Ученые приблизились к решению одной из главных технических проблем, которая десятилетиями мешала созданию космического лифта. Международный консорциум космического лифта выбрал поликристаллический графен в качестве перспективного материала для сверхпрочного троса, способного протянуться от поверхности Земли далеко за пределы геостационарной орбиты.
Согласно концепции, общая длина конструкции должна превысить 106 тысяч километров. Один конец троса предполагается закрепить в районе экватора, а второй соединить с противовесом в космосе. За счет вращения Земли система сможет оставаться натянутой и сохранять необходимое положение. Именно трос считается одной из самых сложных частей будущего космического лифта. Материал должен одновременно выдерживать огромные нагрузки, иметь сравнительно небольшую массу и сохранять прочность на протяжении десятков тысяч километров. Обычные металлы и большинство современных композитов для такой задачи не подходят.
Одним из наиболее перспективных вариантов специалисты считают графен — материал на основе углерода, известный своей высокой прочностью при небольшой массе. Особое внимание исследователей привлек поликристаллический графен. Его рассматривают как более реалистичный вариант для создания крупных конструкций по сравнению с идеальными образцами графена, которые сложно производить в необходимых объемах. Если технологические проблемы удастся решить, по тросу смогут передвигаться специальные электромагнитные кабины. Они будут доставлять людей, спутники, оборудование и другие грузы с поверхности Земли на орбиту без традиционного запуска ракеты.
Такой способ транспортировки способен серьезно изменить космическую отрасль. Современные ракеты расходуют огромное количество топлива только для того, чтобы преодолеть земное притяжение и вывести полезную нагрузку на нужную высоту. Космический лифт теоретически позволит отказаться от этого этапа для значительной части грузовых и пассажирских перевозок.
Кабина будет постепенно подниматься вдоль троса, получая энергию от внешней системы. После достижения необходимой высоты груз можно будет перевести на орбиту или отправить дальше. При этом сама конструкция сможет использоваться многократно, тогда как для ракетных запусков требуется значительно более сложная инфраструктура и подготовка.
Идея космического лифта существует уже много лет, однако до практической реализации дело пока не дошло. Главным препятствием оставалось отсутствие материала, который можно было бы изготовить в огромных объемах и который выдержал бы нагрузки на всей длине конструкции.
Даже использование графена не означает, что такой лифт можно начинать строить уже сейчас. Исследователям предстоит решить вопросы промышленного производства материала, соединения отдельных участков троса, защиты конструкции от повреждений и воздействия космической среды. Отдельной проблемой станет безопасность. Трос длиной более 100 тысяч километров должен будет выдерживать колебания, перепады температуры и возможные столкновения с небольшими космическими объектами. Кроме того, инженерам потребуется разработать систему постоянного контроля состояния конструкции и способы ремонта поврежденных участков.
Еще одна задача связана с размещением основания лифта. Его предполагается установить максимально близко к экватору, поскольку именно там вращение Земли позволяет наиболее эффективно реализовать подобную конструкцию. В некоторых проектах рассматривается возможность создания морской платформы, которую при необходимости можно будет перемещать.
Несмотря на огромные технические сложности, интерес к космическому лифту сохраняется. В случае успешной реализации он может стать принципиально новым видом транспорта между Землей и космосом. Вместо отдельных дорогостоящих запусков грузы можно будет регулярно отправлять на орбиту по одной постоянно действующей системе.
Выбор поликристаллического графена пока является лишь одним из этапов на пути к созданию такой конструкции. Однако появление материала с подходящими характеристиками приближает концепцию космического лифта к области инженерных проектов, хотя до строительства полноценной системы по-прежнему может пройти немало времени.
