Космический лифт и наноматериалы

Концепция космического лифта была разработана в 1895 году Константином Циолковским: ученый взглянул на Эйфелеву башню и предположил, что возможно создать конструкцию, которая соединяла бы поверхность Земли с космической станцией на ее орбите, своеобразную «лестницу в небо». 

Благодаря Юрию Арцутанову, идея Циолковского обросла деталями: космический лифт должен представлять собой подъемник, движущийся между основанием лифта на поверхности Земли и неподвижным относительно планеты космическим комплексом на геостационарной орбите по натянутому меж ними тросу. Натяжение троса может быть обеспечено центробежной силой вращения Земного шара, которая также будет давать ускорение поднимающемуся грузу.

Однако, для построения такого подъемника требуется решить ряд инженерно-технических задач.

Во-первых, трос должен обладать большой прочностью на разрыв, небольшим весом и малой растяжимостью. Необходим принципиально новый материал для изготовления троса, так как ни одно из используемых на данный момент веществ и соединений не обладает нужными характеристиками.

Предполагается использование в качестве такого материала углеродные нанотрубки - свернутые в цилиндр графеновые плоскости. Графен – это современный наноматериал, состоящий из атомов углерода, которые соединены между собой в гексагональную решетку, и имеющий толщину в одну молекулу. Помимо нанотрубок из одного слоя графена существуют и многостенные модификации, образованные за счет вложения трубок одну в другую или многократного сворачивания графенового листа.

Возможно также изготовление троса из карбина – еще более прочного наноматериала, представляющего собой углеродную цепочку.

Во-вторых, по расчетам, толщина троса должна быть различна по всей его протяженности: меньше у основания, и максимальной в области середины, на которую приходится большая часть нагрузки.

В третьих, для реализации натяжения за счет центробежной силы, на стороне геостационарной орбиты необходим противовес. Его можно создать двумя способами: привязав за геостационарной орбитой к тросу тяжелый объект или сделать трос значительно длиннее, что даст возможность запускать груз на другие планеты.

И наконец, для регулировки натяжения троса возможно использование подвижного основания, которое также позволить уменьшить толщину троса и его выходящую за геостационарную орбиту длину.

На сегодняшний день разработкой проекта космического лифта и наноматериалов для него занимаются ученые из японской корпорации «Обаяси» и американские исследователи компании «Liftport Group».