Александр Житинский - Полдень XXI век 2009 № 05

Таким образом, космический лифт, построенный на экваторе (а только там его и можно построить), должен раз и навсегда заменить ракеты, обеспечив бесперебойное функционирование околоземной инфраструктуры и межпланетную навигацию.

Но возникает новый вопрос: насколько это будет выгодно с экономической точки зрения? Необходимо просчитать риски, ведь может оказаться, что постройка лифта и его эксплуатация окажутся дороже, чем запуск необходимого груза с использованием классических ракет на жидком топливе.

К вопросам экономики Артур Кларк отнесся довольно легкомысленно. Мы не найдем в его романе столь же точных цифр по этому поводу, как, скажем, по поводу протяженности «небесного каната». Например, он ничтоже сумняшеся утверждает, что «стоимость перевозки одного пассажира не превысит нескольких долларов», а сами затраты на постройку лифта составят «много миллиардов долларов». Или вот еще пассаж: «По самым скромным подсчетам, лифт в сто раз экономичнее любой ракеты». В чем экономичнее? В энергопотреблении? В трудозатратах? Наверное, всё-таки не по себестоимости и не по экономии материалов?..

Оперировать подобными оценками не представляется возможным, поскольку они словно бы взяты из рекламного проспекта, а реклама источником достоверной информации не является.

Тем не менее «Фонтаны рая» полюбились миллионам читателей, в глазах которых космический лифт стал проектом, который осуществят если не сегодня, то уж завтра точно.

Когда выяснилось, что приоритет в изобретении лифта принадлежит ленинградскому инженеру, в Советском Союзе принялись активно обсуждать его концепцию. Специальные и популярные статьи посыпались, как из рога изобилия, а художники изощрялись в изображении колоссальной тросовой системы, соединяющей Землю с космосом. Однако не имеет смысла перечислять здесь все проекты и фамилии их авторов хотя бы потому, что в СССР не было ни одной площадки, откуда можно было бы протянуть к небу подобный лифт, а если бы такой проект когда-нибудь и был принят к реализации, то никто не допустил бы находящуюся в изоляции державу к постройке стратегически значимого сооружения. Можно еще вспомнить, как коммунистическое руководство с гордостью отказалось от многочисленных предложений американцев вместе слетать на Луну, — исторический опыт подсказывает, что вряд ли хоть один влиятельный советский конструктор появился бы на гипотетической «стройке века» — ну разве что Арцутанова отправили бы…

В итоге по-настоящему серьезного проекта космического лифта (технически и экономически обоснованного) за двадцать лет обсуждения так и не появилось. Лишь в начале XXI века агентство НАСА объявило конкурс на разработку общей концепции тросовой космической системы, и вот тут выявились малоприятные детали.

В 2000 году доктор Брэд Эдвардс выпустил отчет, в котором излагались результаты предварительных исследований по проекту космического лифта. Поначалу данные Эдвардса внушали оптимизм. Американец показал, что кларковский «псевдоодномерный алмазный кристалл» фактически уже создан, и это — так называемые однослойные углеродные нанотрубки, по своей прочности на два порядка превышающие лучшие марки стали.

Расчеты, вроде бы, подтверждали главное — теоретически нанотрубки дают как минимум трехкратный запас по прочности. Но это теоретически. Вот несколько цифр: необходимая прочность на разрыв для одной миллиметровой нити космического лифта должна быть не ниже 65 гигапаскалей (что соответствует грузу в 65 тонн), а лучшие нанотрубки, создаваемые сегодня, обеспечивают 52 гигапаскаля — тоже неплохо, но явно недостаточно. Чрезвычайно высока и стоимость нанотрубок — грамм стоит 25 долларов, а на один трос для лифта, по прикидочной оценке, понадобится 20 миллионов граммов. Терпимо, но сколько придется натянуть таких тросов, никто сегодня точно не знает и сказать не может.

Очень разнятся и оценки стоимости возведения лифта. Например, вышеупомянутый доктор Эдвардс полагает, что постройка обойдется в сумму от 20 до 40 миллиардов долларов, при этом первая лента будет стоить 6,2 миллиарда. А в японской Ассоциации космического лифта просят всего-то 10 миллиардов. И снова, вроде бы, оценки внушают оптимизм — цена выглядит умеренной, сопоставимой с ценой разработки нового космического корабля, а результат будет налицо: ожидается, что использование лифта снизит расходы на космические запуски на два порядка и за счет этого он быстро окупится.

Первую ложку дегтя в необъятную бочку с медом подбросил итальянский адъюнкт-профессор Никола Пуньо из Политехнического института Турина, который в своей недавней работе показал, что если одна нанотрубка потеряет всего один атом углерода, она потеряет в прочности тридцать процентов! Причем это касается не только тех трубок, которые уже созданы, но и тех, которые еще только предполагается создать.

Дальше — больше. Вспомнили о том, что Землю окружают радиационные пояса и наибольшую толщину они имеют аккурат в экваториальной зоне (на высотах от одной до двадцати тысяч километров), а значит, кабина лифта будет проходить через них, и пассажиры подвергнутся воздействию проникающей радиации — следовательно, кабину придется снабжать мощной защитой, что заметно утяжелит лифт.

Отдельного внимания заслуживают и вопросы динамики механических и термических колебаний системы — пока она принципиально не подсчитываема. Далеки от разрешения проблемы защиты от космического мусора, подвода энергии и отвода избыточного тепла.

Однако похоже, что точку в споре о лифте поставит всё же беспощадная экономика. Даже приблизительный расчет, сделанный доктором Эдвардсом для грузового космического лифта (то есть для лифта, не предусматривающего подъем пассажиров), дает стоимость килограмма груза, доставленного в космос, в три тысячи долларов (это сопоставимо со стоимостью запуска килограмма полезного груза на орбиту с помощью перспективных ракет), но при одном «маленьком» условии — если в год на орбиту отправлять не менее двух миллионов килограммов полезной нагрузки. А для устойчивой работы лифта и восполнения энергозатрат необходимо столько же спускать из космоса на Землю. Пять с половиной тонн в сутки наверх и столько же вниз! Любой день простоя, соответственно, увеличивает расходы и снижает прибыльность. Вы знаете хоть одну задачу, которая стояла бы перед человечеством и требовала бы доставки на орбиту по пять с половиной тонн в сутки? Я — не знаю. Вот если бы завтра мы все собрались улететь на Марс…

Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что цифры, приведенные выше, имеют оценочный характер. То есть наверняка затраты будут намного больше, а экономическая эффективность — меньше. Такое уже случалось: когда американцы разрабатывали космическую систему многоразового использования «Спейс шаттл», они тоже предполагали снизить с ее помощью стоимость запусков, но в итоге расходы только возросли, а гибель двух шаттлов с экипажами («Челленджер» и «Колумбия») вообще поставила крест на этой программе. Представьте себе, что будет, если космонавтика откажется от ракет в пользу лифта, а потом случится какая-нибудь катастрофа и лифт не сможет функционировать. Выход тут только один — нужно строить несколько лифтов (как минимум три), но несколько лифтов еще повысят расходы и потребуют обеспечить еще больший грузопоток для поддержания окупаемости.