Как закинуть груз на орбиту гигантской полиэтиленовой рогаткой и выжить в атмосфере Юпитера.
Дмитрий СажкоАвтор Лайфхакера
Избранное
Орбитальный лифт. Изображение: NASA / Pat RawlingsРакеты — это, конечно, очень здорово и красиво. Не зря же фанаты SpaceX следят за каждым их запуском в прямом эфире. Но у химических двигателей есть проблема — они дороги и неэффективны.Отправить на низкую опорную орбиту — минимальную высоту, где объект может нарезать круги вокруг планеты, — килограмм груза даже на одной из самых дешёвых ракет современности Falcon 9 стоит 2 719 долларов. Это многовато, не находите?Поэтому лучшие умы человечества многие десятилетия бьются над вопросом, как бы избавиться от этих дымящих монстров, поднимающихся на керосиновой тяге, и перейти на что-нибудь более экономное и футуристичное. Один из таких вариантов — космический лифт.Строим станцию на геостационарной орбите, которая будет висеть над одной и той же точкой планеты. Спускаем с неё сверхпрочный трос, натягивающийся под воздействием центробежной силы. И возим грузы по нему вверх-вниз на электроподъёмнике. Правда, неизвестно, существуют ли в природе материалы настолько прочные, чтобы сделать из них подъёмный канат длиной 35 785 км. В теории трос для космического лифта можно сплести из графеновых нанотрубок. Но пока что никому не удалось сделать из углерода канат длиннее 1 метра. Тем не менее орбитальный лифт — пожалуй, один из самых реалистичных космических мегапроектов, перечисленных здесь.
2. Космическая электромагнитная катапульта
Электромагнитная катапульта на Луне. Изображение: Wikimedia CommonsЕщё более впечатляющая идея, призванная упростить запуск объектов на орбиту. Строим на экваторе длиннющую трубу с вакуумом внутри, чтобы свести трение до минимума. Разгоняем космический корабль в ней с помощью электромагнитной силы — по принципу рельсотрона.И он несётся по трубе, пока не наберёт космическую скорость, а потом выскакивает и вылетает в космос по инерции. А там уж стабилизирует орбиту с помощью встроенного коррекционного двигателя небольшого размера.Правда, и тут реальность ставит инженерам палки в колёса. Действительно эффективной будет только очень длинная труба: для достижения низкой опорной орбиты понадобится дорожка протяжённостью как минимум 500 км, а лучше больше. Как, где и из чего такое строить, задачка ещё та.Кроме того, чтобы питать такой электрический разгонщик, понадобится дикое количество энергии — придётся рядышком атомную электростанцию возводить, а то и несколько.И наконец, такая конструкция больше приспособлена для доставки грузов, а не людей. Потому что если выстрелить из 500-километрового рельсотрона снарядом с пассажирами внутри, до космоса содержимое корабля доберётся уже в виде жидкой кашицы. Такая резкая смена агрегатного состояния негативно скажется на здоровье астронавтов. Чтобы отправлять людей в космос, нужно, чтобы электромагнитная катапульта была длиннее — хотя бы 1 000 км. В общем, постройка нетривиальная.
Рейлган, испытываемый армией США. Изображение: U.S. NavyНо несмотря на сложности, плюсов у такой катапульты полно. Во-первых, с её помощью можно избавляться от ядерных отходов — просто кидать их в космос, чтобы летели куда-нибудь подальше и не возвращались. Так ещё в 80-х NASA планировали делать.Во-вторых, пушку можно применять не на Земле, а на Луне — там нет атмосферы, трение отсутствует. Можно добывать на спутнике ценные минералы и бомбить ими нашу планету в малонаселённых местах, а потом просто грузовиками вывозить.И наконец, пушку можно использовать как оружие! Кидаться во врага стальными неуправляемыми болванками на скорости около 8 км/с — очень футуристично и сурово.
3. Колония воздухоплавателей
Проект HAVOC. Изображение: NASAХотели бы вы колонизировать, скажем, Венеру или Юпитер? Марс-то уже всем приелся, да и вообще эта планета скучная: один песок и немного льда. Венера куда интереснее: там на поверхности температура под +465 °C и дожди из серной кислоты. Есть на что посмотреть, пока не растаете.А у Юпитера вообще поверхности нет — под облаками атмосферы газового гиганта скрывается океан металлического водорода температурой от 6 000 до 20 700 °C.Но не переживайте, в NASA обо всём позаботились. Для колонизации на поверхность Венеры и в нижние слои Юпитера никого кидать не понадобится — можно просто поселиться где-нибудь в атмосфере и жить себе спокойно.Проект HAVOC подразумевает постройку на Венере огромного дирижабля, летающего на обычном воздухе. Да, кислород и азот, которые мы вдыхаем, там из-за большей плотности атмосферы будут действовать как водород или гелий у нас на Земле, поднимая аэростат вверх. А получать энергию аппарат сможет от солнечных панелей.Таким манером можно разместиться на высоте около 55 км — там 27 °C и приятный ветерок. Правда, без кислородной маски из кабины дирижабля не выглянешь, потому что люди углекислотой дышать не умеют.Аналогичную конструкцию можно отправить и на Юпитер. Только вот закачать в аэростат гелий или водород не выйдет, потому что гигант из них же и состоит.Но есть другой способ: забирать из атмосферы Юпитера газ и нагревать его, скажем, ядерным реактором. Горячий водород в аэростате будет легче, чем холодный в верхних слоях атмосферы, и можно будет спокойно летать и любоваться облаками и синеватым небом. Да, на большой высоте оно будет таким же, как на Земле. Да ещё и с красивыми перистыми облаками из аммиака.Правда, непонятно, что делать с радиацией от газового гиганта — обшить свинцом дирижабль вряд ли получится. Да и людей с боязнью высоты на эту колонию лучше не брать: представляете, каково это — носиться над огромной планетой и всё время подсознательно ожидать падения?
4. Спутниковая праща
Спутник с тросом, вращаясь вокруг Земли, будет описывать примерно такие движения. Видео: Kurzgesagt — In a Nutshell / YouTubeПроект компании Boeing и Института передовых разработок NASA под названием Orbital Skyhook, или «Небесный крюк», подразумевает довольно любопытный метод заброски грузов на орбиту. Правда, чуточку рискованный.Выводим спутник, который вращается вокруг планеты и вокруг своей оси. Крепим к нему два достаточно длинных каната — скажем, километров по 600, чтобы крутились, уравновешивая друг друга. И получаем нечто вроде огромного колеса обозрения, только с двумя спицами.Когда надо вывести что-то в космос, ждём, пока спутник пролетит над нами и свесит верёвку в атмосферу. На высоте примерно 100 километров подвозим к кончику троса груз на гиперзвуковом самолёте, и его вытягивает на орбиту.Высокая прочность каната, как у космического лифта, не потребуется, поэтому Boeing считают возможным обойтись без графена — подойдут существующие сверхпрочные полиэтилены и термостойкий зилон.Идея неплохая, но есть пара нюансов. Во-первых, спутник-противовес, чтобы не сходить с орбиты, должен быть как минимум в 90 раз больше, чем полезная нагрузка. То есть для выведения 14 тонн массы надо будет сначала собрать на орбите махину массой в 1 300 тонн. Вес той же МКС составляет примерно 440.Во-вторых, чтобы станция вращалась равномерно, не упала на Землю или не улетела куда-нибудь не туда, надо спускать с орбиты ту же массу, что и поднимать. То есть закинули вы груз в 14 тонн — извольте накопать с астероидов те же 14 тонн минералов и спустить их, чтобы компенсировать избыточное вращение.
Лайфхакер
