Wiele osób zna biblijną historię o tym, jak ludzie postanowili stać się podobni do Boga i postanowili wznieść wieżę do nieba. Pan rozgniewany sprawił, że wszyscy ludzie zaczęli mówić różnymi językami, a budowa została wstrzymana.
Prawda czy nie, trudno powiedzieć, ale po tysiącach lat ludzkość ponownie pomyślała o możliwości zbudowania supermocy. Przecież jeśli uda się zbudować konstrukcję o wysokości kilkudziesięciu tysięcy kilometrów, to koszt transportu ładunku w kosmos będzie mógł obniżyć się prawie tysiąckrotnie! Przestrzeń raz na zawsze przestanie być czymś odległym i nieosiągalnym.
Drogi kosmosie
Po raz pierwszy koncepcja kosmicznej windy została rozważona przez wielkiego rosyjskiego naukowca Konstantyna Ciołkowskiego. Zakładał, że jeśli zbudujesz wieżę o wysokości 40 000 kilometrów, to siła odśrodkowa naszej planety utrzyma całą konstrukcję, nie pozwalając jej spaść.
Na pierwszy rzut oka ten pomysł pachnie manilowizmem na milę, ale pomyślmy logicznie. Obecnie większość wagi rakiet stanowi paliwo, które jest zużywane na pokonanie ziemskiej grawitacji. Oczywiście ma to również wpływ na cenę uruchomienia. Koszt dostarczenia jednego kilograma ładunku na orbitę Ziemi to około 20 000 dolarów.
Więc kiedy krewni przekazują dżem astronautom na ISS, możesz być pewien, że jest to najdroższy przysmak na świecie. Nawet angielska królowa nie może sobie na to pozwolić!
Uruchomienie jednego promu kosztowało NASA od 500 do 700 milionów dolarów. Z powodu problemów w gospodarce amerykańskiej kierownictwo NASA zostało zmuszone do zamknięcia programu promów kosmicznych i outsourcingu funkcji dostarczania ładunków na ISS do prywatnych firm.
Film promocyjny:
Problemy polityczne są dodawane do problemów gospodarczych. Ze względu na spory w kwestii ukraińskiej kraje zachodnie nałożyły na Rosję szereg sankcji i ograniczeń. Niestety, dotknęli też współpracy w astronautyce. NASA otrzymała od rządu USA rozkaz zamrożenia wszystkich wspólnych projektów, z wyjątkiem ISS. W odpowiedzi wicepremier Dmitrij Rogozin powiedział, że Rosja nie jest zainteresowana udziałem w projekcie ISS po 2020 roku i zamierza przejść na inne cele i zadania, takie jak ustanowienie stałej bazy naukowej na Księżycu i załogowy lot na Marsa.
Najprawdopodobniej zrobi to Rosja wraz z Chinami, Indiami i być może Brazylią. Należy zauważyć: Rosja już kończyła prace nad projektem, a zachodnie sankcje po prostu przyspieszyły ten proces.
Mimo tak ambitnych planów wszystko może pozostać na papierze, jeśli nie zostanie opracowany skuteczniejszy i tańszy sposób dostarczania towarów poza atmosferę ziemską. Łącznie na budowę tej samej ISS wydano ponad 100 miliardów dolarów! Aż trudno sobie wyobrazić, ile „zieleni” potrzeba do stworzenia stacji na Księżycu.
Winda kosmiczna może być idealnym rozwiązaniem problemu. Po uruchomieniu windy koszty wysyłki mogą spaść do dwóch dolarów za kilogram. Ale najpierw musisz dokładnie rozwalić głowę, jak go zbudować.
Margines bezpieczeństwa
W 1959 roku inżynier Leningradu Jurij Nikołajewicz Artsutanov opracował pierwszą działającą wersję windy kosmicznej. Ponieważ nie można zbudować windy od dołu do góry ze względu na grawitację naszej planety, zasugerował zrobienie czegoś odwrotnego - budowanie od góry do dołu. Aby to zrobić, specjalny satelita musiał zostać wystrzelony na orbitę geostacjonarną (około 36 000 kilometrów), gdzie musiał zająć pozycję nad pewnym punktem na równiku Ziemi. Następnie zacznij montować kable na satelicie i stopniowo obniżaj je w kierunku powierzchni planety. Sam satelita pełnił też rolę przeciwwagi, nieustannie utrzymując naprężenie kabli.
Opinia publiczna mogła szczegółowo poznać ten pomysł, gdy w 1960 roku Komsomolskaja Prawda opublikowała wywiad z Artsutanowem. Wywiady opublikowały także zachodnie media, po których cały świat przeszedł już „gorączkę windą”. Pisarze science fiction byli szczególnie gorliwi, malując opalizujące obrazy przyszłości, których nieodzownym atrybutem była kosmiczna winda.
Wszyscy eksperci badający możliwość stworzenia windy są zgodni co do tego, że główną przeszkodą w realizacji tego pomysłu jest brak wystarczająco mocnego materiału na kable. Zgodnie z obliczeniami ten hipotetyczny materiał powinien wytrzymać napięcie 120 gigapaskali, tj. ponad 100 000 kilogramów na metr kwadratowy!
Siła stali wynosi około 2 gigapaskali, dla szczególnie mocnych opcji - maksymalnie 5 gigapaskali, dla włókna kwarcowego - nieco powyżej 20. Jest to po prostu potwornie małe. Powstaje odwieczne pytanie: co robić? Rozwijaj nanotechnologię. Nanorurki węglowe mogą stać się najbardziej obiecującymi kandydatami do roli kabla do windy. Według obliczeń ich siła powinna być znacznie większa niż minimum 120 gigapaskali.
W tej chwili najtrwalsza próbka była w stanie wytrzymać obciążenie 52 gigapaskali, ale w większości innych przypadków pękały w zakresie od 30 do 50 gigapaskali. W trakcie długich badań i eksperymentów specjalistom z University of Southern California udało się osiągnąć niespotykany rezultat: ich lampa była w stanie wytrzymać napięcie 98,9 gigapaskali!
Niestety był to jednorazowy sukces, aw przypadku nanorurek węglowych jest jeszcze jeden poważny problem. Nicholas Pugno, naukowiec z Politechniki w Turynie, doszedł do rozczarowującego wniosku. Okazuje się, że nawet z powodu przesunięcia jednego atomu w strukturze rur węglowych, siła pewnego obszaru może gwałtownie spaść o 30%. A to wszystko pomimo faktu, że najdłuższa uzyskana do tej pory próbka nanorurki ma zaledwie dwa centymetry. A jeśli weźmie się pod uwagę fakt, że długość kabla powinna wynosić prawie 40000 kilometrów, zadanie wydaje się po prostu niemożliwe.
Śmieci i burze
Kolejny bardzo poważny problem dotyczy śmieci kosmicznych. Kiedy ludzkość osiadła na orbicie okołoziemskiej, podjęła jedną ze swoich ulubionych czynności - zaśmiecając otaczającą przestrzeń produktami swojej żywotnej aktywności. Na samym początku jakoś nie martwiliśmy się tym specjalnie. „W końcu przestrzeń jest nieskończona! - argumentowaliśmy. - Rzuć kartkę, a ona pójdzie dalej, surfuje po Wszechświecie!”
Wtedy się poddaliśmy. Wszystkie szczątki i szczątki latających pojazdów są skazane na wieczne krążenie wiatru wokół Ziemi, przechwycone przez jej potężne pole grawitacyjne. Nie musisz być inżynierem, aby dowiedzieć się, co się stanie, jeśli jeden z tych odłamków uderzy w kabel. Dlatego tysiące naukowców z całego świata trzęsą się inteligentnymi głowami nad kwestią wyeliminowania bliskiego ziemi składowiska.
Również sytuacja z podstawą windy na powierzchni planety nie jest do końca jasna. Początkowo zamierzano stworzyć stałą bazę na równiku, aby zapewnić synchronizację z satelitą geostacjonarnym. Jednak nie da się wtedy uniknąć szkodliwego wpływu huraganów i innych klęsk żywiołowych na windę.
Wtedy pojawił się pomysł zamocowania bazy na pływającej platformie, która mogłaby wykonywać manewry i „unikać” burz. Ale w tym przypadku operatorzy na orbicie i platformie będą zmuszeni wykonywać wszystkie ruchy z chirurgiczną precyzją i absolutną synchronizacją, w przeciwnym razie cała konstrukcja pójdzie do piekła.
Głowa do góry
Pomimo wszystkich trudności i przeszkód, które stoją na naszej ciernistej drodze do gwiazd, nie powinniśmy zawieszać nosa i rzucać tego, bez wątpienia, wyjątkowego projektu na dalszy plan. Winda kosmiczna nie jest luksusem, ale istotną rzeczą.
Bez tego kolonizacja bliskiej przestrzeni stanie się niezwykle pracochłonna, kosztowna i może zająć wiele lat. Istnieją oczywiście propozycje rozwoju technologii antygrawitacyjnych, ale jest to perspektywa zbyt odległa, a winda będzie potrzebna w ciągu najbliższych 20-30 lat.
Winda jest niezbędna nie tylko do podnoszenia i opuszczania ładunków, ale także jako „mega-zawiesie”. Z jego pomocą można wystrzelić statki kosmiczne w przestrzeń międzyplanetarną bez wydawania ogromnych ilości tak cennego paliwa, które w innym przypadku mogłoby zostać użyte do przyspieszenia statku. Szczególnie interesujący jest pomysł wykorzystania windy do oczyszczenia Ziemi z niebezpiecznych odpadów.
Na przykład wypalone paliwo jądrowe z elektrowni jądrowej można umieścić w zapieczętowanych kapsułkach, a następnie wysłać z bezpośrednim ogniem w kierunku Słońca, dla czego spalenie takiego boogera to bułka z masłem.
Ale, co dziwne, realizacja takiego przedsięwzięcia to raczej nie kwestia ekonomii czy nauki, ale polityki. Musimy zmierzyć się z prawdą - żaden kraj na świecie nie jest w stanie samodzielnie opanować tak imponującego projektu. Współpraca międzynarodowa jest niezbędna.
Przede wszystkim ważny jest udział USA, Unii Europejskiej, Chin, Japonii, Indii, Brazylii i oczywiście Rosji. Zatem cokolwiek można powiedzieć, trzeba będzie usiąść przy stole negocjacyjnym i zapalić fajkę pokoju. Dlatego żyjmy razem, a odniesiemy sukces!
Adilet URAIMOV