Знание - сила, 2007 № 04 (958)

На первый взгляд, совершенно непонятная затея. Зачем соревноваться в изготовлении особой проволоки и в лазаньи по ней? Однако все это кажется загадочным только для нас, людей несведущих. Всему заинтересованному миру было известно, что происходило тогда на аэродроме в Нью-Мексико. Это были вторые состязания на Х-приз по астронавтике, организованные американским космическим агентством НАСА. И это были вполне серьезные состязания — общая сумма призов на них составляла 2,4 миллиона долларов. Первый миллион предназначался группе, которая представит наилучший проект Лунного посадочного устройства, второй миллион должен был поощрить команду, которая представит наилучший проект Лунной вертикальной ракеты, способной вертикально взлетать, зависать над поверхностью Луны в течение, как минимум, 3 минут, а затем садиться не менее чем в 100 метрах от точки старта.

Оба эти соревнования были задуманы, разумеется, в рамках той амбициозной программы создания постоянной космической станции на Луне, которую президент Буш некоторое время назад назвал главной во всей будущей работе НАСА. Третье же соревнование в Лас Кручес — то самое, с проволокой, — стояло несколько особняком, ибо в нем речь шла не о Луне, а о проектах, которые могли бы приблизить НАСА к реализации совершенно иной и, на первый взгляд, абсолютно фантастической идеи — знаменитого «Космического Лифта».

Система Х-премий была учреждена сравнительно недавно. Ее учредил специальный «Фонд Х-премий», который собирает деньги у крупных жертвователей и отдельных частных лиц. Первым таким донором стала семья иранских богачей Ансари, которая пожертвовала 10 миллионов долларов в награду за разработку и реализацию проекта частного космического корабля. Идея этой «Х-премии Ансари» была навеяна премией Ортейг, которую в 1927 году получил Чарльз Линдберг, совершив первый беспосадочный перелет из Америки в Европу. В свое время премия Ортейг и последующие премии такого рода были направлены на поощрение развития авиации, и соответственно семья Ансари, в духе нашего времени, дала деньги для поощрения развития космонавтики. Словно бы рекламируя эту премию, свою семью и заодно и себя, одна из представительниц семейства, Ануше Ансари, стала первой женщиной, купившей себе частный космический полет (который она совершила в сентябре 2006 года на российском корабле «Союз»).

Сегодня «Фонд Х-премий» уже собрал деньги на две следующие премии, одна из которых предназначена для поощрения генетических исследований и будет вручена группе, первой разработавшей ультраскоростной метод расшифровки человеческих геномов, а вторая — группе, которая создаст самую совершенную и экономную автомашину. НАСА, как видим, выделила 2 миллиона для поощрения работ по своей лунной программе, а заодно и еще 400 тысяч — за существенные продвижения в проекте «Космического лифта». На наш взгляд, этот самый дешево оцененный проект — самый интересный. Подумать только — в космос на лифте!

Многие люди, что-то слышавшие об этом проекте, обычно связывают его с именем британского фантаста Артура Кларка — и действительно, Кларк популяризировал эту идею в одном из своих романов («Фонтаны Рая»), но он не был ни единственным, ни первым. О «космическом лифте» писали многие фантасты — Дэйвид Геррольд в «Прыжке с планеты», Ким Стенли Робинзон в «Красном Марсе», Бен Бова в «Меркурии», Хайнлайн в «Пятнице» и другие, а первым, кто вообще высказал эту мысль, был все тот же великий зачинатель космонавтики К.Э. Циолковский, и сделал он это ни много ни мало — еще в 1895 году.

Вдохновленный Эйфелевой башней, он в одной из своих статей описал огромную башню, с которой в космос поднимается веретенообразный трос, несущий на своем конце «Небесный дворец». Дворец этот, по мысли Циолковского, должен был висеть над Землей на высоте 35 790 километров — так называемой геостационарной орбиты; она называется геостационарной потому, что спутник на такой высоте обращается вокруг Земли с той же скоростью, с которой вращается она сама, и потому будет постоянно находиться над одной и той же точкой земной поверхности. Как представлял себе Циолковский, из этого «Небесного дворца» поднявшиеся туда на лифте космонавты будут отправляться в межпланетные перелеты.

Иллюстрации Ю. Сарафанова

Следующий шаг в разработке этой совершенно фантастической, как тогда казалось, идеи Циолковского был сделан также в России. В 1957 году Юрий Арцутанов обратил внимание на тот факт, что колоссальный — а значит, и тяжелый — трос, свисающий с геосинхронного спутника до самой Земли, образует вместе со спутником систему, центр тяжести которой окажется ниже геосинхронной орбиты, так что вся эта система не будет оставаться в покое относительно Земли. Поэтому он предложил одновременно со спусканием троса со спутника вниз выдвигать также второй трос, только в противоположную сторону, вверх, для уравновешивания тяжести первого троса, чтобы общий центр тяжести всей тройной системы все время оставался на геосинхронной орбите. Кроме того, он понял также, что нагрузка на трос будет возрастать по мере увеличения его длины, и потому сам трос должен быть толще к дальнему концу, чем в начале. Эти свои соображения Арцутанов изложил в популярной статье в газете «Комсомольская правда».

После этого в истории «космического лифта» опять образовался огромный перерыв, и эта увлекательная идея долгое время оставалась своего рода «заповедником энтузиастов и мечтателей», хотя бы по той простой причине, что на горизонте не было и намека на материал, из которого можно было бы изготовить многотысячекилометровый трос, необходимый для такого лифта. Ну, а раз нет снарядов, то дальше уже перечислять незачем, как сказал Суворов в известном анекдоте.

Судите сами. Расчеты «энтузиастов» показали, что материал троса должен иметь чрезвычайно высокое отношение прочности к плотности. При плотности порядка плотности графита этот материал должен выдерживать нагрузку в 65 — 120 ГПа, или гигапаскалей (атмосферное давление составляет порядка ста тысяч паскалей). Прочность лучшей стали составляет 5,5 ГПа, прочность кварца и алмаза — порядка 20 ГПа. Выходит, ни один существующий материал даже и приблизительно не дотягивает до необходимого стандарта. Однако в конце минувшего века на техническом горизонте появились многообещающие — фантастически легкие и фантастически прочные — углеродные нано-трубки, и интерес к идее «космического лифта» резко возрос; она стала казаться вполне реализуемой. В самом деле, теоретическая прочность таких трубок обещала превысить 120 ГПа, а уже полученная на практике прочность достигла вскоре 50 ГПа и больше.