Жизненно-творческая одиссея А. Кларка
Шрифт:
С Юрием Николаевичем Арцутановым писатель лично познакомился в 1982-ом году, во время своего двухдневного посещения Ленинграда. Позднее Кларк напишет:
"...Юрий доказал, что теоретически возможно проложить трос между Землей и спутником, парящим над одним и тем же местом на экваторе, если, конечно, спутник помещен на ГСО, где сегодня находится большинство спутников связи. Таким образом, становится возможным создание космического лифта (или согласно живописной фразе Юрия, "космического фуникулера"), и полезные грузы можно было бы поднимать на ГСО исключительно за счет использования электрической энергии. Ракеты были бы необходимы только на завершающем этапе путешествия. Помимо того, что космический лифт свободен от опасностей, шума и загрязнения окружающей среды, свойственных ракетной технологии, он сделал бы возможным весьма удивительное сокращение
Вместе с тем Кларк признаёт, что пока не существует материал с достаточным запасом прочности, чтобы изготовленный из этого материала трос огромной длины и приличного диаметра - не разрывался бы под действием собственной силы тяжести. И действительно, расчёты произведённые учёными показали, что конический трос переменного диаметра, сделанный из стали, - при диаметре в один сантиметр своего нижнего конца на Земле, на высоте геоцентрической орбиты должен иметь диаметр в несколько сот километров! Поэтому материал троса должен быть совершенно иным - более лёгким, но обладающим высочайшим запасом прочности на разрыв.
Артур Кларк поясняет: "...Когда Юрий написал свою статью, только одно вещество удовлетворяло этим довольно строгим требованиям - кристаллический углерод, более известный как алмаз. К сожалению, алмазы в необходимых количествах, измеряемых мегатоннами, недоступны на открытом рынке, хотя в "2061: Одиссея Три" я дал повод для размышления насчет того, что они могли бы существовать в ядре Юпитера. В "Фонтанах Рая" я предложил более доступный источник - орбитальные фабрики, на которых можно было бы выращивать алмазы в условиях невесомости. Первый "маленький шаг" на пути к космическому лифту был предпринят в августе 1992 года на челноке "Атлантис", когда в ходе эксперимента должен был осуществляться спуск и возвращение полезного груза по тросу длиной 21 километр. К сожалению, разматывающий механизм заело всего через несколько сотен метров. Я был очень польщен, когда команда "Атлантиса" продемонстрировала "Фонтаны Рая" во время орбитальной пресс конференции, и специалист миссии Джеффри Хоффман прислал мне подписанную копию после возвращении на Землю. Второй подобный эксперимент, в феврале 1996 года, был немного более успешным: полезный груз действительно развернули на полное расстояние, но во время подъема кабель порвался из за электрического разряда, вызванного дефектной изоляцией. Возможно, так произошло к лучшему - своеобразный эквивалент плавкого предохранителя...".
Писатель не исключает возможность и таких проблем с космическим тросом: "...Я не могу не напомнить, что некоторые из современников Бена Франклина были убиты, когда попытались повторить его известный и опасный эксперимент с полетом бумажного змея во время грозы. Помимо возможных опасностей, разматывание привязанных полезных грузов с челнока выглядит очень похоже на ловлю рыбы нахлестом: не так легко, как кажется...".
Артур Кларк напоминает также о том, что в 1990-ом году группой химиков из университета Райса в Хьюстоне создана трубчатая третья форма углерода (фуллерена C60), которая имеет гораздо больший предел прочности, чем алмаз. И что доктор Смолли - руководитель научной группы, даже якобы заявил, что С60 сделает возможным строительство космического лифта. Недаром в 1996-ом году этому учёному, в соавторстве с иными его двумя коллегами, была присуждена Нобелевская Премия по химии.
Не менее интересны и такие рассуждения Артура Кларка о земных башнях, с которых могли отправлять грузы на геостационарную орбиту:
"... В конце концов, каждая из Башен была бы эквивалентом небоскреба в десять миллионов этажей, а окружность кольца вокруг геостационарной орбиты будет больше половины расстояния до Луны! Если бы все это было осуществлено, то все человечество могло бы быть размещено в таком объеме пространства многократно...".
Казалось бы, подобные утверждения Артура Кларка можно воспринимать как запоздалое, но чистосердечное признание того, что идея "космического моста" была, есть и будет ещё многие столетия лишь красивой фантастической концепцией, не имеющей ничего общего даже с научно-техническими возможностями 2100-го года. Однако не будем спешить с подобным умозаключением , а лучше обратимся к Интернету и мировым СМИ, с помощью которых можно найти и такую информацию.
***
Оказывается, в последнее время уже разработано несколько реальных проектов космического лифта. Почти все они включают основание (базу), трос (кабель), подъёмники и противовес. В рабочем положении сам трос и является противовесом. Основанием космического лифта является то место на поверхности планеты, где прикреплён трос и начинается подъём груза. Оно может быть как неподвижным, так и подвижным, к примеру, размещённым на океанском судне. Дополнительно к основанию может быть размещена площадка на стратостатах, для уменьшения веса нижней части троса, а также для гашения излишних колебаний по всей длине троса.
Учёные утверждают, что существует несколько основных способов добиться более приемлемой толщины троса на уровне ГСО:
1. Использовать в качестве тросового материала углеродные нанотрубки, которые в во много раз прочнее лучшей стали. Расчёты показывают, что если плотность троса будет равна плотности углеволокна, то при диаметре троса у основания (на поверхности Земли) в один сантиметр, на другом крае космического лифта диаметр троса может быть всего 9 сантиметров! Строительство космического лифта предполагается вести с Земли. Отдельные участки троса будут последовательно подаваться системой "ракета-гарпун" и состыковываться в одну линию.
2. Поднять основание троса над поверхностью Земли. С этой целью предлагаются строительство наземных башен высотой до 100 км (!), что позволит избежать вредного влияния атмосферных процессов в плотных слоях земной атмосферы. В этом случае диаметр троса на высоте башен может достигать диаметра в 1 мм!
3. Сделать основание лифта подвижным. В этом случае, к примеру, движение основания со скоростью 100 м/с даст выигрыш в круговой скорости на 20% и сократит длину кабеля на 20-25%, что облегчит его на 50 и более процентов. Если же "заякорить" кабель на сверхзвуковом самолёте, то выигрыш в массе кабеля уже будет измеряться не процентами, а десятками раз (без учёта потери на сопротивление воздуха).
Вероятнее всего, у многих читателей 2-й и 3-й способы уменьшения диаметра троса вызовут не только большую иронию, но и ощущение того, что авторы подобных предложений являются абсолютными "небожителями", а не современными изобретателями и учёными, способными здраво оценить свои возможности. Впрочем, есть "небожители" и покруче, - предлагающие вообще обходиться без троса из нанотрубок, используя вместо него... силовые линии магнитного поля Земли! Целесообразность именно такого способа аргументируется следующим образом: мол, длинные многостенные углеродные нанотрубки (МНТ) могут вызвать у человеческого организма последствия, аналогичный последствиям от асбестовых волокон. Благодаря своему малому весу и размерам, углеродные нанотрубки легко проникают в дыхательные пути вместе с воздухом. Мелкие частицы и короткие нанотрубки выходят через поры в грудной стенке (диаметр 3-8 мкм), а длинные нанотрубки могут задерживаться в организме и со временем вызвать рак лёгких или иных внутренних органов.
Прочитав подобное, мы - рядовые обыватели, вправе искренне недоумевать: "Это, конечно, хорошо, что проявляется беспокойство о здоровье граждан Земли. Но нас беспокоить и другое - каким же таким образом можно использовать силовые магнитные линии Земли вместо троса из стали и иных суперпрочных материалов?.."
Однако... Несмотря на многочисленные и грандиозные проблемы, которые заложены в концепцию космического лифта, научные коллективы и энтузиасты-одиночки не теряют интерес к идее его создания. С целью активации творческого и коллективного участия в разработке концепции и технологий изготовления космического лифта, в США с 2005-го года стали проводить ежегодные соревнования Space Elevator Games, организованные фондом Spaceward при поддержке NASA. В этих состязаниях существуют две номинации: "лучший трос" и "лучший подъёмник". В состязаниях соревнованиях 2007 года нормативы были следующими: длина троса - 100 м, минимальная скорость - 2 м/с, скорость которой нужно добиться 10 м/с. Лучший результат 2007 года - преодолённое расстояние в 100 м со средней скоростью 1,8 м/с. Общий призовой фонд соревнований Space Elevator Games в 2009 году составлял 4 миллиона долларов. В конкурсе на прочность троса участникам необходимо предоставить двухметровое кольцо из сверхпрочного материала массой не более 2 граммов, которое специальная установка проверяет на разрыв. Для победы в конкурсе прочность троса должна минимум на 50 % превосходить по этому показателю образец, уже имеющийся в распоряжении у NASA. Пока лучший результат принадлежит тросу, выдержавшему нагрузку вплоть до 0,72 тонны.