Наша планета - Земля
  • Фото:
  • Александр Андреев

Искусственное кольцо вокруг Земли: российский инженер предложил концепцию космического обруча, который сделает космос дешевле и доступнее

Инженер считает, что его разработка значительно удешевит отправку грузов на орбиту, откроет дорогу в ближний космос широким слоям населения и станет первым шагом на пути колонизации Солнечной системы.

Специалист Александр Андреев предложил модернизированную концепцию “космического лифта” — сооружения для доставки грузов в космос по специальному тросу. Суть ее заключается в том, чтобы на низкой орбите, над экватором планеты (здесь сила тяжести меньше, чем на полюсах) создать глобальную орбитальную станцию с неподвижным относительно поверхности Земли корпусом.

На станцию, говорит инженер, можно будет поставлять необходимые детали для сборки искусственных спутников и межпланетных кораблей, отправлять роботов-сборщиков или даже космонавтов, а также размещать на внешней стороне корпуса конструкции научные приборы, панели солнечных батарей.

По мнению автора работы, главное преимущество его проекта перед классическим Space Elevator (космическим лифтом) состоит в том, что сегодня уже есть все необходимые технологии, с помощью которых можно реализовать его идею.

“Конечно, масштабы задач, которые стоят при создании этой орбитальной станции, выходят за рамки возможностей любой частной компании и даже за рамки возможностей какой-либо из стран. Тем не менее, теоретически этот проект может быть реализован уже сейчас усилиями человечества в целом”, — считает Александр Андреев.

Что из себя представляет орбитальная станция?

Глобальная орбитальная станция, или Space Hoop, Александра Андреева будет состоять из несущего корпуса, выполненного в виде кольца и опоясывающего планету по экватору. Внутри корпуса будет находиться кольцевой тоннель в центре которого расположится массивный сердечник (специальный стержень).

На стенках тоннеля будет закреплена система магнитов, создающая внутри сооружения поле, которое сможет удерживать сердечник на весу, не давая ему соприкасаться со стенкой. Также вдоль корпуса будут крепиться специальные электромагниты для разгона стержня. За счет этих магнитов сердечник будет вращаться, и когда скорость вращения достигнет более 7 000 м/с, он как бы «зависнет» внутри тоннеля, удерживаемый в пространстве центробежной силой.

Затем скорость сердечника нужно будет постепенно увеличить до первой космической (7900 м/с), говорит инженер, что создаст подъемную силу, действующую на всю конструкцию Space Hoop. Подъемная сила уравновесит силу тяжести корпуса, и станция начнет «взлетать».

Космический обруч SpaceHoop

Фото: Алексей Хромов/ Космический обруч в представлении Александра Андреева

Корпус и сердечник станции должны будут иметь возможность увеличивать собственную длину в небольших пределах, не “напрягая” при этом конструкцию. Это необходимо для выхода станции в космос. Поскольку существует разница давлений снаружи и внутри станции (в туннелях Space Hoop атмосфера будет разрежена), материалы не смогут расширяться самостоятельно, поэтому инженер предлагает установить на конструкции специальную гидравлическую систему, которая будет “насильственно” раздвигать корпус.

По замыслу, космический обруч должен располагаться над экватором планеты на высоте от 120 до 130 км от поверхности Земли. Такое расстояние уже является космосом. Эта высота находится ниже орбит всех искусственных спутников Земли, следовательно, позволяет избежать столкновения с ними. Кроме того, из-за наличия минимального давления атмосферы эта зона свободна от космического мусора.

«Высота 120-130 км позволяет защитить конструкцию Space Hoop от потоков ионов магнитосферой Земли, но не позволяет защитить от ультрафиолетового излучения, так как озоновый слой атмосферы далеко внизу, и это необходимо будет учитывать, например, при организации постоянных поселений на станции»

Удерживать конструкцию на заданной высоте Александр Андреев предлагает кевларовыми тросами, которые, по мнению инженера, достаточно прочны для этого. Сегодня такие тросы используются в автомобильных лебедках.

«Когда сердечник наберет необходимую скорость, достаточную чтобы генерируемая им подъемная сила компенсировала силу тяжести всей конструкции, Space Hoop перестанет оказывать давление на удерживающие опоры, которые будут использоваться при строительстве станции. К этому времени на корпусе должны быть закреплены фиксирующие канаты. Дальше сердечник разгонится еще больше, и обруч начнет вертикально подниматься, удерживать на опорах станцию придется креплениями. При определенной подъемной силе всю конструкцию одновременно нужно будет снять с креплений и удерживать дальше исключительно на тросах»

После вывода станции на необходимую высоту (120-130 км), ее можно будет начать эксплуатировать. Предполагается, что с корпуса обруча будут спущены кевларовые канаты и по ним можно будет доставлять необходимый груз, правда, по расчетам инженера, грузоподъемность конструкции не безгранична, она определяется скоростью вращения сердечника и соотношением массы сердечника и корпуса со всем доставленным туда грузом. Скорость стержня постепенно можно наращивать, таким образом, увеличивая грузоподъемность Space Hoop.

Где и как планируется собирать Space Hoop?

Собирать космический обруч Александр Андреев предлагает на территории континентов и островов, через которые проходит линия экватора. Так как корпус станции будет опоясывать планету, его длина должна быть равной длине экватора — 40075 км.

“Конечно, сделать сплошную станцию, выдержав на всем протяжении радиус кривизны равным радиусу Земли, не получится. Но, считаю, отклонения допустимы. Важно, чтобы эти отклонения были сведены к минимуму. Например, зону строительства Space Hoop можно расположить приблизительно на широте 1° в северном полушарии. Принципиально при этом ничего не меняется, зато это даст огромные топологические выгоды. Через горный массив Анды строительство пройдет по менее высоким точкам. Устье реки Амазонка в Бразилии и озеро Виктория в Уганде останутся южнее”

Автор концепции Space Hoop Александр Андреев

Фото: из личного архива Александра Андреева/ Автор концепции Space Hoop

Создавать Space Hoop, говорит инженер, придется на некоторой высоте над поверхностью на опорах, чтобы не мешать транспортным средствам, различным коммуникациям, а также дикой фауне пересекать экватор.

“На воде легче всего выдержать требуемую кривизну поверхности. На мелководье, на дно можно установить опоры, то же самое можно делать при пересечении с озерами. Там, где глубина более 150-200 метров, собирать конструкцию лучше всего будет на поверхности, на плавучих опорах, а после сборки опускать корпус станции на глубину 15-20 метров и на этой глубине обеспечить ей стабильную плавучесть. Тем самым удастся избежать сложностей с выдерживанием линии экватора и наибольшей возможной кривизны во время непогоды”

Некоторые сложности

Серьезный недостаток Space Hoop в сравнении с Space Elevator, — это то, что высота космического обруча Александра Андреева не позволит летательным аппаратам, стартующим с “площадки” станции достичь первой космической скорости и, следовательно, выйти на орбиту вокруг Земли. Для того, чтобы покинуть гравитационное поле планеты с Space Hoop, кораблю нужно дополнительно набрать чуть более 10 000 м/с (с космического лифта потребуется всего 1275 м/с, так как Space Elevator будет находится на высоте значительно большей, чем Space Hoop).

“Для запуска межпланетных аппаратов, можно будет построить ускоритель на электромагнитах вдоль всего корпуса Space Hoop. Тогда появится возможность разгона аппаратов до нужной скорости, используя электроэнергию, а не химическое топливо, что, несомненно, экономичнее. Но это уже отдельный инженерный проект”

Александр Андреев считает, что его космический обруч способен обеспечить транспортировку грузов в ближний космос без использования ракет на химическом топливе. Экономическая эффективность такого способа доставки грузов на околоземную орбиту во много раз превышает традиционную, кроме того, является экологически чистой. Инженер полагает, что Space Hoop подтолкнет к развитию дешевого космического туризма и может стать первым и самым важной шагом на пути колонизации Солнечной системы.

Космический лифт

О проекте космического лифта мир услышал в 1960 году. Одним из первых эту идею озвучил русский инженер Юрий Арцутанов в своей статье «В космос на электровозе», и в последующем ей заинтересовались многие страны мира.

Предполагалась, что создание такого устройства как Space Elevator сделает космические полеты более дешевыми и эффективными. Однако, до сих пор эта идея остается нереализованной.

Суть проекта космического лифта заключается в выводе на ГСО (геостационарную орбиту) спутника с очень прочным, легким и длинным тросом. Трос спускается к поверхности Земли, а в противоположную сторону «выдвигается» противовес, это необходимо для сохранения центра масс на уровне ГСО. При достижении тросом поверхности, он фиксируется. В этой точке и будет построена станция по отправки грузов в космос.

Однако, на сегодняшний день нет такого материала, который смог бы удерживать массивный груз на высоте около 40 000 км (предполагается, что космические лифты должны будут работать на ГСО, кроме того, станция Space Elevator должна быть несколько выше, для обеспечения небольшого натяжения троса).

Над созданием высокопрочных тросов работает японская компания Obayashi. В качестве материала специалисты предлагают использовать углеродные нанотрубки, которые в десятки раз прочнее стали. Проблема заключается в том, что в настоящее время длина таких нанотрубок ограничивается 3 см.

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: Северный маяк

2 комментариев

  1. Рулька

    А потом война за приватизацию сего чуда

  2. Мальвинкль

    Отличная идея, вот только для реализации всему человечеству надо иметь другой уровень сознания, с такими политическими проблемами в мире как сейчас, вряд ли странам удастся объединить усилия для создания такого проекта, не развязав при этом войну за то, у кого будет больше прав на эксплуатацию и тд

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: