Спецпроекты

Космический лифт: обречен и опасен

Наука
Только недавно были начаты первые эксперименты и развернуты коммерческие программы по разработке космического лифта, а некоторые ученые уже предсказывают его быструю катастрофу. Согласно оценкам ряда специалистов, нанотрубочный канат может не выдержать нагрузки, несмотря на высокую расчетную прочность. Существует несколько концепций построения космического лифта. В некоторых из них предлагается свободный конец ленты присоединять к астероиду. Этим решается проблема противовеса и добыча с астероида полезных ископаемых. В других проектах предлагается протянуть кабель толщиной от 10 до 30 м в диаметре. По мнению специалистов из LiftPort, этот вариант реализовать практически невозможно.

Споры вокруг проекта

Несмотря на предварительные расчеты, проделанные специалистами, доктор Никола Пуньо (Nicola Pugno) из политехнического института Турина (Италия) считает, что построить достаточно прочную ленту для передвижения космического лифта на основе нанотрубок невозможно. Свои доводы исследователь изложил в очередном выпуске журнала Nature.

Как утверждает д-р Пуньо, дефекты атомной структуры нанотрубок и многочисленные микрометеориты могут снизить жесткость всей ленты длиной 100 тыс. км почти на 70%, а это означает полную катастрофу для всего сооружения.

Действительно, лабораторные тесты показали, что нанотрубки сами по себе выдерживают до 100 гигапаскалей нагрузки — это беспрецедентное значение для материала, созданного человеком. Для нормального функционирования космического лифта будет достаточно троса-ленты с прочностью 62 гигапаскалей.

Однако, если в нанотрубочном волокне, составляющем трос, будет содержаться атомарный дефект — например, в нанотрубке будет отсутствовать хотя бы один атом углерода, — это снизит прочность всего троса уже на 30%. Такие дефекты в наноструктурах не редкость — как показывают исследования, на один микрон длины нанотрубки приходится один дефект. Это значит, что налицо непредусмотренное снижение прочности ленты, которое приведет к катастрофе.

С помощью математической модели, разработанной самим д-ром Пуньо, ученый показал, что прочность готовой ленты с учетом всех видов дефектов будет около 30 гигапаскалей. Итальянский ученый считает, что даже если удастся синтезировать безупречные нанотрубки, то вероятность того, что они будут повреждены при эксплуатации троса микрометеоритами, все же довольно высока.

Поэтому, на вопрос, будет ли создан космический лифт с использованием современных технологий, д-р Пуньо однозначно ответил: «Это невозможно».

Другого мнения придерживается д-р Эдвардс — руководитель проекта по созданию космического лифта. Да, пока еще не созданы тросы с необходимой жесткостью, но первые лабораторные образцы дают основания надеяться, что в будущем можно будет синтезировать цельный трос нужной длины. Также недавние исследования пучков нанотрубок показали, что их суммарная жесткость много выше, чем у одиночных трубок, и дефекты при этом не играют столь значительной роли. Также, аргументирует д-р Эдвардс, д-р Пуньо не учитывал конструкцию троса, а делал расчет исходя из цельного композита, что неверно. Так, сплетенные специальным образом волокна нанотрубок повышают прочность троса в несколько раз.

В заключение руководитель программы отметил, что результаты, полученные д-ром Пуньо, — не новость. Специалисты уже достаточно давно знают о всех дефектах нанотрубок, и расчеты NASA4 учитывают и это неприятное обстоятельство.

#gallery#
Кто прав — итальянский ученый или руководитель программы NASA4, — сегодня наверняка сказать нельзя. Ясно одно: следующие несколько лет окончательно положат конец спорам о возможности постройки космического лифта. И это связано, в первую очередь, с усилением исследовательской работы во всем мире в области свойств нанотрубок и композитов на их основе.


Компания месяца

Мы все больше средств направляем на цифровизацию процессов

Алла Антонова

врио ИТ-директора X5 Retail Group

Стратегия месяца

Зачем государство ввязалось в гонку технологических вооружений

Михаил Замыцкий

директор по развитию «Ситилинк»