Космический лифт все еще «на расстоянии 25 лет» от реальности
2024-08-24
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
Описание изображения: Космический лифт, спроектированный японской группой Obayashi.
Описание изображения: Концептуальная карта космического лифта, опубликованная на британском сайте New Scientist.
Наш специальный корреспондент Чэнь Ян
В вышедшем в прошлом году научно-фантастическом фильме «Блуждающая Земля 2» кульминацией первой половины стала ожесточённая драка на космическом лифте. Фактически еще в 2012 году известная японская строительная компания Obayashi Group предложила план строительства космического лифта, который планировалось начать в 2025 году и завершить в 2050 году. Теперь, когда срок приближается, как продвигается проект? Многие зарубежные СМИ взяли интервью у компании и экспертов отрасли и выразили сожаление по поводу того, что космический лифт, похоже, все еще «на 25 лет дальше» от реальности.
Каковы шаги по созданию космического лифта?
Компания Nihon Keizai Shimbun недавно заявила, что после того, как Obayashi Group завершила строительство Токийского небесного дерева высотой 634 метра в 2012 году, она амбициозно предложила план строительства космического лифта, поставив цель начать строительство в 2025 году и завершить его в 2025 году. 2050. Однако на Токийской международной выставке информационных технологий в июне 2024 года Ясухиро Бучида из отдела создания технологий будущего технологического штаба, отвечающего за разработку проекта космического лифта, выступил с речью под названием «Космический лифт Obayashi Group·Space Elevator и его Перспективы» Ши признал, что остается еще масса вопросов, которые необходимо решить, и до начала строительства еще предстоит пройти долгий путь.
По имеющимся данным, самая ранняя идея космического лифта была предложена в 1895 году русским учёным Константином Циолковским, известным как «отец аэрокосмической техники». Вдохновленный Эйфелевой башней в Париже, он задумал построить на земле сверхвысокую башню, которая достигнет геостационарной орбиты, а затем на внутреннем лифте отправится в космическое пространство.
С тех пор идея Циолковского несколько раз менялась, и сейчас идея космического лифта в основном завершена: соединение космической станции с земной поверхностью посредством сверхпрочных конструкционных тросов, которые могут легко транспортировать людей и грузы на Землю и обратно. небо и земля. Детальный план проекта Dalin Group заключается в создании базы «Земной порт» в экваториальном море и соединении космических объектов на разных орбитальных высотах с помощью кабелей, изготовленных из материалов из углеродных нанотрубок. Например, на низкой околоземной орбите высотой около 300 километров устраиваются «ворота вывода низкоорбитальных спутников», с которых могут быть выведены на орбиту «стационарную орбиту»; на геостационарной орбите высотой 36 000 километров «Станция» состоит из жилых блоков, экспериментальных блоков, внекорабельных экспериментальных блоков и т. д., на высоте 96 000 километров имеется противовес для балансировки всей конструкции. Кроме того, экспериментальные установки, такие как «Марсианский гравитационный центр» и «Лунный гравитационный центр», будут созданы в соответствии с гравитационными условиями на разных высотах (гравитация эквивалентна гравитации на Марсе или Луне). По плану Dalin Group, поднимающийся с земли «лифт» со скоростью около 200 километров в час достигнет геостационарной орбиты примерно через неделю.
Группа Далин даже четко предложила конкретный метод строительства: сначала собрать космический корабль для строительства космического лифта на высоте 300 километров, затем перевести космический корабль на геостационарную орбиту, выпустить кабели из углеродных нанотрубок вниз от космического корабля и соединить с землей. Подключите и закрепите, затем установите подъемник на тросы. Лифты доставляют материалы между землей и космосом для строительства космических станций и других объектов. «По оценкам, всего потребуется 510 усиленных кабелей, и на это уйдет около 20 лет», — сказал Ясухиро Бучида.
Самое идеальное средство передвижения между небом и землей
На американском сайте Business Insider говорится, что космический лифт можно назвать «транспортным средством мечты с Земли в космос». В настоящее время самая большая проблема для выхода человека в космос заключается в том, что его стоимость слишком высока. Традиционные ракеты чрезвычайно дороги для отправки людей и материалов в космос. Например, по оценкам НАСА, каждая из четырех лунных миссий «Артемиды» обойдется в 4,1 миллиарда долларов. Даже текущая самая низкая стоимость запуска многоразовой ракеты-носителя Falcon 9 компании SpaceX составляет в среднем 1227 долларов США за фунт (приблизительно 2700 долларов США за килограмм). Это связано с тем, что использование традиционных ракет для выхода в космос требует переноса большого количества топлива, но само топливо очень тяжелое, что, в свою очередь, увеличивает количество топлива, которое необходимо нести, образуя порочный круг. Для космической инфраструктуры, требующей масштабной транспортировки строительных материалов, этот недостаток традиционных ракет просто невыносим. Напротив, космический лифт не требует ни ракет, ни топлива, что почти идеально позволяет избежать этого недостатка. Космические лифты обычно проектируются с использованием электромагнитной технологии для питания лифта, и они могут передавать энергию удаленно с помощью солнечной или микроволновой технологии, устраняя необходимость в топливе.
Согласно отчету, в отчете о проекте космического лифта, выпущенном отделом создания технологий будущего Dalin Group, упоминается, что космический лифт может транспортировать грузы в космос по цене, сниженной до 57 долларов США за фунт. по оценкам других агентств, в 227 долларов США за фунт долларов США, что намного ниже стоимости обычных ракет-носителей. Кроме того, традиционные ракеты ограничены размером обтекателя, а перевозимая полезная нагрузка не может быть слишком большой. У космического лифта в этом плане гораздо меньшие ограничения. При этом лифт работает медленнее ракеты, но позволяет снизить вибрацию, что очень важно для вывода на орбиту чувствительной техники.
Технология производства углеродных нанотрубок все еще незрела
«Нихон Кэйзай Симбун» заявила, что космический лифт раньше застревал на стадии фантастики из-за нехватки легких и прочных материалов, необходимых для изготовления сверхдлинных кабелей, соединяющих землю и космос. Кабели должны быть чрезвычайно прочными, чтобы выдерживать собственный огромный вес и нагрузки, вызванные космическими объектами. Согласно расчетам, характеристики обычных металлических материалов, таких как сталь, далеки от удовлетворения потребностей кабелей космических лифтов. Еще одной проблемой является тепло, выделяемое трением между лифтом и тросами: в космическом вакууме тепло рассеивается с трудом.
Но ситуация изменилась в 1991 году: был открыт легкий и высокопрочный материал из углеродных нанотрубок, и с тех пор космический лифт стал возможным. По имеющимся данным, теоретически прочность углеродных нанотрубок может достигать 200 ГПа, а это означает, что 200 углеродных нанотрубок тоньше волоса могут вытянуть автомобиль. Он сочетает в себе преимущества полимеров и металлов. Его плотность составляет всего 1/6 от стали, но его модуль упругости в 5 раз больше, чем у стали, его прочность на разрыв в 100 раз выше, чем у стали, а его теплопроводность при комнатной температуре также далека. выше, чем у других металлических материалов. Поэтому углеродные нанотрубки также рассматриваются в Dalin Group как идеальный материал для производства сверхвысокопрочных кабелей для космических лифтов.
Однако, согласно плану Обаяши, будущие кабели космического лифта не будут состоять из множества углеродных нанотрубок для повышения прочности, а должны быть изготовлены из одной углеродной нанотрубки длиной 96 000 километров и молекул, соединенных между собой молекулами. На Токийской международной выставке информационных технологий, состоявшейся в июне, ответственное лицо сообщило, что в настоящее время можно производить только менее 1 сантиметра углеродных нанотрубок, отвечающих соответствующим требованиям. Таким образом, в отчете признается, что Dalin Group все еще изучает крупномасштабный процесс изготовления углеродных нанотрубок в качестве материалов для кабеля.
Столкновение с более техническими проблемами
На американском веб-сайте Fun Engineering упоминается, что помимо отсутствия подходящих материалов для кабелей космический лифт также сталкивается с рядом других технических проблем. Например, в космосе становится все больше космического мусора, а угроза космическим кораблям на орбите продолжает возрастать. В настоящее время Международная космическая станция в основном корректирует свою рабочую высоту, чтобы избежать возможных столкновений, но для надстройки космического лифта с массой, намного большей, чем у Международной космической станции, корректировать свою орбиту гораздо сложнее. В то же время кабели космического лифта также сталкиваются с угрозами, связанными с экстремальными погодными условиями, такими как удары космического мусора, сильная космическая радиация и серьезные перепады температур, штормы и удары молний в атмосфере. Четкого плана, как с ними бороться, не существует. вызовы.
Кроме того, чтобы обеспечить синхронизацию космической части космического лифта с наземной, его необходимо построить на экваторе. В настоящее время большинство стран, обладающих соответствующими возможностями аэрокосмического строительства, расположены в северном полушарии. В сочетании с огромными вспомогательными мощностями и ошеломляющим объемом работы космический лифт предъявляет определенные требования к близлежащим условиям транспортировки. Это также является основным фактором, который компания Dalin Group учитывает при выборе морской базы для строительства. Однако на веб-сайте «Fun Project» упоминается, что морской климат сильно меняется, и на него могут повлиять штормы. В то же время связанные с этим проблемы безопасности также более серьезны, и он уязвим для морских террористических атак. Наконец, соответствующие затраты на строительство чрезвычайно высоки, и команда Обаяши оценивает их в более чем 1 триллион иен (приблизительно 6,8 миллиарда долларов США).
Поэтому, хотя канадский физик Стивен Коэн и другие в начале этого столетия оптимистично оценивали, что космический лифт может стать реальностью всего через 20–30 лет, Ясухиро Бучида сейчас признает, что проект требует сотрудничества всех сторон и все еще ищет сотрудничества. партнер. ▲#deepgoodarticleplan#
