Космический лифт ThothX Tower – 20-километровая башня для безракетного запуска грузов в космос

При запуске аппаратов и грузов в космос самой тяжелой задачей является преодоление ими гравитационного притяжения и сопротивления воздуха. Обычно высоты более 50 км достигаются с использованием ракетной техники оснащенной реактивными двигателями, эффективность которых оставляет желать лучшего. На это расходуется много энергии, а сам процесс требует сложных технологических решений, что в итоге выливается в огромные затраты денежных средств.

Канадская компания Thoth Technology Inc., специализирующейся на оказании услуг и создании продуктов для космической отрасли, предложила свое решение проблемы и получила патенты США и Великобритании на создание космического лифта для доставки на околоземную орбиту полезных грузов, средств связи и туристов, а также для проведения астрономических наблюдений и научных исследований.

Одним из первых подобную технологию предложил Артур Кларк в своем романе «Фонтаны Рая» (The Fountains of Paradise) в 1978 году, причем узнал он об этой идее из статьи советского инженера Юрия Арцутанова. Космический «подъемник» английского писателя был сконструирован из кабеля и системы контргрузов. Однако с учетом гравитации и скорости вращения Земли такое решение требует применения троса с минимальной длиной 35 000 километров и противовеса размерами с небольшой астероид. Соорудить систему предполагалось с помощью поднятого в космос или изготовленного на орбите и опущенного на землю кабеля. Однако технологические препятствия, возникающие на этом пути, в частности создание кабеля соответствующей прочности или орбитальное производство аппарата, до сих пор не реализованы, поскольку известные материалы не позволяют изготовить канат такой длины, способный выдержать хотя-бы свой собственный вес.

Читайте также: Audi создаст роботизированный луноход, конкурс колонизации Луны Google Lunar XPRIZE (видео)

Космический лифт канадцев получил название «ThothX Tower» и будет представлять собой 20 километровую башню диаметром около 230 метров, на вершине которой будет расположена как минимум одна платформа для запуска, приземления и дозаправки многоразовых космических аппаратов. 20 километров – это еще совсем не космос, а только атмосфера Земли, однако такая высота существенно облегчит подъем грузов на околоземную орбиту. Инженеры Thoth полагают, что для этих целей возможно использовать ракетоносители, подобные тем, что разрабатывает Space X. Они смогут сообщаться с МКС или другими объектами с верхней палубы «космического эскалатора», причем запуск их будет на порядок безопаснее. Это станет возможным благодаря использованию всего одной ступени ракетных двигателей, а по сложности процесс старта с такой высоты будет напоминать запуск пассажирского реактивного самолета, отмечают в компании.

В Thoth Technology уверяют, что космический лифт-башня позволит сократить затраты на доставку грузов в космос практически на 30%. Такое высокое строение (для сравнения: самое высокое сооружение планеты – 828-метровый небоскреб Бурдж-Халифа в ОАЭ) будет поддерживаться в воздухе за счет входящих в его структуру армированных герметичных модулей, заполненных летучим газом (например, гелием). «Надувной» космический лифт не должен раскачиваться на ветру, однако применение растяжек или других способов стабилизации в этом случае недопустимо. Конструкторы Thoth предложили использовать систему маховиков, которые будут подключены к компрессорам, снабжающим изолированные отсеки легким газом и, в случае изгибов башни, перераспределяющим давление для снижения влияния внешних нагрузок.

Космический «фуникулер» будет доставлять грузы наверх при помощи электрического лифта либо посредством пневмосистемы, использующей нагнетаемое давление для подъема транспортных капсул. В своем патенте авторы также допускают, что для движения лифта возможно применение магнитного поля (что-то наподобие Hyperloop от Илона Маска). Интересно, что часть питания, необходимого для перемещения подъемника, ученые предлагают получать из энергии ветра и разности давлений у основания и топовой платформы ThothX Tower.

Помимо основного предназначения – запуска всевозможных аппаратов с верхней платформы-космодрома, башня будет использоваться для развития космического туризма, с ее сооружением полеты за пределы атмосферы станут значительно дешевле и безопасней. Кроме того, планируется, что она станет хорошей площадкой для научных исследований, а также будет выполнять коммуникативные функции.

Предполагается, что реализация идеи «космического лифта» позволит намного снизить затраты на отправку грузов в околоземное пространство. Строительство космических лифтов будет обходится не дешево, но их операционные расходы будут относительно небольшими, поэтому целесообразнее всего использовать их в течение длительного времени для очень больших объёмов груза. На сегодняшний день рынок доставки грузов на орбиту может быть недостаточно велик, чтобы оправдать строительство лифта, но резкое уменьшение цены должно привести к увеличению спроса. Таким же путем со временем оправдывает себя другая транспортная инфраструктура — железные дороги и шоссе.

На сегодняшний день нет однозначного ответа на вопрос, вернёт ли космический лифт вложенные в него средства или лучше будет потратиться на дальнейшее развитие ракетной техники.

Стоит отметить, что в 2012 году японская строительная корпорация с красивым названием «Обаяши» (Obayashi) объявила о планах реализации подобного проекта. К 2050 году ее инженеры рассчитывают создать космический лифт, основу конструкции которого будут составлять углеродные нанотрубки.

Видео: Концепт космического лифта от японской компании Obayashi