Космический лифт

Космический лифт будет построен через 50 лет после того, как над этой идеей перестанут смеяться

— Артур Кларк.

xxx: Построить космический лифт не вопрос, главное – как сделать так, чтобы в нем инопланетяне не ссали.
yyy: Посадить туда космическую вахтершу)
zzz: Мне всегда было интересно, как проекты космического лифта до Луны обходят проблему вращения этой Луны вокруг Земли?

— С Баша

Космический лифт — это, наряду с пусковыми петлями, очень большими пушками, антигравитацией и старыми добрыми ракетами — всего лишь способ попасть на орбиту. Идея не сказать чтобы глупая, но для Земли явно неподходящая. Прежде всего потому, что троса, на котором всё это могло бы держаться, попросту не существует. Однако для небесных тел с меньшей силой тяжести это может оказаться очень удачным решением проблемы выхода на орбиту.

Если вкратце, конструкция космического лифта — это пучок тросов (или, если фантазировать дальше, некий их аналог вроде силового луча), вдоль которых ездят кабинки, которые возят какие-то грузы. Причём основное достоинство данной конструкции — в теории — это экономия средств (ибо лифту требуется, по сути, подвести ЛЭП от ближайшей атомной электростанции, и готово) и некоторая надёжность (что, ввиду наличия у нашей планеты атмосферы, мягко говоря, сомнительно). Первой идеей такого плана была сказка «Джек и бобовый стебель», про парнишку, который залез на небо по, собственно, бобовому стеблю. Потом эта идея попала в зубы фантастам, и те начали её грызть, для начала определив условия, при которых этот бобовый стебель не будет падать назад на землю.

Все помнят правило рычага и фразу «дайте мне точку опоры»? В космическом пространстве таковой точкой является геостационарная орбита, которая, к слову говоря, находится на высоте 35 786 км над уровнем моря. Для сравнения — диаметр самой планеты составляет 12 742 километра, а открытый космос официально начинается с сотни. По мнению авторов проекта, если перекинуть этот трос за геостационарную орбиту и повесить там тяжёлый грузик, то центробежная сила должна будет растянуть этот самый трос, и по нему можно будет гонять, как по рельсам. При этом «корни» лифта можно сделать двигающимися, атмосферный центр парусности — уворачивающимся от штормов, и так далее. В общем, Остапа понесло, вплоть до того, что кто-то предложил смонтировать «корень» лифта на высотном сверхзвуковом самолёте. Сама же станция будет находиться на ГСО, так как нам нужно, чтобы она висела неподвижно над одним и тем же участком поверхности круглые сутки и круглый год.

К сожалению, осуществить эту благородную затею известными на данный момент технологиями, включая теоретические на грани фантастики вроде углеродных нанотрубок — не получится, ибо реальность такова, что даже они не добирают т. н. «разрывной длины» (длины, на которой трос обрывается под собственным весом; не зависит от сечения, поскольку и вес, и прочность одинаково растут пропорционально площади такового) - например, стальной трос порвется уже при длине в 25 км. Переменная длина тоже не спасёт, потому что добрать надо не два-три раза, а многие порядки, а поскольку сечение растёт экспоненциально, получается не космический лифт, а скорее комический (ну то есть получается совсем даже не трос, примерно как у героев этого выпуска получилась совсем не ракета). Возможно, физика преподнесёт нам сюрприз вроде сверхпроводимости: какое-нибудь квантовое сверхсцепление, позволяющее делать сверхпрочные нити (это, на сдачу, означает также химическую сверхустойчивость такой нанотрубки. Если её нельзя разорвать механически, к агрессивным условиям её межатомные супер-связи тоже устойчивы). Однако, такие предположения относятся к чистой фантастике (не забывайте только продумывать, какие ещё будут изменения в мире, где возможен такой материал!). Лучше приберегите идею космического лифта для крупных астероидов. Вот там он как раз, во-первых, осуществим, во-вторых — придётся к месту.

Впрочем, авторам научной и не очень фантастики это редко мешает — одни просто плохо знают матчасть, другие же сознательно закрывают глаза на такие трудности, потому что пишут всё-таки про другое. Во многих произведениях в роли троса выступает силовое поле в виде силового луча, обоснованием которого тоже никто не заморачивается. Да и по большому счёту космический лифт нужен только для антуража, так как выглядит футуристично и эффектно. А потому прокатиться на лифте высотой в десятки тысяч километров или сломать его довелось уже очень многим персонажам.

Примеры

Литература

• «Фонтаны Рая» — научно-фантастический роман Артура Кларка, опубликованный в 1979 году. Посвящён в основном сооружению в XXII веке космического лифта, призванного максимально удешевить вывод грузов и пассажиров на орбиту Земли. Получил обе престижнейшие фантастические премии: «Хьюго» (1980) и «Небьюлу» (1979).
• «3001: Последняя одиссея» — научно-фантастический роман Артура Кларка, четвёртая и последняя книга тетралогии «Космическая одиссея».
• Relevation Space (космопанк) — был подвергнут атак террористов, однако, главный герой успел подняться выше места взрыва.
• Сфера Великорасы — орбитальные лифты используются для доставки люксогенового сырья на орбиту Паркиды (благо оная Паркида — относительно небольшая планета)
  • В этом же цикле у инопланетян-чоругов на планете, условно именуемой людьми «Арсенал», воздвигнуты орбитальные лифты.
• «Завтра наступит вечность» Александра Громова — в качестве материала для троса лифта служит инопланетный энерголуч.
• Пратчетт и др., «Наука Плоского мира»: в этой книге маги Незримого Университета в качестве побочного продукта эксперимента случайно создали ущербную Вселенную без магии, богов, космических черепах и прочих важных вещей. На Круглом мире заводится жизнь, которой даже удается несколько раз обзавестись разумом (до первого крупного метеорита). Одной разумной расе все же удается построить космический лифт и свалить с планеты, и этот лифт играет важную роль в сюжете — и сам по себе, и как символ технологий, требующих больших начальных вложений, зато дальше позволяющих выполнять задачу более экономно.
  • А ещё подходит — та бочка на канатах, в которой Ривсвинд с Двацветком спускались за Край Мира.
• В цикле «Звёздный авианосец», над Землёй построено три лифта, как можно ближе к экватору. Сами станции являются крупными космическими поселениями и на одной из них даже располагается штаб космофлота. Наземные станции расположены в Кито (столица Эквадора), на горе Кения и остров Пулау-Лингга (около Сингапура). Станции названы в честь наземных с добавкой «супра», например «СупраКито». Упоминается, что и на Марсе есть три подобных лифта.
• «Шагающая Смерть» Уильяма Кейта. Космический лифт является непременным атрибутом развитой планеты.
• «Война старика» Джона Скальци — подобный лифт является единственным способом попасть в космос для землян. Лифт построен и принадлежит Колониальному союзу. Как замечает один из пассажиров, с точки зрения современной земной физики, этот лифт невозможен, так как трос заканчивается у самой станции, а не продолжается дальше к противовесу, значит имеют место какие-то неизвестные землянам инопланетные технологии, которыми Союз не желает делиться с прародиной. Сам лифт является постоянным напоминанием о техническом превосходстве Союза над Землёй.
• «Повязка на глазах» — орбитальный лифт соединяет центр колонии на планете Атлас с геостационарной Платформой, которая была построена ещё до высадки на планету. Других методов сообщения между планетой и орбитой нет, так как колонии всего 200 лет, и до космической программы ещё очень далеко. Все заняты обживанием этой негостеприимной планеты. В конце книги, главгад детонирует взрывчатку, припрятанную в лифте. Взрыв возле Платформы уничтожает и её. Каторжники и их охрана на орбитальной лаборатории остаются умирать, так как больше некому доставлять им продовольствие и воздух.
• «Долгие сумерки Земли» aka «Теплица» — паутина траверсеров соединяет Землю и Луну (которая успела улететь гааараздо дальше), и по ней эти гиганты активно ползают туда-сюда.
• Семиевие — Колыбель была превращена в опускаемую платформу космического лифта, целый небольшой городок, опускаемый до поверхности и поднимаемый, чтоб быть переставленным на новое место у экватора. Позже, в самом конце свой, более продвинутый вариант запустили Красные.
• Сергей Лукьяненко, «Звезды — холодные игрушки» — получив сверхпрочные нити, земляне раскатали на это губу, но Старшие расы их быстро обломали.

Мультсериалы

• «Майлз с другой планеты» — один из эпизодов происходит как раз на такой станции, разработанной отцом главного героя. Из-за того, что дизайнер внёс в проект несколько собственных штрихов, персонажам пришлось сначала срочно думать, как затормозить мчащуюся к земле кабинку, точнее отправить её в обратном направлении, а затем — как вылавливать из открытого космоса, пока не раскололась. Принципы работы самого лифта, вроде бы, не объясняются, но визуально это, скорее всего, некий энергетический луч.

Аниме и манга

• Gunnm — манга и аниме в жанре киберпанк. Города Йеру и Салем являются противовесами на разных концах лифта, причём Салем висит в воздухе на полом тросе не касаясь поверхности земли. А в середине лифта находится орбитальное кольцо, на противоположном конце которое ещё один такой же лифт. Сам лифт расположен отнюдь не на экваторе, а над… бывшим Канзасом. То есть если бы в этом мире физика работала как надо, всю эту конструкцию порвало бы просто в момент.
  • Орбитальное кольцо полое и по нему непрерывно движется (не касаясь стен, на магнитной левитации) сверхпроводящая жидкость, компенсируя нагрузки. Схема рабочая, но крайне сложная и достаточно уязвимая (а межпланетные войны в сеттинге есть).
• «Gundam 00».
• Armitage: Polymatirx — орбитальные лифты присутствуют как на Земле, так и на Марсе. Финал сиквела «Dual Matrix» происходит как раз на земном космическом лифте.
• «Accel World» (5 том ранобэ).
  • С фитильком, так как это кусок орбитального лифта на околоземной орбите. Из за необходимости добираться до этого лифта обычными ракетами полезность данного девайса крайне сомнительна.
• Легенда о героях Галактики — космический лифт на Феззане
• To aru Majutsu no Index — Endymion no Kiseki — вокруг космического лифта вертится сюжет аниме.
• Biomega — космические лифты много где были, но где ещё герой едет на мотоцикле по внешней поверхности шахты лифта?
  • Только это не шахта, а трос. Нихэй — архитектор по образованию, а потому прекрасно понимает, что даже при фантастически прочных материалах толщина тросу потребуется огромная, потому у него этот трос со стороны походит скорее на башню. Кабинки лифта движутся по специальным путям на внешней поверхности.

Сериалы

• Killjoys — во втором сезоне присутствует натуральный космический лифт находясь в котором герои должны выявить терорриста

Видеоигры

• Civilization IV — здесь космический лифт является одним из чудес света эпохи современности и чем ближе к Экватору город, где его возводят, тем быстрее пройдёт строительство.
  • В «Civilization: Call to Power», он тоже является чудом. Более того, его строительство также создаёт орбитальный город над лифтом и позволяет перемещать юнитов между двумя городами без отрицательного эффекта на окружающую среду.
  • В Sid Meier's Alpha Centauri, это является секретным проектом (по-сути, то же самое чудо света). Позволяет войскам с десантными капсулами высаживаться в любой точке Планеты, а также строить спутники в любой базе, даже без присутствия аэрокосмического комплекса.
• Anno 2205 — здесь постройка космического лифта является одной из целей кампании и открывает доступ к строительным площадкам на Луне.
• Halo — построены на Земле в 24 веке. Многие из них (если не все) были уничтожены войсками Ковенанта.
• Killzone — космический/орбитальный лифт построен на Хеллагане, силами корпорации «Шталь».
• Mega Man X8 — просто Jacob Orbital Elevator.
• Satisfactory — космический лифт наименее правдоподобной, но чертовски эпичной конструкции появляется чуть ли не в самом начале игры и необходим для дальнейшего продвижения. Сам игрок в него не залезет, но будет отправлять огромные партии разнообразных товаров, дабы открывать новые ранги хаба.
• Contra: Hard Corps — в одном из четырёх возможных финалов мы едем к финальному боссу на орбитальном лифте. Пока едем — дерёмся с ещё одним боссом.
• Sonic Colors — этот лифт ведёт в парк развлечений Эггмана, совершенно не вызывающий подозрений.

Настольные игры

• GURPS — в сеттинге Transhuman Space он находится в Кении, а Infinity Worlds в реальности Рейх-5 в Камеруне.
• Warhammer 40k — в огромных количествах на многих планетах-кузнях Империума.

Реальная жизнь

В сентябре 2018 года Япония объявила о начале строительства космического лифта. Так как до этого они уже минимум три раза объявляли о суперпроектах (мегагород в виде гигантской башни, ещё одна на воде и ещё одна под водой), но строить так ничего и не начали, а также ввиду всего, описанного в теле статьи — можно с полной уверенностью сказать, что это просто школьное хвастовство, но в геополитическом масштабе.

• Есть еще один аспект, о котором почему-то забывают: «трос» лифта, протянувшись вплоть до ГСО, фактически «оккупирует» всю экваториальную плоскость. А поскольку орбита любого спутника пересекает ее (не говоря уж о полностью лежащих в ней), а скорости вряд ли получится соответствующим образом подстроить, то рано или поздно может состояться рандеву спутника с тросом. И чем спутник ниже (чем его скорость выше), тем эта встреча вероятнее. Таким образом, построивший этот лифт создает весьма-весьма серьезные проблемы для остальных космических программ.
  • Только если точка крепления троса находится на экваторе — этот вариант гарантированно перекрывает всё орбитальное сообщение в сфере с радиусом троса, рано или поздно столкнутся все. В противном случае, если занята любая из широт, «оккупируется» только одно из сечений «орбитальной сферы», остальные остаются свободными. Можете проверить самостоятельно в любом редакторе трехмерной графики, который умеет вращать объекты в локальной системе координат по трём осям.