом Пирсоном. Создатель «космического поводка» обратил внимание на проблему… космического мусора.
Дело в том, что на земной орбите сегодня возникла настоящая свалка. Там скопилось множество неработающих спутников, ступеней ракет и прочих отходов космонавтики. На данный момент на низкой околоземной орбите вращаются тысячи объектов массой более одного килограмма. Вероятность их встречи с действующими спутниками, космическими кораблями и орбитальными станциями постоянно растёт. Подобная ситуация была прекрасно показана в голливудском блокбастере «Гравитация».

Саргассы в космосе

Star Corporation предлагает ликвидировать «лишнее население» земной орбиты с помощью флотилии из двенадцати многоразовых «электродинамических ликвидаторов». Это стокилограммовые роботы на электродинамической тяге с питанием от солнечных батарей. Где-то за семь лет работы они должны собрать все крупные «фрагменты космического мусора и отправить их на дно Тихого океана. Как варианты рассматриваются сгорание космической свалки в верхних слоях атмосферы и переработка для строительства самого орбитального лифта.
Несмотря на вполне мирный характер планов Star Corporation, конспирологи утверждают, что под видом «небесного лифта» Пирсон и NASA хотят создать грандиозную систему контроля и уничтожения чужих спутников. В первую очередь это, конечно, будут российские и китайские аппараты.
Чтобы избежать международного скандала, Пирсон всячески отвергает обвинения в попытках построить систему для несанкционированного уничтожения чужого оборудования. Так, он предлагает не уничтожать космический мусор, а создать своеобразные «саргассы в космосе». Для этого «электродинамические ликвидаторы» соберут всю орбитальную свалку в одном месте и опутают её колоссальной сетью. Возможно, что эта «авоська» со спутниками и ракетами будет сплетена из тех же самых сверхпрочных нитей, что и канаты орбитального лифта.
Вдохновлённый примерами создания экваториальных морских ракетодромов, Пирсон предлагает создать для орбитального лифта несколько плавучих якорей. На этот раз в ход пойдёт земной металлолом в виде списанных авианосцев, линкоров и танкеров. На них будут крепиться тросы, уходящие на орбиту, а сами плавучие якоря-платформы будут дрейфовать в экваториальной зоне. Пирсон даже нашёл оптимальный район в тысяче километров на запад от Галапагосских островов. Там сравнительно редки штормы, торнадо и тайфуны.
Состоится ли проект космического лифта хотя бы в первой половине текущего века? Прогнозы тут разные, и решающими могут стать совсем неожиданные факторы. Например, использование орбитальной тросовой системы для перекачки колоссальной энергии, возникающей за счёт разности потенциалов между ионосферой и земной поверхностью.Автор: О.Файг
Источник: "Тайны ХХ века" №51, 2019 г.