Det verkar som om utvecklingen av raketeknologi närmar sig gränsen för dess kapacitet, så att forskare och ingenjörer engagerar sig i utveckling och forskning av nya metoder för att sjösätta gods i låg jordbana och därefter. Bland de mest lovande är idén om en "rymdhiss" som den ryska forskaren Konstantin Tsiolkovsky lade fram 1895. Fram till nyligen trodde man att den nuvarande utvecklingsnivån för teknik inte tillåter implementering, men en grupp amerikanska forskare håller inte med om detta yttrande.
Det föreslagna Tsiolkovsky-projektet av "orbitaltornet" utvecklades på 1960-talet av den sovjetiska ingenjören Yuri Artsutanov. I sina skrifter föreslog han en struktur modifierad i förhållande till den erfarenhet som samlats sedan Tsiolkovskys tid. Det är anmärkningsvärt att Artsutanov publicerade sin artikel "Into Space in an Electric Locomotive" nästan ett år före Yuri Gagarin's flight. I den föreslog han att använda linor fästa till satelliter i geosynkron bana för att leverera last och människor till bana. Således roterar fritt flygande rep (rotovatorer) med jordens hastighet eller annan himmelkropp, vilket säkerställer deras spänning. I detta fall utförs transporter med kablar med betydligt lägre acceleration än med en raketstart. Romanen till den berömda brittiska science fictionförfattaren Arthur Clarke "Fountain of Paradise" ägnas också åt konstruktionen av "rymden hiss".
Teoretiskt kräver ett mycket säkrare, billigare och mer tillförlitligt sätt att utveckla jorden nära jorden för implementering, först och främst produktion av kablar med en styrka på mer än 65 gigapascaler (för jämförelse: hållfastheten hos stål är 1-5 GPa, kiselfibrer är cirka 20 GPa). Även ultrastarka grafenbaserade kolnanorör har ännu inte nått den erforderliga styrkan (trots att längden på befintliga prover vanligtvis inte överstiger flera centimeter). Emellertid visar en artikel som lagts fram för publicering i rymdpolitiken av amerikanska forskare Eubanks och Redley (originalet finns på arXiv.org) att byggandet av en rymdhiss på månen är troligt möjligt med hjälp av polymerer tillgängliga i kommersiell cirkulation idag.
På stramningen
Projektets första fas, som kallas Deep Space Tether Pathfinder (DSTP) av författarna, bör samtidigt bli både en prototyp av en kommersiellt exploaterbar rymdhiss mellan jorden och månen, och ett viktigt verktyg för att forska vår satellit. Rotering av DSTP gör att tillräckligt med prover kan fångas för vetenskaplig forskning i Shackleton Crater, varefter, ungefär hälften av reprotationen, kommer kapseln med proverna att gå till jorden, tack vare accelerationen som gör att du kan välja den optimala returbanan. Enheten, i enkla termer, kommer att fungera som en katapult, så att du kan flytta last från månen till jorden. DSTP kommer att kunna göra en enda försändelse av prover, varefter det kommer att gå in i det yttre rymden - och sig självt kommer att bli föremål för att studera inflytandet från mikrometeoriter på tillståndet av kopplingen och andra faktorer,viktigt för att förstå rymdhissens funktion. DSTP-kabeln blir 5 000 km lång och väger 2228 kg.
Om det lyckas kan nästa steg bygga infrastrukturen för Lunar-Space Elevator (LKL) som är lämplig för att flytta in i månens bana från satellitytan och vidare till jorden. Systemet bör vara en superlång kabel fäst vid månens yta som passerar genom Lagrange-punkten (i vilken vikten fixerad på kabeln kommer att förbli rörlig i förhållande till två himmelkroppar) mellan månen och jorden, ungefär 56 tusen km från månen. LKL kommer att kunna lyfta cirka fem ton berg per år från månen och sänka utrustning med samma kombinerad vikt till månens yta.
n Kampanjvideo:
Tillgängliga medel
Som författarna av artikeln påpekar, för genomförandet av projektet, med tanke på den lägre tyngdkraften på månen, är det möjligt att använda redan befintliga och kommersiellt tillgängliga syntetiska polymerer, såsom ultrahög molekylvikt högdensitetspolyeten (UHMWPE; den används, särskilt, för produktion av kropps rustning, foder av skeppsbyggnadsbjälkar I Ryssland finns det två pilotanläggningar för produktion av sådant material) och polyfenylen-2, 6-bezobioxazol som produceras i Japan (PBO, handelsnamnet Zylon, används särskilt för att förstärka byggstenar av betong).
Foto: nasa
Enligt beräkningar från forskare räcker en flygresa i ett rymduppdrag i NASA Discovery-klassen för att genomföra projektet. Efter leveransen av 58,5 ton Zylon-polymer till Lagrange-punkten kommer ett "lager" av material som är nödvändigt för driften av hissen att utrustas där. Därifrån sänks ett nedstigningsfordon på månens yta, in i Central Gulf, på en kabel, som blir basstationen för att lyfta och sänka last. En motvikt avfyras i öppet utrymme för att hålla systemet i balans; den totala längden på kabeln kommer därmed att nå 278,5 tusen km. Prover av regolit, månjord som väger upp till 100 kg kommer att skickas till den mellanliggande basen vid Lagrange-punkten med en återanvändbar solenergikapsel. Bränsle för ytterligare överföring av prover till Jorden krävs inte, eftersomEfter att ha lossnat från kabeln på ett avstånd av cirka 220,67 tusen km från månen, kommer kapseln att fortsätta röra sig av tröghet och kommer in i jordens atmosfär på cirka 34 timmar med en hastighet av cirka 10,9 km / s. För att uppskatta den möjliga lastvolymen är det tillräckligt att komma ihåg att under alla månens Apollo-uppdrag levererades endast 382 kg regolit till jorden.
Om det lyckas kan den andra LKL byggas på månens bortre sida med en basstation i Lipsky-kraterområdet. Som forskarna påpekar kommer en sådan position bland annat att vara en idealisk plats för radioastronomiforskning, eftersom månens bortre sida är helt isolerad från radiovågor från jorden. Författarna till projektet uppskattar hissarnas livslängd till fem år. Förutom vetenskaplig forskning och hypotetisk användning för gruvdrift, kan månhissar spela en viktig roll i genomförandet av ett bemannat uppdrag till Mars. Enligt en rapport som publicerades hösten 2015 av en internationell forskargrupp från Massachusetts Institute of Technology, Keio University och Jet Propulsion Laboratory of California Institute of Technology,utrymmet för rymdskeppet till Mars kan minskas med 68 procent på grund av användningen av syre i regolit för motorer (41-46 procent av den specifika tyngdkraften). Eubanks och Redley påpekade i sitt arbete att en ytterligare faktor kan vara användningen av LKL-motvikten på fjärrsidan av månen för att påskynda och lansera lastfartyg till Mars omloppsbana för att leverera framtida kolonier på den "röda planeten".
Vladislav Krylov
