Космическая битва империй. От Пенемюнде до Плесецка

Благодаря такой системе доставки грузов станут рентабельными орбитальные заводы для производства уникальных лекарств и специальных материалов, строительство в космическом пространстве солнечных электростанций и туристических гостиниц, бурное развитие космического туризма.

Но пока всё это — далёкие мечты, осуществление которых зависит от того, как пойдут дела со строительством первого космического лифта. Его концептуальный проект в нынешнем виде содержит достаточно подробные конструкторские разработки. Вот как проясняет некоторые технологические подробности сам доктор Эдвардс на своём сайте в Интернете.

Прежде всего ныне он предлагает отказаться от строительства на Земле огромной башни высотой 50 км, как это мыслилось в предыдущих проектах. Сооружение такой Вавилонской башни не только значительно удорожает проект, но и во многом ставит под сомнение его исполнение: ведь ни у кого нет опыта строительства башен, достигающих стратосферы.

Сам Эдвардс предлагает сделать наземной станцией для космического лифта океанскую платформу — наподобие тех, с которых ведут добычу нефти. Её можно построить в Тихом океане, в таком районе, где практически не бывает гроз.

Вместо троса, как уже говорилось, будет использоваться широкая лента из углеродных нанотрубок. Длина ленты — почти 100 тысяч километров (ею можно два с половиной раза обернуть земной шар), ширина — 1 м. Даже при планируемой толщине ленты всего в 2 микрона общая масса, учитывая гигантскую длину этой необычной «дорожки», должна получиться довольно солидной — около 800 тонн. Тем не менее, как показывает расчёт, нанотрубки должны выдержать такую тяжесть.

Перед тем как развернуть сверхтонкую и сверхдлинную ленту Земля—космос, планируется провести тщательные испытания элементов необычного лифта. Сначала нить из углеродных нанотрубок будет проверена в лабораторных условиях. Фрагменты её подвергнутся воздействию атомарного кислорода, перепадов давления, излучения… Затем прототип подъёмника поднимут с помощью воздушного шара на высоту 1000 м. Будут работать лазер, оптическая техника, словом, весь многосложный комплекс. И, наконец, заключительная серия испытаний пройдёт на самой геостационарной орбите.

Сама схема строительства на сегодняшний день выглядит так. Сначала на геостационарную орбиту обычными ракетами будет доставлено около 40 т ленты шириной от 5 до 11,5 см в ширину и толщиной в микроны. Когда она будет развёрнута на всю длину и достигнет поверхности Земли, то сможет удерживать полезные грузы весом до 495 кг.

Далее специальные подъёмники будут подниматься по первоначальной ленте и постепенно расширять её. На каждое восхождение уйдёт от 3 до 4 дней. Через 2,5 года лента будет готова полностью.

Конструкция подъёмника как бы охватывает ленту с двух сторон. Кабину планируется оснастить двумя комплектами роликов или гусениц. Лента будет проходить между ними, обеспечивая плавный подъём или спуск кабины за счёт трения.

Для движения подъёмника по ленте вверх или вниз предполагается использовать электрические двигатели. Энергия будет передаваться с Земли с помощью лазера или микроволнового излучения. Посланный им луч преобразуется в электричество, которое приведёт в действие моторы лифта. Скорость движения кабины составит 200 километров в час.

Все этапы научно-исследовательских работ, проектирования и строительства чётко расписаны. Так, при соответствующем финансировании уже через два года могут быть получены первые образцы сверхпрочной ленты. Её испытания, соответствующие доработки, развёртывание массового производства займут ещё около 3 лет. Строительство отнимет примерно шесть лет. Наконец, ещё 2,5 года уйдёт на расширение ленты длиной в 100000 км. Таким образом, первая сравнительно небольшая гондола с полезным грузом 5 т могла бы подняться в космос где-то в 2017–2020 годах.

Так полагает доктор Эдвардс. Однако многие эксперты не разделяют его оптимизма. Прежде всего непонятно, удастся ли найти в нынешнем мире столь много свободных финансов. Ведь только на сооружение первого лифта требуется около 10 млрд. долларов. А вся программа стоит как минимум вчетверо дороже.

Кроме того, не решены многие принципиальные вопросы. Например, как защитить транспортную ленту от метеоритов и тех обломков, которые в изобилии ныне болтаются на околоземной орбите? Если покрыть её синтетическим материалом или тонкой металлической бронёй, то сразу же её вес многократно увеличится.

Ещё одна трудность — мощные порывы ветра. Метровая по ширине лента имеет высокую парусность. А гарантировать, что в данном районе океана сильных ветров не будет, невозможно. Придётся также подумать и о защите всего сооружения от ударов молний, океанских штормов и т.д.

Наконец, подобное сооружение — лакомый кусок для террористов. Представьте себе, каков будет резонанс, если в океан ухнет кабина космического лифта…

Тем не менее даже скептики признают чрезвычайную перспективность использования тросовых транспортных систем в космонавтике в будущем. Спор идёт лишь о сроках. Так, представитель НАСА Роберт Казанова полагает, что первый космический лифт может появиться лет через 50.

Примерно такие же сроки называет и доктор технических наук, лауреат Государственной премии Георгий Успенский, возглавляющий отделение в Центральном НИИ машиностроения Росавиакосмоса. Он ещё в 1989 году опубликовал подобные же расчёты по перспективным космическим транспортным системам.

Ну а дальше вполне возможно продление этой трассы до Луны. Освоение же Луны, строительство на ней ракетодрома откроет возможность путешествий к дальним окраинам Солнечной системы или даже в иные звёздные системы.

«ВАВИЛОНСКИЕ БАШНИ» XXI ВЕКА. Впрочем, постройка космического лифта — не единственный способ создать более дешёвый способ транспортировки людей и грузов в космос.

По словам эксперта центра НАСА в Кливленде Джеффри Лендиса, традиционный способ доставки грузов с помощью ракет себя уже исчерпал. Пытаясь модернизировать его, специалисты предлагают запускать ракеты не с Земли, а, например, с борта самолёта-носителя, который поднимается на высоту 10–12 км. Таким образом удастся сэкономить по крайней мере одну ступень.

Впрочем, нынешние самолёты позволяют поднять сравнительно небольшие, лёгкие носители, которые, в свою очередь, способны транспортировать на орбиту сравнительно компактные и немассивные грузы. Для выведения на орбиту крупных спутников и модулей орбитальных станций Дж. Лендис и его коллеги предлагают модернизировать… сам космодром.

«Надо оснастить стартовую площадку высокой башней, а ещё лучше — одновременно перенести её на какую-нибудь высокую гору, — говорит Лендис. — Наши расчёты показывают, что старт ракеты с высоты в 15 км позволяет увеличить полезную нагрузку в 1,5 раза, а с 20 км — вдвое…»

Эксперты НАСА полагают, что современные композитные материалы на основе углерода позволят в скором будущем соорудить «Вавилонскую башню» высотой в 25 км. С её вершины полезную нагрузку можно было бы выводить в космос с помощью всего одноступенчатой ракеты, а не трёхступенчатой, как ныне. И если ныне полезная нагрузка составляет примерно 2 процента от стартовой массы всего носителя, то с помощью высотных запусков этот показатель удастся существенно повысить.

Строительство же подобного сооружения в денежном эквиваленте обойдётся примерно во столько же, как и возведение обычного небоскрёба где-нибудь на Манхэттене.

Интересно, что подобную же идею изобретатель из Самары, уже знакомый нам специалист по ракетно-космической техники В.Н. Пикуль предложил ещё в конце 90-х годов прошлого века.

«Особенность моего способа состоит в медленном разгоне особой платформы с ракетой на борту по ширококолейному железнодорожному спуску (точнее, в данном случае — подъёму), — рассказывал он. — По мере возрастания скорости подъём становится всё круче, и наконец ракета стартует практически вертикально, используя мощь собственных двигателей».