Юный техник, 2015 № 03

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ Как обжиться в космосе?

«…Поскольку вес груза, несомый ракетой, ничтожен в сравнении с ее собственным весом, всякую мысль о космических полетах следует считать утопией. В настоящее время нет никаких путей к достижению необходимых высоких скоростей. И вероятно, никогда не удастся забросить груз, не говоря уже о человеке, за пределы земного тяготения».

Это цитата из немецкого учебника начала XX века. Успехи современной космонавтики могут служить неплохим доказательством того, что наши предшественники заблуждались, но не так уж сильно: «вес груза, несомый ракетой, ничтожен в сравнении с ее собственным весом».

Потому ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН (ИНАСАН) Александр Багров с коллегами предложили недавно очередной проект устройства, экономически более выгодного, чем ракета для доставки грузов и людей за пределы земной атмосферы, — космического лифта.

Если помните, идея создания такого сооружения будоражит умы ученых и научных фантастов уже сотню лет, начиная с К. Э. Циолковского. Однако то, о чем говорили на состоявшейся недавно конференции «Циолковские чтения» в Калуге ученые, заслуживает внимания.

Один из вариантов космического лифта.

Расчеты показывают: чтобы вывезти 1 кг груза в космос, требуется несколько сотен килограммов ракетного топлива. В итоге полет одного космонавта стоит порядка 20 млн. долларов.

Между тем у человечества есть еще один способ освоения космоса — безракетные технологии. Одним из пионеров в этой области еще в 60-е годы XX века стал ленинградский инженер Юрий Арцутанов. Он предложил соединить тросом Землю с геостационарным спутником. Такой спутник постоянно висит над одной точкой экватора и вращается вместе с Землей. А стало быть, между ним и основанием на планете вполне можно натянуть трос и пустить по нему кабину лифта.

После Арцутанова на свет появились сразу несколько подобных проектов, один из которых описан в научно-фантастическом романе Артура Кларка «Фонтаны рая». Причем некоторые ученые предложили протянуть трос даже до Луны.

Ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН Александр Багров, а также его единомышленники и соавторы Владислав Леонов и Андрей Багров тоже предлагают соединить лифтом Луну и Землю. Только их технологическая модель отличается от предшествующих разработок. Один конец троса теоретики предлагают закрепить на Луне. Второй же не доводить до поверхности Земли, а оставить на расстоянии 50 км от нее.

«Оставаясь в стратосфере, кабина такого лифта не будет подвержена ветровым нагрузкам, — указывают авторы. — Если нам нужно что-то доставить на Луну, мы отправляем к висящей в стратосфере кабине лифта суборбитальный самолет. Он стыкуется с кабиной, контейнеры с грузом переправляются в нее и затем отправляются дальше»…

Технологически разработчики предлагают изготовить трос для лифта из углеродных нанотрубок длиной в 400 тыс. км. Над его созданием, конечно, придется еще потрудиться, поскольку пока ученые могут «выращивать» лишь 2-см нанотрубки. Однако в Японии идут интенсивные опыты по выращиванию куда более длинных нанотрубок путем скрепления их между собой.

Чтобы скорость лифта была достаточно высокой (иначе продолжительность перемещения грузов с Земли на Луну составит тысячи часов), ученые предлагают использовать сверхпроводники. То есть заставить кабину двигаться магнитными силами без трения о трос. В таком случае лифт, разгоняясь и тормозя с «комфортным» ускорением Big, может достичь в середине пути скорости 60 км/с, и путь до Луны займет всего 3,5 часа.

При помощи лунного лифта можно будет, по мнению авторов, успешно запускать космические капсулы и к другим планетам Солнечной системы, и даже за ее пределы. При этом, как показывают расчеты, ускорения составят порядка 2–2,5 g, что намного меньше, чем испытывают космонавты и летчики-перехватчики сегодня.

Доставляемые на Землю с Луны «посылки» можно будет просто сбрасывать с парашютом после отсоединения от нижнего конца троса. В НПО имени С. А. Лавочкина уже разработан надувной парашют, который обеспечит плавный спуск на поверхность.

За сутки космический лифт сможет делать несколько рейсов, доставляя в сумме 15–20 т груза. При необходимости можно сделать лифтовую систему с большей грузоподъемностью, а также подвесить к Луне десяток и даже сотню таких лифтов.

Кстати, для загрузки лифта можно будет обойтись и без помощи авиации, если использовать идею американского фантаста Нила Стивенсона, который вместе с инженером-строителем Китом Хьельмстадом из Университета штата Аризона (США) предлагает возвести стальную башню высотой до стратосферы. Предварительное моделирование показало, что башня выдержит свой вес, но пока непонятно, как она справится с ветрами.

Итак, предположим, задача доставки людей и грузов на Луну решена. Значит, можно организовать там постоянную базу. Где ее разместить? По мнению Робера Вагнера, автора статьи в журнале Icarus, комфортнее всего людям будет в… пещерах.

Помимо множества кратеров, найденных на поверхности Луны, ученые обнаружили более 200 пещер и отверстий, которые в будущем смогут использовать астронавты. По мнению специалистов, пещеры, найденные при помощи японского зонда Kaguya и аппарата LRO, образовались в результате застывания лавы и обрушения лунной коры. Большая часть этих колодцев была обнаружена в больших кратерах, заполненных лавой, сформировавшейся в результате столкновения и затем застывшей.

Отверстия имеют диаметр от 5 до 900 м и могут быть использованы в качестве естественного укрытия от перепадов температур и космического излучения.

Ученые утверждают, что жить в таких пещерах астронавты смогут почти идеально с точки зрения безопасности. Люди будут хорошо защищены многометровым слоем камня и грунта от радиации, микрометеоритов, перепадов температур и пыли.

Причем многие исследователи уверены, что на самом деле на Луне существует намного больше таких колодцев, чем нам известно сегодня. Ведь LRO сделал снимки лишь 40 % лунной поверхности.

На Луне обнаружено немало загадочных дыр — входов в подлунные пещеры.

Луна, как уже говорилось, может послужить и пересадочным пунктом, с которого путешественники будут отправляться дальше, к другим планетам Солнечной системы. Причем путешествовать опять-таки лучше не на ракетах. Гораздо практичнее и комфортабельнее для таких путешествий приспособить астероиды, которых множество в Солнечной системе.

На один из таких астероидов высаживается десант роботов, который, во-первых, переводит небесное тело на нужную нам орбиту, а во-вторых, делает в астероиде полости, которые затем будут превращены в помещения для экипажа. Здесь же, в пещерах по соседству, будут размещены энергетические станции (например, ядерные реакторы), научные лаборатории, оранжереи и фермы.

Причем сырье для тех или иных потребностей можно будет брать на том же астероиде. Ведь, судя по некоторым данным, какие-то из них представляют собой просто кладезь полезных ископаемых. Далее, по мере накопления опыта, речь может идти не только о создании своего рода космических станций на астероидах. Если взять в качестве основы крупный планетоид или даже Луну, то можно будет создавать своего рода космические филиалы Земли, где смогут жить и работать тысячи человек — население целого города.

Астероиды могут стать основой космических жилищ.

Работы по строительству таких филиалов развернутся между Марсом и Юпитером. Именно здесь в нашей планетной системе зияет «пробел». Там, где должна была бы находиться какая-нибудь крупная планета, вращается груда обломков-планетоидов. По расчетам планетолога Д. Кола, они-то и смогут послужить материалом для сооружения «второй Земли».

Интересно, что подготовку специалистов для подобного инопланетного строительства можно начинать хоть завтра, не откладывая в долгий ящик. Дело в том, что ныне планируется освоение шельфа за Полярным кругом, в самых суровых природных условиях. Причем некоторые специалисты предлагают добывать нефть и газ не с надводных, а с подводных платформ, которые будут располагаться на морском дне или даже под ним.

Здесь пройдут обкатку те технологии, которые затем пригодятся в дальнем космосе. Смогут пройти тренировку и будущие обитатели земных филиалов. И только когда люди, механизмы и устройства пройдут жесткие испытания, можно будет начать сооружение настоящей «второй Земли»,

Целый рой космических городов возникнет там, где мчатся сквозь космическое пространство сонмы планетоидов. Каждый такой город снабжен воздухом и водой, очищаемой и регенерируемой. На внутренней поверхности полой сферы благодаря вращению создается искусственная тяжесть — своеобразное притяжение. И это позволит воспроизвести земной ландшафт — с деревьями, дорогами, лугами и даже холмами.

Люди смогут жить в привычных домах. Здесь же и больницы, школы, гидропонические «поля» для выращивания растений… Все это необходимо для того, чтобы космос действительно стал для людей родным домом.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ