Вед. О выставке "Новая дорога во Вселенную. Космический корабль нового поколения" мы уже рассказывали. Она закончила свою работу в Доме ученых Сибирского отделения Российской академии наук. Была организована совместно с сибирскими учеными Немецким научно-исследовательским сообществом. В работе этой выставки, на ее открытии был космонавт номер один - немецкий космонавт Зигмунд Йен. Было с ним интервью у нас в эфире. И вот неожиданный поворот: выставка работу закончила, но мы о ней еще поговорим, потому что одним из посетителей в последний день был наш постоянный автор доктор физико-математических наук из Тюмени главный научный сотрудник Института криосферы Земли Сибирского отделения Российской Академии наук Иосиф Иосифович Смульский. Вы его наверняка помните по многим передачам, где как раз космическую тему мы не раз затрагивали, и всегда это вызывало ваш, уважаемые слушатели, интерес и хорошие отклики и даже продолжение разговора. Поэтому Иосиф Иосифович, я с удовольствием записываю Вас в очередной раз. Тем более, что эта тема Вам близка и тем более, что Вы к "новой дороге во Вселенную" имеете непосредственное отношение. Когда Вы учились в Харьковском авиационном институте, это уже почти четыре десятка лет назад было, Вы делали дипломный проект и защитили его на отлично. Он был посвящен теме, экстравагантной по тем временам, да и сегодня она остается такой же экстравагантной и, наверное, пока что не осуществимой, это тема космического лифта. Наш соотечественник, Юрий Арцутанов, ленинградский инженер, первым поднял эту тему из тех исследователей, кто к космосу имел непосредственное отношение. Затем всемирноизвестный писатель Артур Кларк, писатель-фантаст, затронул тему космического лифта в романе "Фонтаны рая". Так что я думаю, Вам карты в руки, тем более, что Вы побывали на выставке, получили новые впечатления, возможно, узнали для себя что-то новое. Сейчас сопоставьте то студенческое представление о космическом лифте и сегодняшнее. Времени прошло достаточно много, может эта идея по-прежнему фетишем является, может она так и останется фантастической гипотезой, а может, все-таки ее скоро реализуют.
См. На этой выставке я увидел, как немцы разрабатывают второй вариант, вторую возможность осуществления космических полетов. Первая возможность - с помощью реактивного двигателя. В нем сгорает топливо: горючее и окислитель, которое несет с собой ракета. Второй вариант, который разрабатывают немецкие специалисты, заключается в том, что окислитель они не везут вместе с аппаратом, а берут из воздуха. Вследствие этого вес полезной нагрузки может быть больше. Предлагается двухступенчатая схема. Первая ступень выводит орбитальный отсек на высоту несколько десятков километров, с которой, уже испытывая небольшое сопротивление воздуха, стартует орбитальная ракета. В связи с этим получается, что и первая, и вторая части у них постоянно возобновляемы: эти конструкции не теряются. Но существует и третий способ вывода аппарата в космическое пространство: с помощью космического лифта. Что он собой представляет?
Вед. Об этом когда-то даже наши отечественные СМИ активно писали, газета "Труд" и другие центральные издания, всевозможные журналы, а теперь про него почти не говорят. Поэтому вы освежите, пожалуйста, в памяти тех, кто, может быть, еще помнит об этом, что такое космический лифт? Лифт не в прямом смысле, не какая-то длинная шахта в космос, а что-то другое.
См. Это аналогия с лифтом, в котором есть кабина, которая поднимается по тросу. Здесь тоже по тросу будет подниматься аппарат. Можно сказать, что по этому тросу будет перемещаться вверх поезд или какой-то грузовой аппарат, который будет нести нагрузку в космос. Возникает вопрос, как повесить этот канат? Рассмотрим такой пример. Привяжем к нитке камешек и начнем вращать нитку вокруг вертикальной оси. Наш камешек поднимется и будет вращаться в плоскости параллельной плоскости Земли. С одной стороны, нить его притягивает к руке, а, с другой стороны, за счет центробежной силы этот камень оттягивается от руки. Если мы такую нить привяжем к точке экватора Земли (Земля суточно вращается), а на конце этой нити поместим груз, скажем, орбитальную какую-то станцию, и длина этой нити будет порядка сорока тысяч километров, тогда под весом этой станции за счет суточного вращения Земли этот канат натянется вверх. По такому канату, прикрепленному в точке экватора, вертикально может ходить лифт, т.е. по нему можно перемещать грузы на высоту нахождения орбитальной станции. На той высоте они сразу приобретают космическую скорость, и достаточно отсоединится от каната, как груз становится спутником Земли.
Вед. В чем преимущества такого способа? Меньшая затрата энергии, чтоб оторвать космический корабль, который мы выводим на орбиту, от поверхности Земли, т.е. чтоб земное тяготение преодолеть с меньшими усилиями? Сразу возникает вопрос, если длина нити сорок тысяч километров, то какова должна быть ее толщина? Как изготовить такую нить без узлов, без стыков? Это ведь можно вокруг экватора обмотать такую нитку. Хотя бы эти вопросы с высоты сегодняшнего времени решаемы?
См. В 1966 г. я уговорил преподавателя, Гария Филипповича Курочку, чтоб он был руководителем дипломного проекта, и я взял эту тему как дипломный проект. Здесь было множество проблем, и решению их были посвящены отдельные главы в моем проекте. Этот дипломный проект в апреле 1967 г. я защитил на отлично. Такая оценка, по-видимому, значит: система реализуема. Какие проблемы? Первая проблема: должна быть высокая прочность материала. На то время я выбрал материал, который назывался кристаллические усы железа, т.е. кристаллические железные нити. Они обладали наибольшей удельной прочностью, т.е. отношением напряжения на разрыв к плотности материала. Если из такого вещества сделать канат, масса его, если мне не изменяет память, будет 240 тысяч тонн, и, в принципе, все дальнейшие проблемы решаемы.
Вторая проблема, как этот канат создавать. У меня фабрика по выдавливанию этого каната, т.е. установка выводилась на орбиту радиусом 36 тыс. километров, на которой период обращения спутника равен одним суткам, т.е. спутник будет стоять над земной поверхностью. Здесь могут быть два варианта. В первом варианте в двух направлениях идет создание этого каната: один конец движется к Земле, а другой от Земли. В другом, канат создается в направлении Земли, а станция удаляется от Земли. И таким образом эта система остается устойчивой до тех пор, пока канат не достигнет земной поверхности. На противоположном конце, на расстоянии 42 тыс. км от центра Земли будет находиться орбитальная станция, которая в дальнейшем будет функционировать и выполнять все дальнейшие задачи.
Третья проблема - это движение по канату по канату: как по нему перемещаться. Вы задали вопрос, чем это лучше, чем с помощью ракет, или воздушно-космического способа доставки. При движении по канату нет необходимости сжигать топливо, можно обойтись электроэнергией, которая будет передаваться по канату, и с помощью электромоторов этот аппарат будет двигаться вверх. Вверх он будет перемещаться против силы тяжести, а если полезная нагрузка приходит с космоса на Землю, значит, он будет перемещаться под действием силы тяжести - это будет возврат электрической энергии. Если выход в космос и приход из космоса происходит при одинаковом количестве грузов, то затрат энергии нет никаких. Есть очевидные выгоды. Я разрабатывал несколько способов перемещения по канату. Вот один из наиболее оригинальных. В те времена ходила идея машины Дина, изучением которой я занимался несколько лет до начала дипломного проекта. Это - безопорное перемещение в пространстве. Я составил уравнения движения всех ее частей, решил их и доказал, что безопорное движение невозможно. Но принцип этой машины я применил для перемещения по канату. В чем заключается принцип работы такого подъемника: два эксцентрика вращаются в противоположных направлениях относительно друг друга. Эти эксцентрики размещены на платформе, которая сама относительно аппарата может колебаться. За счет вращения эксцентриков возникает суммарная сила, направленная вертикально вверх либо вниз. Она периодически с частотой их вращения меняется. Когда эта сила направлена вверх, тогда колеблющаяся платформа действует на весь аппарат и он приподнимается вверх. Когда сила действует вниз, эта колеблющаяся платформа магнитными устройствами цепляется к канату и притормаживается, поэтому аппарат, получивший перемещение вверх, продолжает двигаться. Затем на следующем этапе: колеблющаяся платформа снова движется вверх и снова передается импульс всему аппарату, а затем направленный вниз импульс передается канату. Таким образом, может быть создан аппарат, который будет перемещаться вдоль каната с той скоростью, с которой можно обеспечить взаимодействие этого каната с колеблющейся платформой.
Второй способ - это линейный электромагнитный двигатель. В обычном электромоторе взаимодействие идет по кругу, а здесь магнитное поле распределено линейно между частями каната и нашей кабины. В проекте был еще третий способ перемещения.
Четвертая проблема - это вопросы устойчивости этой станции. Ведь на эту станцию будут действовать Луна, Солнце, и она будет иметь горизонтальные перемещения. Не будут ли эти перемещения такими, что канат сложится и обовьется вокруг экватора Земли. Вот это вопрос я исследовал и получил, что перемещения станции будут значительные, но не критические. Так что такая система может существовать и функционировать.
Главная проблема заключается в том, чтобы была необходимая прочность каната. Когда я работал над этим проектом, многие мои однокурсники интересовались, как продвигается моя работа. Я все с ними обсуждал. Один из них, Витя Лившиц, говорит: "Ты можешь по литературе проследить, как росла удельная прочность и когда необходимый материал человечество сможет сделать". Я начал над этим работать, построил график изменения удельной прочности освоенных материалов. У меня получилась экспонента. Я продлил график в будущее, и получил, что через 60 лет нужная удельная прочность будет достигнута.
Вед. Иосиф Иосифович, с одной стороны это даже весело и забавно выглядит и фантастично нереализуемо на сегодняшний момент, но тогда 38 лет назад эта идея Вас увлекла, и Вы потратили много времени, я думаю это все-таки не зря. Если Ваш прогноз подтвердится, то через 22 года, возможно, будет создан материал. И, возможно, будет первый полет или подъем в космос по нити, о которой Вы сейчас рассказывали так подробно. Но прошло столько лет, что-то изменилось в мире, ведь не только Вас увлекла эта идея, привлекательная по многим параметрам, особенно, для человека инженерно мыслящего. Наверное, какие-то публикации были, и Вам приходилось с ними сталкиваться. Или после дипломного проекта, если бы не выставка германская, не вспомнили бы об этом.
См. Периодически мелькали какие-то публикации, и, конечно мне это было интересно. Где-то в 80-х гг. Артур Кларк написал фантастический роман "Фонтаны рая". Там описан инженер такого же склада, как С.П. Королев, такой целеустремленный и напористый деятель. Он приехал на Шри-Ланку, в тропическую зону, в точку экватора и начал создавать там космический лифт. Очень захватывающий роман. Я думаю, что Кларк недалек от истины, действительно такой человек найдется. Я думаю, дело обстоит за напористым целеустремленным человеком. Он заинтересует общество и правительства, потому что такой проект на уровне одного государства невозможно создавать. Возможно, влияние такого проекта скажется на всю окружающую среду, на всю Землю. И, естественно, это выход всей Земли, одна дорога, построенная землянами в космос. Перемещение по этой дороге обеспечит доставку грузов в космос как по железной дороге. Если такой человек найдется и убедит руководителей государств на Земле, значит, будет построен космический лифт.
Вед. Ну что же, спасибо Вам за эту красивую мечту, за этот проект. Пока что это еще проект. Но история знает немало случаев, когда проекты, которые вынашивались десятилетиями, столетиями, даже тысячелетиями все-таки человечество реализовывало. Возможно, и такая идея космического лифта будет реализована. Только какое поколение это совершит? Мы, наверное, уже не доживем до этого знаменательно дня. Но, тем не менее, спасибо Вам за то, что Вы об этом рассказали, поделились с нами. Спасибо за то, что Вы внесли свой вклад. И ваш дипломный проект - один из кирпичиков, тем более, что он защищен на отлично. Эта идея крепнет в умах жителей планеты Земля. А собеседника своего благодарю от Вашего имени, дорогие радиослушатели. Напомню, что им был доктор физико-математических наук из Тюмени главный научный сотрудник Института криосферы Земли Сибирского отделения Российской академии наук Иосиф Иосифович Смульский.