Lem Andrew. Космический лифт "Вавилонская башня" / Space lift "Babel tower"

СЛОВО О НЕБЕСНЫХ КОРАБЛЯХ. Глава 4. Двигатели экранирующие гравитацию и др. СКАЧАТЬ КНИГУ

4.6. Космический лифт "Вавилонская башня" / Space lift "Babel tower"

Вступление.

Идея "космического лифта" была впервые сформулирована в 1895 году Циолковским. В последние несколько десятилетий из-за очень большой стоимости ракетных запусков замыслом 110-летней давности заинтересовалось NASA.

В частности, космическое агентство недавно объявило конкурс на наиболее прочный образец каната из нанотрубок и на эффективный способ удаленной подзарядки роботов.[1]

Другими словами, все компании, работающие в этом направлении, делают ставку на очень прочный и длинный канат.

Хотя наши предки, построившие пирамиду Хеопса и другие монументальные сооружения,видели идею космического лифта несколько иначе. Вспомните, например, "Вавилонскую башню".

Это было здание. Башня высотой до неба.

Башня Покровского.

Я предлагаю вернуться к этой идеи и строить именно башню.

Конечно, уважаемый читатель скажет, что это не реально, так как башня разрушится под собственным весом. И конечно будет прав. А представьте себе, что башня легче воздуха в несколько раз. Эта идея была предложена еще в 1959. Космическая башня Покровского журнал "Техника Молодежи" апрель 1959 года. Именно профессор Георгий Иосифович Покровский стал автором первого опубликованного в мировой литературе реального инженерного проекта космического сооружения на Земле -- пневматической башни-аэростата высотой 160 км. В статье "Лифт" в космос", опубликованной в "ТМ" N 4 за 1959 год, Покровский предложил соорудить башню, которая из условий прочности и устойчивости должна была иметь рупоровидную форму, с диаметром у Земли 100 км и в космосе 390 м. Верхняя площадка башни, выполненной из полимерного материала и заполненной водородом, могла бы нести нагрузку в 260 тыс. т. Основным назначением такой башни Покровский считал установку астрономических и астрофизических приборов за пределами атмосферы. Он также показал, что небольшое избыточное давление внутри может не только поддерживать относительно тонкие и гибкие стенки в равновесии, но и нести очень приличную нагрузку на верхней площадке столь необычного сооружения. В заключение он писал: "Если башню заполнить гелием, то в ней могли бы на большую высоту подниматься аэростаты, заполненные водородом. Это могло бы заменить различные виды лифтов" [2]. Рис.1

Фундамент.

Сложно назвать проект профессора Покровского идеальным, из-за взрывоопасности водорода, которым он предложил заполнять аеростаты. Но идея строить башню из материала, который легче воздуха, мне кажется правильной. И это должен быть именно гелий. Гелий, заключенный в шары из прочного и легкого материла, станет строительным материалом.

И все что надо будет,- это сложить их этих легких и прочных шаров пирамиду, которая будет доставать до стратосферы. Тоесть, башня будет опираться на воздух,при этом она совершенно не будет давить на землю. Высота фундамента башни будет приблизительно 30-40 км. Так гелиевые аэростаты NASA реально поднимаются до 37км, даже любительские шары-зонды достигают 32км. Надо тут понимать, что шары не летают, а лежат друг на друге. И благодаря огромной подъемной силе они будут держать на себе все, что будет надстроено в безвоздушном пространстве.

Стены.

Далее возникает вопрос, а из чего строить дальше? Ведь по Покровскому космическая башня должна быть 160 км, а не 30-40 км.

Ответ очень прост тоже из шаров, но не заполнять их Гелием, а наоборот выкачивать из них воздух. При этом естественно на шары будет действовать сила Архимеда даже в разряженных воздушных слоях стратосферы, что значительно облегчит их транспортировку к месту установки. Чем выше будет находиться слой шаров, тем меньше в них будет воздуха. А в самых верхних шарах давление будет практически равно нулю. Гигантские шары - это кирпичики огромной пирамиды Рис.2

Как любил говорить писатель-фантаст Роберт Хайн-лайн, если вы можете подняться над Землей на 160 км, вы уже на полпути к любой точке Солнечной системы. Это потому, что при любом запуске первые 160 км, когда ракета стремится вырваться из пут земного притяжения, 'съедают' львиную долю стоимости. После этого корабль, можно сказать, уже в состоянии добраться хоть до Плутона, хоть дальше.[6]

Электропитание.

Самое интересное, что эта башня не будет зависеть от электричества вырабатываемого на земле. И даже сможет в корне решить энергетические проблемы государства, построившего эту башню.

Так специалисты утверждают, что при переработке энергии Солнца в атмосфере теряется около 85% всей солнечной энергии, которую можно было бы использовать [3]. Если же использовать спутник, обращающийся на орбите высотой не более 500 км, который будет преобразовывать световую энергию солнца и передавать ее в форме микроволн на башню, то башня сможет обеспечить электроэнергией не только себя, но и избыток передавать на землю.

Прямая передача от спутника на землю считается малоэффективной и даже опасной, так как взаимодействие микроволнового излучения с озоновым слоем может разрушить его. Как минимум облучение микроволновым излучением атмосферы может вызывать "северное сияние".

В данном случае фотоэлектрические элементы будут размещены непосредственно на спутнике. Они будут производить солнечную энергию эффективнее любого аналогичного наземного устройства. А башня обеспечит безопасный прием микроволнового излучения и эффективную передачу его к потребителям на Земле.

Материал для шаров.

Можно много предложить материалов для оболочки шаров. Одно, безусловно, точно, что этот материал должен быть очень легким и прочным.

Возможно, для этого прекрасно подойдут пресловутые нанотрубки из которых собираются плести канат для космического лифта NASA. Эти однослойные углеродные нанотрубки, изобретенные в 1991 году, достаточно прочны для того, чтобы служить основой для ткани шаров. Они прочнее стали в 100 раз. Длина трубок, составляет несколько сантиметров [4]. Этой длины не достаточно для плетения каната. Но такой длинны трубок вполне хватит для того, чтобы сплести из них ткань. Обработав надутые шары неким цементирующим материалом можно добиться полной герметичности шаров. Шары, из которых будет выкачан воздух, тоже можно изготовить из ткани на основе нанотрубок. Исключение, для этих шаров придется изготавливать легкий каркас.

Лично же я считаю, что при постройке и изготовлении шаров можно и нужно использовать легко доступные и дешевые материалы. Это значительно удешевит строительство башни. Тем более, что единственные нагрузки, с которым реально придется противостоять башни, это -ветровые. И нагрузки эти отнюдь не космические, максимум это 72 м/с, т.е. 5-бальный ветер, или ураган. Ветры с большей скоростью распространения воздушных масс достаточно редки. А если расположить фундамент лифта (на платформе в океане), которая не будет находиться в зоне сильных ветров и ураганов,то требование к прочности материала будут значительно ниже, а значит и сам материал дешевле.

Лифт.

Многие читали в детстве фантастический роман Жуль Верна "Из пушки на Луну",в котором главные герои отправились на Луну в пушечном снаряде. Идею вывода спутников на орбиту Земли с помощью обычной пушки впоследствии отвергли,но изобретатели все-таки пытались вдохнуть в идею Жуль Верна новую жизнь, и в место обычной пороховой пушки была предложена электромагнитная. В ней уже снаряд должен был разгонятся не под действием пороховых газов, а под действием электромагнитного поля. Но как показали расчеты, силовое инерционное воздействие на пассажиров привело бы к тому, что их попросту бы раздавило о пол снаряда. Естественно хрупкое оборудование, которым начиняют современные спутники, тоже могло бы прийти в негодность. Поэтому от этой идеи отказались.

Если же Башня или ствол выходят в открытый космос,то и смысла разгонять, до космических скоростей полезный груз нет никакого. И электромагнитная пушка будет работать как обычный лифт. То есть будет максимально быстро и комфортно доставлять грузы и пассажиров в космос. Рис.3

Эпилог.

В заключение хотелось бы добавить, что если химики разработают полимер для башни Покровского с необходимыми характеристиками, то можно вместо вакуумных шаров над фундаментом из гелиевых шаров просто надуть рупор Покровского меньшего размера. Причем Гелий использовать вовсе не обязательно. Можно заполнить рупор Покровского обычным атмосферным воздухом, так как в безвоздушном пространстве что на Гелий, что на воздух сила Архимеда не действует. И доставлять груз на орбиту при помощи аеростатов надутых гелием. Такая схема доставки грузов более безопасна, чем схема предложенная профессором Покровским. В первую очередь с точки зрения безопасности пассажиров. Раз в рупоре атмосферный воздух, то не надо брать с собой запас кислорода для дыхания. Если же аеростаты будут все таки заполнены водородом, то перемещаясь над грозовыми облаками, при условии хорошей электроизоляции рупора от фундамента, аеростаты не будут соприкасться с атмосферным электричеством. Внутри же фундамента грузы и пасажиры будут доставлятся до рупора Покровского с помощью электрического лифта. Рис.4

Как это не странно у Космической Башни есть точка соприкосновения и с Космическим лифтом НАСА. Вот что мы читаем в Википендии: "Поднять повыше основание троса. Из-за наличия экспоненты в уравнении даже небольшое поднятие основания позволит сильно понизить толщину троса. Предлагаются башни высотой до 100 км, которые, кроме экономии на тросе, позволят избежать влияния атмосферных процессов"[5]. Рис. 5

К сожалению в Википендии нет данных о том кто предложил использовать башни высотой 100 км и выше для уменьшения толщины троса, до меня. Но то, что Космическая башня возможно может сделать космический лифт NASA более реальным это очевидно.

Далее я также считаю, что космическая башня должна быть изготовлена в виде веретена. Так как она опираеться не на землю, а на воздух, атмосферу. Рис.6

Веретенообразная форма или башня - поплавок наиболее оптимальная форма для шахты лифта в космос.

Литература.

1.В США испытали космический лифт

http://www.rol.ru/news/misc/spacenews/05/09/30_008.htm

2.У архитекторов есть проекты зданий высотой три-четыре километра

http://goldenboard.ru/nauka-i-obrazovanie/interesnye-fakty/u-arhitektorov-est-proekty-zdanij-vysotoj-tri-chetyrekilometra.html?page=2

3 Передача солнечной энергии через спутник.

http://www.radioman.ru/news/solar_space.php

4.Космический лифт и нанотехнологии

http://old.nanonewsnet.ru/index.php?module=Pagesetter&func=viewpub&tid=9&pid=12

5.Космический лифт.Материал из Википедии - свободной энциклопедии

http://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт

6.Звездолеты. Космический лифт.

http://quantum-tech.ru/kosmicheskiy_lift.htm

Комментарии: 22, последний от 16/01/2021. © Copyright Lem Andrew (biomarket@ukr.net) Размещен: 15/03/2009, изменен: 07/05/2020. 13k. Статистика. Статья: Изобретательство Летательные машины Иллюстрации/приложения: 6 шт. Скачать FB2		Оценка: *3.2612** Ваша оценка:
Аннотация:

Lem Andrew : другие произведения.

Космический лифт "Вавилонская башня" / Space lift "Babel tower"