Օրբիտալ վերելակ. Հետազոտական ​​աշխատանք «տիեզերական վերելակ» Ի՞նչ է տիեզերական վերելակը

(GSO) կենտրոնախույս ուժի պատճառով: Այն բարձրանում է մալուխի երկայնքով՝ կրելով օգտակար բեռ: Բարձրանալիս բեռը կարագացվի Երկրի պտույտի պատճառով, ինչը թույլ կտա այն ուղարկել Երկրի ձգողականությունից այն կողմ բավականաչափ բարձր բարձրության վրա:

Մալուխը պահանջում է չափազանց բարձր առաձգական ուժ՝ զուգորդված ցածր խտության հետ: Ըստ տեսական հաշվարկների՝ ածխածնային նանոխողովակները կարծես հարմար նյութ են։ Եթե ​​ենթադրենք դրանց համապատասխանությունը մալուխի արտադրության համար, ապա տիեզերական վերելակի ստեղծումը լուծելի ինժեներական խնդիր է, թեև այն պահանջում է առաջադեմ մշակումների օգտագործում և. Վերելակի ստեղծումը գնահատվում է 7-12 միլիարդ ԱՄՆ դոլար։ NASA-ն արդեն ֆինանսավորում է Ամերիկյան գիտական ​​հետազոտությունների ինստիտուտի հետ կապված զարգացումները, ներառյալ մալուխի երկայնքով ինքնուրույն շարժվող վերելակի մշակումը:

Դիզայն

Դիզայնի մի քանի տարբերակներ կան. Գրեթե բոլորը ներառում են հիմք (հիմք), մալուխ (մալուխ), վերելակներ և հակակշիռ:

Հիմք

Տիեզերական վերելակի հիմքը մոլորակի մակերևույթի այն տեղն է, որտեղ կցվում է մալուխը և սկսվում է բեռի բարձրացումը։ Այն կարող է լինել շարժական՝ տեղադրված օվկիանոս ընթացող նավի վրա։

Շարժական բազայի առավելությունը փոթորիկներից և փոթորիկներից խուսափելու համար մանևրներ կատարելու ունակությունն է: Ստացիոնար բազայի առավելություններն են էներգիայի ավելի էժան և մատչելի աղբյուրները և մալուխի երկարությունը կրճատելու հնարավորությունը: Մի քանի կիլոմետր կապի տարբերությունը համեմատաբար փոքր է, բայց կարող է օգնել նվազեցնել դրա միջին մասի պահանջվող հաստությունը և գեոստացիոնար ուղեծրից դուրս ձգվող մասի երկարությունը:

Մալուխ

Մալուխը պետք է պատրաստված լինի նյութից, որն ունի չափազանց բարձր առաձգական ուժ և հատուկ ծանրության հարաբերակցություն: Տիեզերական վերելակը տնտեսապես արդարացված կլինի, եթե գրաֆիտի հետ համեմատելի խտությամբ և մոտ 65-120 գիգապասկալ հզորությամբ մալուխը կարող է արտադրվել արդյունաբերական մասշտաբով ողջամիտ գնով:

Համեմատության համար նշենք, որ պողպատի տեսակների մեծ մասի ուժը մոտավորապես 1 ԳՊա է, և նույնիսկ ամենաուժեղ տեսակները 5 ԳՊա-ից ոչ ավելի են, իսկ պողպատը ծանր է: Շատ ավելի թեթև Kevlar-ն ունի 2,6-4,1 ԳՊա միջակայքում ուժ, իսկ քվարցային մանրաթելը՝ մինչև 20 ԳՊա և բարձր: Ալմաստի մանրաթելերի տեսական ուժը կարող է մի փոքր լինել [ինչքա՞ն ժամանակով] ավելի բարձր:

Նման մանրաթելեր հյուսելու տեխնոլոգիան դեռևս սկզբնական փուլում է:

Որոշ գիտնականների կարծիքով, նույնիսկ ածխածնային նանոխողովակները երբեք այնքան ամուր չեն լինի տիեզերական վերելակի մալուխ պատրաստելու համար:

Սիդնեյի տեխնոլոգիական համալսարանի գիտնականների փորձերը հնարավորություն են տվել ստեղծել գրաֆենային թուղթ: Նմուշի փորձարկումները հուսադրող են. նյութի խտությունը հինգից վեց անգամ ցածր է պողպատից, մինչդեռ առաձգական ուժը տասն անգամ ավելի բարձր է, քան ածխածնային պողպատից: Միևնույն ժամանակ, գրաֆենը էլեկտրական հոսանքի լավ հաղորդիչ է, որը թույլ է տալիս այն օգտագործել վերելակին էներգիա փոխանցելու համար՝ որպես կոնտակտային ավտոբուս։

Մալուխի հաստացում

Տիեզերական վերելակը պետք է կրի առնվազն իր սեփական քաշը, ինչը զգալի է մալուխի երկարության պատճառով: Հաստացումը մի կողմից մեծացնում է մալուխի ամրությունը, մյուս կողմից՝ ավելացնում է դրա քաշը, հետևաբար՝ պահանջվող ուժը։ Դրա վրա ծանրաբեռնվածությունը տարբեր վայրերում տարբեր կլինի. որոշ դեպքերում կապի մի հատվածը պետք է դիմանա ներքևում գտնվող հատվածների քաշին, մյուսներում այն ​​պետք է դիմանա կենտրոնախույս ուժին, որը պահում է կապի վերին մասերը ուղեծրում: Այս պայմանը բավարարելու և յուրաքանչյուր կետում մալուխի օպտիմալության հասնելու համար դրա հաստությունը փոփոխական կլինի:

Կարելի է ցույց տալ, որ հաշվի առնելով Երկրի ձգողականությունը և կենտրոնախույս ուժը (բայց հաշվի չառնելով Լուսնի և Արեգակի ավելի փոքր ազդեցությունը), մալուխի խաչմերուկը՝ կախված բարձրությունից, կնկարագրվի հետևյալ բանաձևով.

Ահա մալուխի խաչմերուկի տարածքը կախված հեռավորությունից կենտրոնԵրկիր.

Բանաձևը օգտագործում է հետևյալ հաստատունները.

Այս հավասարումը նկարագրում է կապանքը, որի հաստությունը սկզբում աճում է էքսպոնենցիալ, այնուհետև նրա աճը դանդաղում է մի քանի Երկրի շառավիղների բարձրության վրա, այնուհետև այն դառնում է հաստատուն՝ ի վերջո հասնելով գեոստացիոնար ուղեծրի։ Սրանից հետո հաստությունը նորից սկսում է նվազել։

Այսպիսով, հիմքում և GSO-ում մալուխի խաչմերուկային տարածքների հարաբերակցությունը ( r= 42,164 կմ) է:

Փոխարինելով այստեղ պողպատի խտությունը և ամրությունը և մալուխի տրամագիծը գետնի մակարդակում 1 սմ, մենք ստանում ենք տրամագիծ GSO մակարդակում մի քանի հարյուր կիլոմետր, ինչը նշանակում է, որ պողպատը և մեզ ծանոթ այլ նյութերը պիտանի չեն կառուցելու համար: վերելակ.

Հետևում է, որ GSO մակարդակում մալուխի ավելի ողջամիտ հաստության հասնելու չորս եղանակ կա.

Մեկ այլ միջոց է վերելակի հիմքը շարժական դարձնելը։ Նույնիսկ 100 մ/վ արագությամբ շարժվելը արդեն իսկ կբերի շրջանաձև արագության 20%-ով ավելացում և մալուխի երկարությունը կնվազեցնի 20-25%-ով, ինչը կթեթևացնի այն 50%-ով և ավելի: Եթե ​​դուք «խարսխեք» մալուխը գերձայնային ինքնաթիռի կամ գնացքի վրա, ապա մալուխի զանգվածի ավելացումը այլևս չի չափվի տոկոսներով, այլ տասնյակ անգամներով (բայց օդի դիմադրության պատճառով կորուստները հաշվի չեն առնվում):

Հակակշիռ

Հակակշիռը կարող է ստեղծվել երկու եղանակով՝ ծանր օբյեկտը (օրինակ՝ աստերոիդ, տիեզերական բնակավայր կամ տիեզերական նավահանգիստ) գեոստացիոնար ուղեծրից այն կողմ կապելով, կամ ինքնին կապանքը գեոստացիոնար ուղեծրից զգալի հեռավորության վրա երկարացնելով: Երկրորդ տարբերակը վերջերս ավելի տարածված է դարձել, քանի որ այն ավելի հեշտ է իրականացնել, և ի լրումն, ավելի հեշտ է երկարաձգված մալուխի ծայրից բեռներ ուղարկել այլ մոլորակներ, քանի որ այն ունի Երկրի համեմատ զգալի արագություն:

Անկյունային թափ, արագություն և թեքություն

Մալուխի յուրաքանչյուր հատվածի հորիզոնական արագությունը բարձրության հետ մեծանում է Երկրի կենտրոն հեռավորությանը համամասնորեն՝ հասնելով գեոստացիոնար ուղեծրում փախուստի առաջին արագությանը: Ուստի բեռ բարձրացնելիս նրան անհրաժեշտ է լրացուցիչ անկյունային թափ հավաքել (հորիզոնական արագություն)։

Անկյունային իմպուլսը ձեռք է բերվում Երկրի պտույտի շնորհիվ։ Սկզբում վերելակը մի փոքր ավելի դանդաղ է շարժվում, քան մալուխը (Կորիոլիսի էֆեկտ), դրանով իսկ «դանդաղեցնելով» մալուխը և մի փոքր շեղելով այն դեպի արևմուտք: 200 կմ/ժ վերելքի արագության դեպքում մալուխը կթեքվի 1 աստիճանով։ Ոչ ուղղահայաց մալուխի լարվածության հորիզոնական բաղադրիչը բեռը քաշում է դեպի կողմը, այն արագացնելով արևելյան ուղղությամբ (տես գծապատկեր) - դրա շնորհիվ վերելակը ձեռք է բերում լրացուցիչ արագություն: Նյուտոնի երրորդ օրենքի համաձայն՝ մալուխը փոքր չափով դանդաղեցնում է Երկրի արագությունը։

Միաժամանակ կենտրոնախույս ուժի ազդեցությունը ստիպում է մալուխին վերադառնալ էներգետիկ բարենպաստ ուղղահայաց դիրքի, որպեսզի այն գտնվի կայուն հավասարակշռության վիճակում։ Եթե ​​վերելակի ծանրության կենտրոնը միշտ գտնվում է գեոստացիոնար ուղեծրից բարձր, անկախ վերելակների արագությունից, այն չի ընկնի։

Մինչ բեռը հասնում է GEO-ին, նրա անկյունային իմպուլսը (հորիզոնական արագությունը) բավարար է բեռը ուղեծիր դուրս բերելու համար:

Բեռը իջեցնելիս տեղի կունենա հակառակ գործընթացը՝ մալուխը թեքելով դեպի արևելք։

Տիեզերք մեկնարկել

Մալուխի վերջում 144000 կմ բարձրության վրա արագության շոշափող բաղադրիչը կկազմի 10,93 կմ/վ, ինչը ավելի քան բավարար է Երկրի գրավիտացիոն դաշտը լքելու և նավերը դեպի Սատուրն ուղարկելու համար։ Եթե ​​օբյեկտին թույլատրվի ազատորեն սահել կապի վերին մասի երկայնքով, այն կունենա բավականաչափ արագություն արեգակնային համակարգից փախչելու համար: Դա տեղի կունենա մալուխի (և Երկրի) ընդհանուր անկյունային իմպուլսի անցման շնորհիվ արձակված օբյեկտի արագության:

Էլ ավելի մեծ արագությունների հասնելու համար դուք կարող եք երկարացնել մալուխը կամ արագացնել բեռը էլեկտրամագնիսականության միջոցով:

Շինարարություն

Շինարարությունն իրականացվում է գեոստացիոնար կայանից։ Սա միակ վայրն է, որտեղ տիեզերանավը կարող է վայրէջք կատարել։ Մի ծայրն իջնում ​​է դեպի Երկրի մակերես՝ ձգված ձգողականության ուժով։ Մյուսը, հավասարակշռելու համար, գտնվում է հակառակ ուղղությամբ՝ ձգվող կենտրոնախույս ուժով։ Սա նշանակում է, որ շինարարության համար նախատեսված բոլոր նյութերը պետք է գեոստացիոնար ուղեծիր դուրս բերվեն ավանդական եղանակով՝ անկախ բեռի նպատակակետից: Այսինքն՝ ողջ տիեզերական վերելակը գեոստացիոնար ուղեծիր բարձրացնելու արժեքը նախագծի նվազագույն գինն է։

Տիեզերական վերելակ օգտագործելու խնայողություններ

Ենթադրաբար, տիեզերական վերելակը զգալիորեն կնվազեցնի բեռները տիեզերք ուղարկելու ծախսերը։ Տիեզերական վերելակների կառուցումը թանկ է, բայց դրանց շահագործման ծախսերը ցածր են, ուստի դրանք լավագույնս օգտագործվում են երկար ժամանակ՝ շատ մեծ բեռների համար: Ներկայում բեռների թողարկման շուկան կարող է բավականաչափ մեծ չլինել՝ վերելակի կառուցումն արդարացնելու համար, սակայն գնի կտրուկ նվազումը պետք է հանգեցնի բեռների ավելի մեծ բազմազանության: Տրանսպորտային այլ ենթակառուցվածքները՝ մայրուղիներն ու երկաթուղիները, իրեն նույն կերպ են արդարացնում։

Դեռևս չկա այն հարցին, թե տիեզերական վերելակը կվերադարձնի իր մեջ ներդրված գումարը, թե՞ ավելի լավ կլինի այն ներդնել հրթիռային տեխնոլոգիաների հետագա զարգացման մեջ։

Չպետք է մոռանալ գեոստացիոնար ուղեծրում ռելե արբանյակների քանակի սահմանափակման մասին. ներկայումս միջազգային պայմանագրերը թույլ են տալիս 360 արբանյակներ՝ մեկական ռելե մեկ անկյունային աստիճանի համար, որպեսզի խուսափեն միջամտությունից K u հաճախականության տիրույթում հեռարձակման ժամանակ: C հաճախականությունների համար արբանյակների թիվը սահմանափակվում է 180-ով:

Այս հանգամանքը բացատրում է նախագծի իրական առևտրային ձախողումը, քանի որ հասարակական կազմակերպությունների հիմնական ֆինանսական ծախսերը կենտրոնացած են ռելե արբանյակների վրա, որոնք զբաղեցնում են կա՛մ գեոստացիոնար ուղեծիր (հեռուստացույց, կապ), կա՛մ ավելի ցածր ուղեծրեր (գլոբալ դիրքորոշման համակարգեր, բնական ռեսուրսների դիտարկում և այլն): .

Այնուամենայնիվ, վերելակը կարող է լինել հիբրիդային նախագիծ և, ի լրումն ուղեծիր բեռներ հասցնելու գործառույթի, հիմք մնա այլ հետազոտական ​​և առևտրային ծրագրերի համար, որոնք կապված չեն տրանսպորտի հետ:

Ձեռքբերումներ

2005 թվականից ԱՄՆ-ում անցկացվում է Space Elevator Games ամենամյա մրցույթը, որը կազմակերպում է Spaceward հիմնադրամը՝ ՆԱՍԱ-ի աջակցությամբ։ Այս մրցույթներում կա երկու անվանակարգ՝ «լավագույն մալուխ» և «լավագույն ռոբոտ (վերելակ)»։

Վերելակների մրցույթում ռոբոտը պետք է հաղթահարի սահմանված հեռավորությունը՝ բարձրանալով ուղղահայաց մալուխ կանոններով սահմանվածից ոչ ցածր արագությամբ (2007 թվականի մրցույթում ստանդարտները հետևյալն էին. մալուխի երկարությունը՝ 100 մ, նվազագույն արագությունը՝ 2։ մ/վ): 2007 թվականի լավագույն արդյունքը եղել է 100 մ տարածություն 1,8 մ/վ միջին արագությամբ հաղթահարելը։

2009 թվականին Space Elevator Games մրցույթի ընդհանուր մրցանակային ֆոնդը 4 միլիոն դոլար էր։

Ճոպանի ամրության մրցույթում մասնակիցները պետք է տրամադրեն 2 գրամից ոչ ավելի ծանր նյութից պատրաստված երկու մետրանոց օղակ, որը հատուկ տեղադրման միջոցով ստուգում է պատռվելու համար: Մրցույթում հաղթելու համար մալուխի ամրությունը այս ցուցանիշով պետք է լինի առնվազն 50%-ով ավելի, քան ՆԱՍԱ-ին արդեն հասանելի նմուշը: Առայժմ լավագույն արդյունքը պատկանում է մալուխին, որը դիմակայել է մինչև 0,72 տոննա բեռ։

Մրցույթը չի ներառում Liftport Group-ը, որը հայտնի դարձավ 2018-ին տիեզերական վերելակ գործարկելու իր պնդումներով (հետագայում հետ մղվեց մինչև 2031): Liftport-ն իրականացնում է սեփական փորձերը, օրինակ՝ 2006 թվականին ռոբոտային վերելակը բարձրացել է փուչիկների օգնությամբ ձգված ամուր պարանով։ Մեկուկես կիլոմետրից վերելակին հաջողվել է հաղթահարել ընդամենը 460 մետրը։ 2012 թվականի օգոստոս-սեպտեմբեր ամիսներին ընկերությունը մեկնարկել է Kickstarter կայքում վերելակի հետ նոր փորձերի համար միջոցներ հայթայթելու նախագիծ: Կախված հավաքված գումարից՝ նախատեսվում է ռոբոտը բարձրացնել 2 կամ ավելի կիլոմետր։

Space Elevator Games մրցույթում, 2009 թվականի նոյեմբերի 4-ից նոյեմբերի 6-ը, տեղի ունեցավ մրցույթ, որը կազմակերպվել էր Spaceward Foundation-ի և NASA-ի կողմից Հարավային Կալիֆորնիայում, Dryden Flight Research Center-ում, հայտնի Էդվարդսի ռազմաօդային բազայի սահմաններում: Մալուխի փորձարկման երկարությունը կազմել է 900 մետր, մալուխը բարձրացվել է ուղղաթիռի միջոցով։ Առաջատարը ստանձնել է LaserMotive-ը, որը ներկայացրել է 3,95 մ/վ արագությամբ վերելակ, որը շատ մոտ է պահանջվող արագությանը։ Վերելակը մալուխի ողջ երկարությունը ծածկել է 3 րոպե 49 վայրկյանում, վերելակը կրել է 0,4 կգ օգտակար բեռ։ .

Նմանատիպ նախագծեր

Տիեզերական վերելակը միակ նախագիծը չէ, որն օգտագործում է կապիչներ՝ արբանյակներ ուղեծիր դուրս բերելու համար: Նման նախագծերից է Orbital Skyhook-ը: Skyhook-ն օգտագործում է կապ, որը շատ երկար չէ տիեզերական վերելակի համեմատ, որը գտնվում է Երկրի ցածր ուղեծրում և արագ պտտվում է իր միջին մասի շուրջը: Դրա շնորհիվ մալուխի մի ծայրը շարժվում է Երկրի համեմատ համեմատաբար ցածր արագությամբ, և հիպերձայնային ինքնաթիռների բեռները կարող են կասեցվել դրանից: Միևնույն ժամանակ, Skyhook-ի դիզայնն աշխատում է հսկա ճանճանի պես՝ ոլորող մոմենտ ստեղծելու և կինետիկ էներգիայի կուտակիչ: Skyhook նախագծի առավելությունը գոյություն ունեցող տեխնոլոգիաների օգտագործման իրագործելիությունն է: Բացասական կողմն այն է, որ Skyhook-ն օգտագործում է էներգիան իր շարժումից արբանյակներ արձակելու համար, և այդ էներգիան ինչ-որ կերպ պետք է համալրվի:

Տիեզերական վերելակ տարբեր աշխատանքներում

• 1972 թվականին նկարահանված ԽՍՀՄ «Պետկան տիեզերքում» ֆիլմում գլխավոր հերոսը հորինում է տիեզերական վերելակ։
• Արթուր Քլարկի հայտնի գործերից մեկը՝ «Դրախտի շատրվանները», հիմնված է տիեզերական վերելակի գաղափարի վրա։ Բացի այդ, տիեզերական վերելակը հայտնվում է նրա հայտնի քառաբանության՝ «Տիեզերական ոդիսական» (3001: Վերջին ոդիսականը) վերջին մասում։
• «Աստղային ճանապարհ. Վոյաջեր» 3x19 «Rise» դրվագում տիեզերական վերելակը օգնում է անձնակազմին փախչել վտանգավոր մթնոլորտ ունեցող մոլորակից:
• Քաղաքակրթություն IV-ն ունի տիեզերական վերելակ: Այնտեղ նա ավելի ուշ «Մեծ հրաշքներից» մեկն է։
• Թիմոթի Զանի «Spinneret» գիտաֆանտաստիկ վեպում (1985 թ.) նշվում է մի մոլորակ, որն ընդունակ է արտադրել գերմանրաթել։ Ցեղերից մեկը, ով հետաքրքրված էր մոլորակով, ցանկանում էր ստանալ այս մանրաթելը հատուկ տիեզերական վերելակի կառուցման համար:
• Ֆրենկ Շացինգի «Limit» գիտաֆանտաստիկ վեպում տիեզերական վերելակը հանդես է գալիս որպես քաղաքական ինտրիգների կենտրոնական կետ մոտ ապագայում:
• Սերգեյ Լուկյանենկոյի «Աստղերը սառը խաղալիքներ են» երկխոսության մեջ, այլմոլորակային քաղաքակրթություններից մեկը, միջաստեղային առևտրի գործընթացում, Երկիր հասցրեց ծանր թելեր, որոնք կարող էին օգտագործվել տիեզերական վերելակ կառուցելու համար: Սակայն այլմոլորակային քաղաքակրթությունները պնդում էին բացառապես դրանք օգտագործել իրենց նպատակային նպատակի համար՝ օգնել ծննդաբերության ժամանակ:
• Ջ. Սկալզիի «Բախտորոշված ​​է հաղթանակի» գիտաֆանտաստիկ վեպում (eng. Սկալզի, Ջոն. Ծերունու պատերազմ) տիեզերական վերելակների համակարգերը ակտիվորեն օգտագործվում են Երկրի վրա, բազմաթիվ ցամաքային գաղութներում և այլ բարձր զարգացած խելացի ցեղերի որոշ մոլորակների վրա միջաստղային նավերի կառամատույցների հետ հաղորդակցվելու համար:
• Ալեքսանդր Գրոմովի «Վաղը կլինի հավերժություն» գիտաֆանտաստիկ վեպում սյուժեն կառուցված է տիեզերական վերելակի գոյության փաստի շուրջ։ Գոյություն ունեն երկու սարք՝ աղբյուր և ընդունիչ, որոնք, օգտագործելով «էներգետիկ ճառագայթ», ի վիճակի են վերելակի «խցիկը» ուղեծիր բարձրացնել։
• Ալասթեր Ռեյնոլդսի «Անդունդ քաղաքը» գիտաֆանտաստիկ վեպը մանրամասն նկարագրում է տիեզերական վերելակի կառուցվածքն ու աշխատանքը և նկարագրում է դրա ոչնչացման գործընթացը (ահաբեկչական հարձակման հետևանքով)։
• Թերի Պրատչեթի գիտաֆանտաստիկ վեպում Strata-ն ներկայացնում է The Line՝ չափազանց երկար արհեստական ​​մոլեկուլ, որն օգտագործվում է որպես տիեզերական վերելակ:
• Նշվում է Zvuki Mu խմբի «Վերելակ դեպի դրախտ» երգում։
• Sonic Colors խաղի հենց սկզբում կարելի է տեսնել Sonic-ը և Tails-ը, որոնք բարձրանում են տիեզերական վերելակով՝ հասնելու Դոկտոր Էգգմանի այգի:
• Ալեքսանդր Զորիչի «Somnambulist 2» գրքում Ethnogenesis շարքից, գլխավոր հերոս Մատվեյ Գումիլյովը (փոխնակ անձնավորություն տնկելուց հետո՝ Մասկիմ Վերխովցևը, ընկեր Ալֆայի անձնական օդաչուն, «Աստղային մարտիկների» ղեկավարը) ճանապարհորդում է ուղեծրային վերելակով:
• Գիտաֆանտաստիկ գրող Ալեքսանդր Գրոմովի «Օձ» պատմվածքում հերոսներն օգտագործում են տիեզերական վերելակ «ճանապարհին» Լուսնից երկիր:
• Ջորջ Ռ. Մարտինի «Տուֆի ճանապարհորդությունները» գիտաֆանտաստիկ վեպերի շարքում «Ս» ատլեմ մոլորակի վրա ուղեծրային վերելակը տանում է դեպի տիեզերանավի նման սարքավորված մոլորակոիդ։

Մանգայում և անիմեում

• Edo Cyber ​​​​City անիմեի երրորդ դրվագում օգտագործվել է տիեզերական վերելակ՝ ուղեծրային կրիոգեն ափ բարձրանալու համար։
• Battle Angel-ն ունի կիկլոպյան տիեզերական վերելակ, որի մի ծայրում գտնվում է Սալեմի երկնային քաղաքը (քաղաքացիների համար) և ստորին քաղաքը (ոչ քաղաքացիների համար), իսկ մյուս ծայրում՝ Երու տիեզերական քաղաքը։ Նմանատիպ կառույց է գտնվում Երկրի մյուս կողմում։
• Անիմե Mobile Suit Gundam 00-ում կան երեք տիեզերական վերելակներ դրանց վրա ամրացված է նաև արևային մարտկոցների օղակ, որը թույլ է տալիս տիեզերական վերելակը օգտագործել էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։
• Անիմեում Z.O.E. Դոլորեսը ունի տիեզերական վերելակ, ինչպես նաև ցույց է տալիս, թե ինչ կարող է տեղի ունենալ ահաբեկչական հարձակման դեպքում:
• Տիեզերական վերելակը հիշատակվում է Trinity Blood անիմե սերիալում, որում Arc տիեզերանավը ծառայում է որպես հակակշիռ։

տես նաեւ

• Տիեզերական վերելակ: 2010 թ (անգլերեն)ռուսերեն

Նշումներ

գրականություն

• Յուրի Արցուտանով «Տիեզերք - էլեկտրական լոկոմոտիվով», «Կոմսոմոլսկայա պրավդա» թերթ, 1960 թվականի հուլիսի 31-ին:
• Ալեքսանդր Բոլոնկին «Ոչ հրթիռային տիեզերական արձակում և թռիչք», Էլսեվիեր, 2006, 488 էջ:

Շատերը գիտեն աստվածաշնչյան պատմությունն այն մասին, թե ինչպես մարդիկ ձեռնամուխ եղան Աստծուն նմանվելու և որոշեցին երկինք բարձր աշտարակ կանգնեցնել: Տերը, բարկացած, ստիպեց բոլոր մարդկանց խոսել տարբեր լեզուներով, և շինարարությունը դադարեց։

Դժվար է ասել՝ դա ճիշտ է, թե ոչ, բայց հազարավոր տարիներ անց մարդկությունը նորից մտածեց գերաշտարակ կառուցելու հնարավորության մասին։ Ի վերջո, եթե հաջողվի կառուցել տասնյակ հազարավոր կիլոմետր բարձրությամբ կառույց, կարող եք կրճատել բեռները տիեզերք հասցնելու ծախսերը գրեթե հազար անգամ: Տիեզերքը մեկընդմիշտ կդադարի լինել հեռավոր և անհասանելի մի բան:

Սիրելի տարածություն

Տիեզերական վերելակի գաղափարն առաջին անգամ դիտարկել է ռուս մեծ գիտնական Կոնստանտին Ցիոլկովսկին։ Նա ենթադրում էր, որ եթե դուք կառուցեք 40000 կիլոմետր բարձրությամբ աշտարակ, ապա մեր մոլորակի կենտրոնախույս ուժը կպահի ամբողջ կառույցը՝ կանխելով դրա անկումը։

Առաջին հայացքից այս գաղափարից մանիլովիզմի հոտ է գալիս, բայց եկեք տրամաբանորեն մտածենք։ Այսօր հրթիռների քաշի մեծ մասը վառելիքն է, որը ծախսվում է Երկրի ձգողականությունը հաղթահարելու վրա։ Իհարկե, սա նույնպես ազդում է մեկնարկի գնի վրա։ Մեկ կիլոգրամ օգտակար բեռը Երկրի ցածր ուղեծիր հասցնելու արժեքը կազմում է մոտ 20 հազար դոլար:

Այսպիսով, երբ հարազատները մուրաբա են տալիս տիեզերագնացներին ISS-ում, կարող եք վստահ լինել, որ սա աշխարհի ամենաթանկ դելիկատեսն է: Նույնիսկ Անգլիայի թագուհին չի կարող իրեն թույլ տալ դա:

Մեկ մաքոքի գործարկումը ՆԱՍԱ-ին արժեցել է 500-700 միլիոն դոլար: Ամերիկյան տնտեսության մեջ առկա խնդիրների պատճառով ՆԱՍԱ-ի ղեկավարությունը ստիպված եղավ փակել տիեզերական մաքոքային ծրագիրը և բեռները ՄՏԿ առաքելու գործառույթը մասնավոր ընկերություններին հանձնել:

Բացի տնտեսական խնդիրներից, կան նաև քաղաքական. Ուկրաինական հարցի շուրջ տարաձայնությունների պատճառով արևմտյան երկրները մի շարք պատժամիջոցներ և սահմանափակումներ են մտցրել Ռուսաստանի դեմ։ Ցավոք, դրանք ազդեցին նաև տիեզերագնացության ոլորտում համագործակցության վրա: NASA-ն ԱՄՆ կառավարությունից հրահանգ է ստացել սառեցնել բոլոր համատեղ նախագծերը, բացառությամբ ISS-ի։ Փոխվարչապետ Դմիտրի Ռոգոզինն ի պատասխան ասել է, որ Ռուսաստանը շահագրգռված չէ 2020 թվականից հետո ISS-ի նախագծին մասնակցելու մեջ և մտադիր է անցնել այլ նպատակների և խնդիրների, ինչպիսիք են Լուսնի վրա մշտական ​​գիտական ​​բազայի ստեղծումը և մարդու թռիչքը դեպի Մարս։

Ամենայն հավանականությամբ, Ռուսաստանը դա կանի Չինաստանի, Հնդկաստանի և, հնարավոր է, Բրազիլիայի հետ միասին։ Նշենք, որ Ռուսաստանն արդեն պատրաստվում էր ավարտել աշխատանքները նախագծի վրա, իսկ արևմտյան պատժամիջոցներն ուղղակի արագացրին այդ գործընթացը։

Չնայած նման վիթխարի ծրագրերին, ամեն ինչ կարող է մնալ թղթի վրա, քանի դեռ Երկրի մթնոլորտից այն կողմ բեռների առաքման ավելի արդյունավետ և էժան միջոց չի մշակվել: Նույն ISS-ի կառուցման վրա ընդհանուր առմամբ ծախսվել է ավելի քան 100 միլիարդ դոլար։ Նույնիսկ սարսափելի է պատկերացնել, թե որքան «կանաչներ» կպահանջվեն Լուսնի վրա կայան ստեղծելու համար:

Տիեզերական վերելակը կարող է լինել խնդրի կատարյալ լուծում: Երբ վերելակը գործարկվի, առաքման ծախսերը կարող են նվազել մինչև երկու դոլար մեկ կիլոգրամի համար: Բայց նախ դուք պետք է մանրակրկիտ մտածեք, թե ինչպես կառուցել այն:

Անվտանգության սահման

1959 թվականին Լենինգրադի ինժեներ Յուրի Նիկոլաևիչ Արցուտանովը մշակեց տիեզերական վերելակի առաջին աշխատանքային տարբերակը։ Քանի որ մեր մոլորակի ձգողականության պատճառով անհնար է վերելակ կառուցել ներքևից վեր, նա առաջարկեց անել հակառակը՝ կառուցել վերևից վար: Դրա համար հատուկ արբանյակը պետք է արձակվեր գեոստացիոնար ուղեծիր (մոտ 36000 կիլոմետր), որտեղ այն պետք է դիրք գրավեր Երկրի հասարակածի որոշակի կետից բարձր։ Այնուհետև սկսեք հավաքել մալուխները արբանյակի վրա և աստիճանաբար իջեցրեք դրանք դեպի մոլորակի մակերեսը: Ինքը՝ արբանյակը, նույնպես հակակշիռի դեր է կատարել՝ մալուխները մշտապես լարված պահելով։

Լայն հանրությունը կարողացավ մանրամասն ծանոթանալ այս գաղափարին, երբ 1960 թվականին «Կոմսոմոլսկայա պրավդան» հրապարակեց հարցազրույց Արծուտանովի հետ։ Հարցազրույցը հրապարակվել է նաև արևմտյան լրատվամիջոցների կողմից, որից հետո ողջ աշխարհը ենթարկվել է «վերելակային տենդի»։ Գիտաֆանտաստիկ գրողները հատկապես նախանձախնդիր էին, նկարում էին ապագայի վարդագույն նկարներ, որոնց անփոխարինելի հատկանիշը տիեզերական վերելակն էր։

Վերելակի ստեղծման հնարավորությունն ուսումնասիրող բոլոր փորձագետները համաձայն են, որ այս պլանի իրականացման հիմնական խոչընդոտը մալուխների համար բավականաչափ ամուր նյութի բացակայությունն է։ Ըստ հաշվարկների, այս հիպոթետիկ նյութը պետք է դիմակայել 120 գիգապասկալ լարման, այսինքն. ավելի քան 100,000 կիլոգրամ մեկ քառակուսի մետրի համար:

Պողպատի ուժը մոտավորապես 2 գիգապասկալ է, հատկապես ուժեղ տարբերակների համար՝ առավելագույնը 5 գիգապասկալ, քվարց մանրաթելի համար՝ 20-ից մի փոքր բարձր: Սա ուղղակի հրեշավոր ցածր է: Հավերժական հարց է առաջանում՝ ի՞նչ անել։ Զարգացնել նանոտեխնոլոգիան: Վերելակի մալուխի դերի համար ամենահեռանկարային թեկնածուն կարող է լինել ածխածնային նանոխողովակները: Ըստ հաշվարկների՝ դրանց ուժը պետք է շատ ավելի բարձր լինի, քան նվազագույնը 120 գիգապասկալը։

Մինչ այժմ ամենաուժեղ նմուշը կարողացել է դիմակայել 52 գիգապասկալ սթրեսին, սակայն շատ այլ դեպքերում դրանք պատռվել են 30-ից 50 գիգապասկալի սահմաններում: Երկարատև հետազոտությունների և փորձերի ընթացքում Հարավային Կալիֆորնիայի համալսարանի մասնագետներին հաջողվեց հասնել չլսված արդյունքի. նրանց խողովակը կարողացավ դիմակայել 98,9 գիգապասկալ լարման:

Ցավոք սրտի, սա միանվագ հաջողություն էր, և կա ևս մեկ էական խնդիր ածխածնային նանոխողովակների հետ կապված: Թուրինի պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնական Նիկոլաս Պուգոն հիասթափեցնող եզրակացության է եկել. Ստացվում է, որ նույնիսկ ածխածնային խողովակների կառուցվածքում մեկ ատոմի տեղաշարժի պատճառով որոշակի տարածքի ամրությունը կարող է կտրուկ նվազել 30%-ով։ Եվ այս ամենը, չնայած այն հանգամանքին, որ մինչ այժմ ստացված ամենաերկար նանոխողովակի նմուշը ընդամենը երկու սանտիմետր է։ Եվ եթե հաշվի առնեք այն փաստը, որ մալուխի երկարությունը պետք է լինի գրեթե 40000 կիլոմետր, ապա առաջադրանքը պարզապես անհնար է թվում։

Բեկորներ և փոթորիկներ

Մեկ այլ շատ լուրջ խնդիր կապված է տիեզերական աղբի հետ։ Երբ մարդկությունը հաստատվեց Երկրի ցածր ուղեծրում, նա սկսեց իր ամենասիրելի զբաղմունքներից մեկը՝ շրջապատող տարածությունը աղտոտելով իր կենսագործունեության արտադրանքով: Հենց սկզբում դա մեզ ինչ-որ կերպ առանձնապես չէր անհանգստացնում։ «Ի վերջո, տարածությունն անվերջ է: -պատճառաբանեցինք։ «Դուք դեն եք նետում թղթի կտորը, և այն կշարունակի ուսումնասիրել Տիեզերքի ընդարձակությունը»:

Այստեղ մենք սխալվեցինք։ Օդանավերի բոլոր բեկորներն ու մնացորդները դատապարտված են ընդմիշտ պտտվելու Երկրի վրա՝ գրավելով նրա հզոր գրավիտացիոն դաշտը: Ինժեներ չի պահանջվում՝ հասկանալու համար, թե ինչ կլինի, եթե այս աղբից մեկը բախվի մալուխին: Հետևաբար, հազարավոր հետազոտողներ ամբողջ աշխարհից գլուխ են հանում մերձերկրյա աղբավայրը վերացնելու հարցի շուրջ:

Մոլորակի մակերեսին վերելակի հիմքի հետ կապված իրավիճակը նույնպես լիովին պարզ չէ։ Ի սկզբանե նախատեսվում էր հասարակածում ստեղծել անշարժ բազա՝ գեոստացիոնար արբանյակի հետ համաժամացում ապահովելու համար։ Այնուամենայնիվ, այդ դեպքում հնարավոր չէ խուսափել փոթորկի քամիների և այլ բնական աղետների վերելակի վրա վնասակար ազդեցություններից:

Այնուհետև միտք ծագեց հիմքը միացնել լողացող հարթակին, որը կարող էր մանևրել և «խուսափել» փոթորիկներից: Բայց այս դեպքում ուղեծրում և հարթակում գտնվող օպերատորները ստիպված կլինեն բոլոր շարժումները կատարել վիրահատական ​​ճշգրտությամբ և բացարձակ սինխրոնիզացիայով, հակառակ դեպքում ամբողջ կառույցը կգնա դժոխք:

Ձեր կզակը բարձր պահեք:

Չնայած բոլոր դժվարություններին ու խոչընդոտներին, որոնք ընկած են դեպի աստղեր տանող մեր փշոտ ճանապարհին, մենք չպետք է քիթը կախենք և այս, անկասկած, եզակի նախագիծը գցենք հետևի այրիչի մեջ։ Տիեզերական վերելակը շքեղություն չէ, այլ կենսական բան։

Առանց դրա, մոտ տարածության գաղութացումը կդառնա չափազանց աշխատատար, ծախսատար նախաձեռնություն և կարող է երկար տարիներ տևել: Անշուշտ, կան հակագրավիտացիոն տեխնոլոգիաներ մշակելու առաջարկներ, բայց դա շատ հեռու հեռանկար է, և վերելակն անհրաժեշտ է առաջիկա 20-30 տարում։

Վերելակն անհրաժեշտ է ոչ միայն բեռներ բարձրացնելու և իջեցնելու համար, այլև որպես «մեգա-պարսատիկ»։ Նրա օգնությամբ հնարավոր է տիեզերանավեր արձակել միջմոլորակային տարածություն՝ չծախսելով նման թանկարժեք վառելիքի հսկայական ծավալներ, որոնք հակառակ դեպքում կարող են օգտագործվել նավը արագացնելու համար։ Առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում Երկիրը վտանգավոր թափոններից մաքրելու վերելակ օգտագործելու գաղափարը:

Ենթադրենք, որ ատոմակայանից օգտագործված միջուկային վառելիքը կարող է տեղադրվել փակ պարկուճների մեջ, այնուհետև ուղիղ կրակով ուղարկել Արևի ուղղությամբ, ինչի համար նման բոգեր այրելը տորթ է:

Բայց, տարօրինակ կերպով, նման գաղափարի իրականացումը, ավելի շուտ, ոչ թե տնտեսագիտության կամ գիտության, այլ քաղաքականության հարց է: Մենք պետք է առերեսվենք ճշմարտության հետ. աշխարհի ոչ մի երկիր չի կարող ինքնուրույն գլուխ հանել նման մեծ նախագծից: Առանց միջազգային համագործակցության ճանապարհ չկա.

Առաջին հերթին կարեւոր է ԱՄՆ-ի, Եվրամիության, Չինաստանի, Ճապոնիայի, Հնդկաստանի, Բրազիլիայի եւ, իհարկե, Ռուսաստանի մասնակցությունը։ Այնպես որ, ինչպես էլ նայեք, ստիպված եք լինելու նստել բանակցությունների սեղանի շուրջ և ծխել խաղաղության ծխամորճը։ Հետևաբար, տղերք, եկեք միասին ապրենք, և մեզ մոտ ամեն ինչ կստացվի:

Ադիլետ ՈՒՐԱՅՄՈՎ

Չնայած տիեզերական վերելակի կառուցումն արդեն մեր ինժեներական հնարավորությունների շրջանակում է, այս կառույցի շուրջ կրքերը վերջին շրջանում, ցավոք, հանդարտվել են: Պատճառն այն է, որ գիտնականներին դեռևս չի հաջողվել արդյունաբերական մասշտաբով անհրաժեշտ ուժի ածխածնային նանոխողովակներ արտադրելու տեխնոլոգիա ձեռք բերել։

Առանց հրթիռների ուղեծիր բեռներ արձակելու գաղափարը առաջարկել է նույն մարդը, ով հիմնադրել է տեսական տիեզերագնացությունը՝ Կոնստանտին Էդուարդովիչ Ցիոլկովսկին: Ոգեշնչվելով Փարիզում տեսած Էյֆելյան աշտարակից՝ նա նկարագրեց տիեզերական վերելակի իր տեսլականը հսկայական բարձրության աշտարակի տեսքով: Նրա գագաթը պարզապես կլինի երկրակենտրոն ուղեծրի մեջ:

Վերելակային աշտարակը հիմնված է ամուր նյութերի վրա, որոնք կանխում են սեղմումը, բայց տիեզերական վերելակների ժամանակակից գաղափարները դեռևս դիտարկում են մալուխներով տարբերակ, որը պետք է լինի առաձգական ուժ: Այս գաղափարն առաջին անգամ առաջարկվել է 1959 թվականին մեկ այլ ռուս գիտնական Յուրի Նիկոլաևիչ Արցուտանովի կողմից։ Առաջին գիտական ​​աշխատանքը՝ մալուխի տեսքով տիեզերական վերելակի վերաբերյալ մանրամասն հաշվարկներով, հրատարակվել է 1975 թվականին, իսկ 1979 թվականին Արթուր Քլարկը այն հանրահռչակել է իր «Դրախտի շատրվանները» աշխատությունում։

Թեև նանոխողովակները ներկայումս ճանաչվում են որպես ամենաուժեղ նյութը և միակը, որը հարմար է գեոստացիոնար արբանյակից ձգվող մալուխի տեսքով վերելակ կառուցելու համար, լաբորատորիայում ձեռք բերված նանոխողովակների ուժը դեռ բավարար չէ հաշվարկված ուժին հասնելու համար:

Տեսականորեն նանոխողովակների ուժը պետք է լինի ավելի քան 120 ԳՊա, սակայն գործնականում մեկ պատի նանոխողովակի ամենաբարձր երկարացումը եղել է 52 ԳՊա, իսկ միջինում դրանք կոտրվել են 30-50 ԳՊա միջակայքում։ Տիեզերական վերելակի համար անհրաժեշտ են 65-120 ԳՊա հզորությամբ նյութեր:

Անցյալ տարեվերջին ամերիկյան ամենախոշոր վավերագրական ֆիլմերի փառատոնը՝ DocNYC-ը, ցուցադրեց Sky Line ֆիլմը, որը նկարագրում է տիեզերական վերելակ կառուցելու ամերիկացի ինժեներների փորձերը՝ ներառյալ NASA X-Prize մրցույթի մասնակիցներին:

Ֆիլմի գլխավոր հերոսներն են Բրեդլի Էդվարդսն ու Մայքլ Լեյնը։ Էդվարդսը աստղաֆիզիկոս է, ով աշխատում է տիեզերական վերելակի գաղափարի վրա 1998 թվականից: Լեյնը ձեռնարկատեր է և LiftPort ընկերության հիմնադիրը, որը խթանում է ածխածնային նանոխողովակների առևտրային օգտագործումը:

90-ականների վերջին և 2000-ականների սկզբին Էդվարդսը, ստանալով ՆԱՍԱ-ի դրամաշնորհներ, ինտենսիվորեն զարգացրեց տիեզերական վերելակի գաղափարը՝ հաշվարկելով և գնահատելով նախագծի բոլոր ասպեկտները: Նրա բոլոր հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այս գաղափարը իրագործելի է, եթե միայն մալուխի համար բավականաչափ ամուր մանրաթել հայտնվի:

Էդվարդսը կարճ ժամանակով համագործակցում էր LiftPort-ի հետ՝ վերելակների նախագծի համար ֆինանսավորում փնտրելու համար, սակայն ներքին տարաձայնությունների պատճառով նախագիծն այդպես էլ չիրականացավ: LiftPort-ը փակվել է 2007 թվականին, թեև մեկ տարի առաջ այն հաջողությամբ ցուցադրել էր ռոբոտը, որը բարձրանում էր մի կիլոմետր երկարությամբ ուղղահայաց մալուխի վրա, որը կախված էր օդապարիկներից՝ որպես իր որոշ տեխնոլոգիաների հայեցակարգի ապացույց:

Այդ մասնավոր տարածքը, որը կենտրոնացած է բազմակի օգտագործման հրթիռների վրա, տեսանելի ապագայում կարող է ամբողջությամբ փոխարինել տիեզերական վերելակների զարգացմանը: Նրա խոսքով, տիեզերական վերելակը գրավիչ է միայն այն պատճառով, որ առաջարկում է բեռները ուղեծիր հասցնելու ավելի էժան ուղիներ, իսկ բազմակի օգտագործման հրթիռներ են մշակվում հենց այդ առաքման արժեքը նվազեցնելու համար։

Էդվարդսը գաղափարի լճացման մեջ մեղադրում է նախագծին իրական աջակցության բացակայությանը։ «Այսպիսին են նախագծերը, որոնցով աշխարհով մեկ սփռված հարյուրավոր մարդիկ զարգանում են որպես հոբբի: Մինչեւ իրական աջակցություն եւ կենտրոնացված վերահսկողություն չլինի, լուրջ առաջընթաց չի արձանագրվի»:

Ճապոնիայում տիեզերական վերելակի գաղափարի զարգացման հետ կապված իրավիճակը տարբեր է. Երկիրը հայտնի է ռոբոտաշինության ոլորտում իր զարգացումներով, իսկ ճապոնացի ֆիզիկոս Սումիո Իիջիման համարվում է նանոխողովակների ոլորտում առաջամարտիկ։ Տիեզերական վերելակի գաղափարն այստեղ գրեթե ազգային է։

Ճապոնական Obayashi ընկերությունը խոստացել է մինչև 2050 թվականը մատակարարել աշխատանքային վերելակ: Ընկերության գլխավոր գործադիր տնօրեն Յոջի Իշիկավան ասում է, որ իրենք աշխատում են մասնավոր կապալառուների և տեղական համալսարանների հետ՝ բարելավելու գոյություն ունեցող նանոխողովակների տեխնոլոգիան:

Իշիկավան ասում է, որ թեև ընկերությունը հասկանում է նախագծի բարդությունը, սակայն դրա իրականացման համար հիմնարար խոչընդոտներ չեն տեսնում։ Նա նաև կարծում է, որ տիեզերական վերելակի գաղափարի ժողովրդականությունը Ճապոնիայում պայմանավորված է ինչ-որ ազգային գաղափար ունենալու անհրաժեշտությամբ, որը միավորում է մարդկանց վերջին մի քանի տասնամյակների ծանր տնտեսական իրավիճակի ֆոնին:

Իշիկավան վստահ է, որ թեև այս մեծության գաղափարը, ամենայն հավանականությամբ, կարող է իրականացվել միայն միջազգային համագործակցության միջոցով, Ճապոնիան կարող է դառնալ նրա շարժիչ ուժը՝ երկրում տիեզերական վերելակի մեծ ժողովրդականության շնորհիվ:

Միևնույն ժամանակ, կանադական տիեզերական և պաշտպանական Thoth Technology ընկերությունը անցյալ ամառ արժանացավ ԱՄՆ-ի թիվ 9,085,897 արտոնագրի՝ տիեզերական վերելակի իրենց տարբերակի համար: Ավելի ճիշտ, հայեցակարգը ներառում է աշտարակի կառուցում, որը սեղմված գազի շնորհիվ պահպանում է իր կոշտությունը:

Աշտարակը պետք է բեռներ հասցնի 20 կմ բարձրության վրա, որտեղից դրանք ուղեծիր դուրս կբերվեն սովորական հրթիռների միջոցով։ Այս միջանկյալ տարբերակը, ըստ ընկերության հաշվարկների, հրթիռի համեմատ կխնայի վառելիքի մինչև 30%-ը։

Ըստ տեսական հաշվարկների՝ դրանք կարծես հարմար նյութ են։ Եթե ​​ենթադրենք դրանց համապատասխանությունը մալուխի արտադրության համար, ապա տիեզերական վերելակի ստեղծումը լուծելի ինժեներական խնդիր է, թեև այն պահանջում է առաջադեմ մշակումների օգտագործում և. NASA-ն արդեն ֆինանսավորում է Ամերիկյան գիտական ​​հետազոտությունների ինստիտուտի հետ կապված զարգացումները, ներառյալ մալուխի երկայնքով ինքնուրույն շարժվող վերելակի մշակումը: Ենթադրաբար, այս մեթոդը ապագայում կարող է լինել ավելի էժան, քան թռիչքային մեքենաների օգտագործումը:

Հանրագիտարան YouTube

1 / 5

✪ Տիեզերական վերելակ, ՄԵՐ ՏԻԵԶԵՐՔԸ ՏԻԵԶԵՐՔ:

✪ Տիեզերական վերելակ դեպի Լուսին | Մեծ թռիչք

✪ Տիեզերական վերելակ: Երազ և իրականություն. Թե՞ ֆանտազիա:

✪ Կանադայում 20 կիլոմետրանոց տիեզերական վերելակ կկառուցեն

✪ Տիեզերական վերելակ (կարդում է Ալեքսանդր Կոտովը)

սուբտիտրեր

Դիզայն

Համեմատության համար նշենք, որ պողպատի տեսակների մեծ մասի ուժը մոտավորապես 1 ԳՊա է, և նույնիսկ ամենաուժեղ տեսակները 5 ԳՊա-ից ոչ ավելի են, իսկ պողպատը ծանր է: Շատ ավելի թեթև Kevlar-ն ունի 2,6-4,1 ԳՊա միջակայքում ուժ, իսկ քվարցային մանրաթելը՝ մինչև 20 ԳՊա և բարձր: Ալմաստե մանրաթելերի տեսական ուժը կարող է մի փոքր ավելի բարձր լինել:

Նման մանրաթելեր հյուսելու տեխնոլոգիան դեռևս սկզբնական փուլում է:

Որոշ գիտնականների կարծիքով, նույնիսկ ածխածնային նանոխողովակները երբեք այնքան ամուր չեն լինի տիեզերական վերելակի մալուխ պատրաստելու համար:

Սիդնեյի տեխնոլոգիական համալսարանի գիտնականների փորձերը հնարավորություն են տվել ստեղծել գրաֆենային թուղթ: Նմուշի փորձարկումները հուսադրող են. նյութի խտությունը հինգից վեց անգամ ցածր է պողպատից, մինչդեռ առաձգական ուժը տասն անգամ ավելի բարձր է, քան ածխածնային պողպատից: Միևնույն ժամանակ, գրաֆենը էլեկտրական հոսանքի լավ հաղորդիչ է, որը թույլ է տալիս այն օգտագործել վերելակին էներգիա փոխանցելու համար՝ որպես կոնտակտային ավտոբուս։

2013 թվականի հունիսին ԱՄՆ Կոլումբիայի համալսարանի ինժեներները զեկուցեցին նոր առաջընթացի մասին. գրաֆենի արտադրության նոր տեխնոլոգիայի շնորհիվ հնարավոր է ձեռք բերել մի քանի տասնյակ սանտիմետր անկյունագծով թերթեր և տեսականից ընդամենը 10%-ով պակաս ամրությամբ:

Մալուխի հաստացում

Տիեզերական վերելակը պետք է կրի առնվազն իր սեփական քաշը, ինչը զգալի է մալուխի երկարության պատճառով: Հաստացումը մի կողմից մեծացնում է մալուխի ամրությունը, մյուս կողմից՝ ավելացնում է դրա քաշը, հետևաբար՝ պահանջվող ուժը։ Դրա վրա բեռը տարբեր վայրերում տարբեր կլինի. որոշ դեպքերում մալուխի մի հատվածը պետք է դիմանա ներքևում գտնվող հատվածների քաշին, մյուսներում այն ​​պետք է դիմանա կենտրոնախույս ուժին, որը պահում է մալուխի վերին մասերը ուղեծրում: Այս պայմանը բավարարելու և յուրաքանչյուր կետում մալուխի օպտիմալության հասնելու համար դրա հաստությունը փոփոխական կլինի:

Կարելի է ցույց տալ, որ հաշվի առնելով Երկրի ձգողականությունը և կենտրոնախույս ուժը (բայց հաշվի չառնելով Լուսնի և Արեգակի ավելի փոքր ազդեցությունը), մալուխի խաչմերուկը՝ կախված բարձրությունից, կնկարագրվի հետևյալ բանաձևով.

A (r) = A 0 exp⁡ [ ρ s [ 1 2 ω 2 (r 0 2 − r 2) + g 0 r 0 (1 − r 0 r) ] ] (\displaystyle A(r)=A_(0 )\ \exp \left[(\frac (\rho )(s))\left[(\begin(matrix)(\frac (1)(2))\end(matrix))\omega ^(2)( r_(0)^(2)-r^(2))+g_(0)r_(0)(1-(\frac (r_(0))(r)))\աջ]\աջ])

Այստեղ A (r) (\displaystyle A(r))- մալուխի խաչմերուկի տարածքը կախված հեռավորությունից r (\displaystyle r)-ից կենտրոնԵրկիր.

Բանաձևը օգտագործում է հետևյալ հաստատունները.

Այս հավասարումը նկարագրում է կապանքը, որի հաստությունը սկզբում աճում է էքսպոնենցիալ, այնուհետև նրա աճը դանդաղում է մի քանի Երկրի շառավիղների բարձրության վրա, այնուհետև այն դառնում է հաստատուն՝ ի վերջո հասնելով գեոստացիոնար ուղեծրի։ Սրանից հետո հաստությունը նորից սկսում է նվազել։

Այսպիսով, հիմքում և GSO-ում մալուխի խաչմերուկային տարածքների հարաբերակցությունը ( r= 42,164 կմ) է: A (r G E O) A 0 = exp⁡ [ ρ s × 4, 832 × 10 7 m 2 s 2 ] (\ցուցադրման ոճ (\frac (A(r_(\mathrm (GEO))))(A_(0)) )=\exp \left[(\frac (\rho )(s))\անգամ 4.832 \ անգամ 10^(7)\,\mathrm (\frac (m^(2))(s^(2))) \ճիշտ])

Այստեղ փոխարինելով խտությունը և ամրությունը տարբեր նյութերի և մալուխի տարբեր տրամագծերի համար գետնի մակարդակում, մենք ստանում ենք GSO մակարդակի մալուխի տրամագծերի աղյուսակ: Պետք է հաշվի առնել, որ հաշվարկն իրականացվել է այն պայմանով, որ վերելակը կանգնի «ինքնուրույն», առանց բեռի, քանի որ մալուխային նյութն արդեն իսկ լարվածություն է զգում սեփական քաշից (և այդ բեռները մոտ են առավելագույն թույլատրելիին. այս նյութի համար):

Մալուխի տրամագիծը GSO-ում, կախված դրա տրամագծից գետնի մակարդակում,
տարբեր նյութերի համար (հաշվարկված վերջին բանաձևով), մ

Նյութ	Խտություն ρ (\displaystyle \rho), kg÷m 3	Առաձգական ուժ s (\displaystyle s), Պա	Մալուխի տրամագիծը հողի մակարդակում
			1 մմ	1 սմ	10 սմ	1մ
Steel St3 տաք գլանվածք	7760	0,37 10 9	1,31 10 437	1,31 10 438	1,31 10 439	1,31 10 440
Բարձր լեգիրված պողպատ 30KhGSA	7780	1.4 10 9	4.14 10 113	4.14 10 114	4.14 10 115	4.14 10 116
Վեբ	1000	2.5 10 9	0,248 10 6	2.48 10 6	24.8 10 6	248 10 6
Ժամանակակից ածխածնային մանրաթել	1900	4 10 9	9.269 10 6	92,69 10 6	926.9 10 6	9269 10 6
Ածխածնային նանոխողովակներ	1900	90 10 9	2.773·10 -3	2.773·10 -2	2.773·10 -1	2.773

Այսպիսով, ժամանակակից կառուցվածքային պողպատներից վերելակ կառուցելն իրատեսական չէ: Միակ ելքը ավելի ցածր խտությամբ և/կամ շատ բարձր ամրություններով նյութեր փնտրելն է։

Օրինակ, աղյուսակը ներառում է սարդոստայններ (սարդի մետաքս): «Սարդի ֆերմաներում» ցանցերի արտադրության տարբեր էկզոտիկ նախագծեր կան։ Վերջերս տեղեկություններ կային, որ գենետիկական ինժեներիայի օգնությամբ հնարավոր է եղել այծի օրգանիզմ ներմուծել սարդոստայնի սպիտակուցը կոդավորող սարդի գեն: Այժմ գենետիկորեն ձևափոխված այծի կաթը սարդի սպիտակուց է պարունակում։ Հնարավո՞ր է արդյոք այս սպիտակուցից ստանալ իր հատկություններով սարդոստայնի նմանվող նյութ, դեռևս հայտնի չէ։ Բայց, ըստ մամուլի, նման զարգացումներ են ընթանում

Մեկ այլ խոստումնալից ուղղություն է ածխածնային մանրաթելն ու ածխածնային նանոխողովակները: Ածխածնի մանրաթելն այսօր հաջողությամբ օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ: Նանոխողովակները մոտ 20 անգամ ավելի ամուր են, սակայն այս նյութի արտադրության տեխնոլոգիան դեռ լաբորատորիայից դուրս չի եկել: Աղյուսակը կառուցվել է այն ենթադրության վրա, որ նանոխողովակներից պատրաստված մալուխի խտությունը նույնն է, ինչ ածխածնային մանրաթելին:

Ստորև թվարկված են տիեզերական վերելակ կառուցելու ևս մի քանի այլ էկզոտիկ եղանակներ.

Հակակշիռ

Հակակշիռը կարող է ստեղծվել երկու եղանակով՝ ծանր օբյեկտը (օրինակ՝ աստերոիդ, տիեզերական բնակավայր կամ տիեզերական նավահանգիստ) գեոստացիոնար ուղեծրից այն կողմ կապելով, կամ ինքնին կապանքը գեոստացիոնար ուղեծրից զգալի հեռավորության վրա երկարացնելով: Երկրորդ տարբերակը հետաքրքիր է, քանի որ երկարացված մալուխի ծայրից ավելի հեշտ է բեռներ ուղարկել այլ մոլորակներ, քանի որ այն ունի Երկրի համեմատ զգալի արագություն:

Անկյունային թափ, արագություն և թեքություն

Մալուխի յուրաքանչյուր հատվածի հորիզոնական արագությունը բարձրության հետ մեծանում է Երկրի կենտրոն հեռավորության համեմատ՝ հասնելով առաջին տիեզերական արագությանը գեոստացիոնար ուղեծրում։ Հետեւաբար, բեռը բարձրացնելիս անհրաժեշտ է ձեռք բերել լրացուցիչ անկյունային իմպուլս (հորիզոնական արագություն):

Անկյունային իմպուլսը ձեռք է բերվում Երկրի պտույտի շնորհիվ։ Սկզբում վերելակը մի փոքր ավելի դանդաղ է շարժվում, քան մալուխը (Կորիոլիսի էֆեկտ), դրանով իսկ «դանդաղեցնելով» մալուխը և մի փոքր շեղելով այն դեպի արևմուտք: 200 կմ/ժ վերելքի արագության դեպքում մալուխը կթեքվի 1 աստիճանով։ Ոչ ուղղահայաց մալուխի լարվածության հորիզոնական բաղադրիչը բեռը քաշում է դեպի կողմը, այն արագացնելով արևելյան ուղղությամբ (տես գծապատկեր) - դրա շնորհիվ վերելակը ձեռք է բերում լրացուցիչ արագություն: Ըստ Նյուտոնի երրորդ օրենքի՝ մալուխը փոքր-ինչ դանդաղեցնում է Երկիրը, իսկ հակակշիռը՝ զգալիորեն ավելի մեծ քանակությամբ, հակակշիռի պտույտի դանդաղման արդյունքում, մալուխը կսկսի փաթաթվել գետնին։

Միևնույն ժամանակ, կենտրոնախույս ուժի ազդեցությունը ստիպում է մալուխին վերադառնալ էներգետիկ բարենպաստ ուղղահայաց դիրքի [ ], որպեսզի այն գտնվի կայուն հավասարակշռության վիճակում։ Եթե ​​վերելակի ծանրության կենտրոնը միշտ գտնվում է գեոստացիոնար ուղեծրից բարձր, անկախ վերելակների արագությունից, այն չի ընկնի։

Այն պահին, երբ ծանրաբեռնվածությունը հասնում է գեոստացիոնար ուղեծիր (GSO), նրա անկյունային իմպուլսը բավարար է բեռը ուղեծիր դուրս բերելու համար: Եթե ​​բեռը չի ազատվում մալուխից, ապա, ուղղահայաց կանգ առնելով GSO մակարդակում, այն կհայտնվի անկայուն հավասարակշռության վիճակում, և անսահման փոքր ներքև մղումով այն կթողնի GSO-ն և կսկսի ընկնել Երկիր ուղղահայաց: արագացում՝ միաժամանակ դանդաղեցնելով հորիզոնական ուղղությամբ։ Հորիզոնական բաղադրիչից իջնելիս կինետիկ էներգիայի կորուստը մալուխի միջոցով կտեղափոխվի Երկրի պտույտի անկյունային իմպուլս՝ արագացնելով նրա պտույտը։ Երբ դեպի վեր մղվում է, բեռը նույնպես դուրս կգա GSO-ից, բայց հակառակ ուղղությամբ, այսինքն՝ այն կսկսի բարձրանալ մալուխի երկայնքով Երկրից արագացումով՝ հասնելով վերջնական արագությանը մալուխի վերջում: Քանի որ վերջնական արագությունը կախված է մալուխի երկարությունից, դրա արժեքը կարող է կամայականորեն սահմանվել: Հարկ է նշել, որ բեռի կինետիկ էներգիայի արագացումն ու ավելացումը բարձրացման ժամանակ, այսինքն՝ պարույրով արձակումը տեղի կունենա Երկրի պտույտի պատճառով, որը կդանդաղի։ Այս գործընթացը լիովին շրջելի է, այսինքն, եթե դուք բեռ դնեք մալուխի ծայրին և սկսեք իջեցնել այն՝ պարուրաձև սեղմելով, Երկրի պտույտի անկյունային իմպուլսը համապատասխանաբար կմեծանա:

Բեռը իջեցնելիս տեղի կունենա հակառակ գործընթացը՝ մալուխը թեքելով դեպի արևելք։

Տիեզերք մեկնարկել

Մալուխի վերջում 144000 կմ բարձրության վրա արագության շոշափող բաղադրիչը կկազմի 10,93 կմ/վ, ինչը ավելի քան բավարար է Երկրի գրավիտացիոն դաշտը լքելու և նավերը դեպի Սատուրն ուղարկելու համար։ Եթե ​​օբյեկտին թույլ տրվեր ազատորեն սահել կապի վերին մասի երկայնքով, այն կունենա բավականաչափ արագություն արեգակնային համակարգից փախչելու համար: Դա տեղի կունենա մալուխի (և Երկրի) ընդհանուր անկյունային իմպուլսի անցման շնորհիվ արձակված օբյեկտի արագության:

Էլ ավելի մեծ արագությունների հասնելու համար դուք կարող եք երկարացնել մալուխը կամ արագացնել բեռը էլեկտրամագնիսականության միջոցով:

Այլ մոլորակների վրա

Տիեզերական վերելակ կարելի է կառուցել այլ մոլորակների վրա։ Ավելին, որքան ցածր է մոլորակի ձգողականությունը և որքան արագ է այն պտտվում, այնքան ավելի հեշտ է շինարարություն իրականացնելը։

Հնարավոր է նաև տարածել տիեզերական վերելակը երկու երկնային մարմինների միջև, որոնք պտտվում են միմյանց շուրջ և անընդհատ կանգնած են միմյանց դեմ (օրինակ՝ Պլուտոնի և Քարոնի միջև կամ կրկնակի աստերոիդի (90) Անտիոպայի բաղադրիչների միջև: Այնուամենայնիվ, քանի որ նրանց ուղեծրերը չեն ճշգրիտ շրջան, անհրաժեշտ կլինի սարք՝ նման վերելակի երկարությունը անընդհատ փոխելու համար։

Շինարարություն

Շինարարությունն իրականացվում է գեոստացիոնար կայանից։ Մի ծայրն իջնում ​​է դեպի Երկրի մակերես՝ ձգված ձգողականության ուժով։ Մյուսը, հավասարակշռելու համար, գտնվում է հակառակ ուղղությամբ՝ ձգվող կենտրոնախույս ուժով։ Սա նշանակում է, որ շինարարության համար նախատեսված բոլոր նյութերը պետք է գեոստացիոնար ուղեծիր հասցվեն ավանդական եղանակով: Այսինքն՝ ամբողջ տիեզերական վերելակը գեոստացիոնար ուղեծիր հասցնելու արժեքը նախագծի նվազագույն գինն է։

Տիեզերական վերելակ օգտագործելու խնայողություններ

Ենթադրաբար, տիեզերական վերելակը զգալիորեն կնվազեցնի բեռները տիեզերք ուղարկելու ծախսերը։ Տիեզերական վերելակների կառուցումը թանկ է, բայց դրանց շահագործման ծախսերը ցածր են, ուստի դրանք լավագույնս օգտագործվում են երկար ժամանակ՝ շատ մեծ բեռների համար: Ներկայումս բեռների թողարկման շուկան այնքան մեծ չէ, որ արդարացնի վերելակի կառուցումը, սակայն գնի կտրուկ նվազումը պետք է հանգեցնի շուկայի ընդլայնմանը։

Դեռևս չկա այն հարցին, թե տիեզերական վերելակը կվերադարձնի իր մեջ ներդրված գումարը, թե՞ ավելի լավ կլինի այն ներդնել հրթիռային տեխնոլոգիաների հետագա զարգացման մեջ։

Այնուամենայնիվ, վերելակը կարող է լինել հիբրիդային նախագիծ և, ի լրումն ուղեծիր բեռներ հասցնելու գործառույթի, հիմք մնա այլ հետազոտական ​​և առևտրային ծրագրերի համար, որոնք կապված չեն տրանսպորտի հետ:

Ձեռքբերումներ

2005 թվականից ԱՄՆ-ում անցկացվում է Space Elevator Games ամենամյա մրցույթը, որը կազմակերպում է Spaceward հիմնադրամը՝ NASA-ի աջակցությամբ։ Այս մրցույթներում կա երկու անվանակարգ՝ «լավագույն մալուխ» և «լավագույն ռոբոտ (վերելակ)»։

Վերելակների մրցույթում ռոբոտը պետք է անցնի սահմանված տարածություն՝ բարձրանալով ուղղահայաց մալուխ կանոններով սահմանվածից ոչ ցածր արագությամբ (2007 թվականի մրցույթում ստանդարտները հետևյալն էին. մալուխի երկարությունը՝ 100 մ, նվազագույն արագությունը՝ 2։ մ/վ, որի արագությունը պետք է ձեռք բերվի 10 մ/վ): 2007 թվականի լավագույն արդյունքը եղել է 100 մ տարածություն 1,8 մ/վ միջին արագությամբ հաղթահարելը։

2009 թվականին Space Elevator Games մրցույթի ընդհանուր մրցանակային ֆոնդը 4 միլիոն դոլար էր։

Ճոպանի ամրության մրցույթում մասնակիցները պետք է տրամադրեն 2 գրամից ոչ ավելի ծանր նյութից պատրաստված երկու մետրանոց օղակ, որը հատուկ տեղադրման միջոցով ստուգում է պատռվելու համար: Մրցույթում հաղթելու համար մալուխի ամրությունը այս ցուցանիշով պետք է լինի առնվազն 50%-ով ավելի, քան ՆԱՍԱ-ին արդեն հասանելի նմուշը: Առայժմ լավագույն արդյունքը պատկանում է մալուխին, որը դիմակայել է մինչև 0,72 տոննա բեռ։

Մրցույթը չի ներառում Liftport Group-ը, որը հայտնի դարձավ 2018-ին տիեզերական վերելակ գործարկելու իր պնդումներով (հետագայում հետ մղվեց մինչև 2031): Liftport-ն իրականացնում է իր սեփական փորձերը, օրինակ՝ 2006 թվականին ռոբոտային վերելակը բարձրացել է փուչիկների միջոցով ձգված ուժեղ պարանով։ Մեկուկես կիլոմետրից վերելակին հաջողվել է հաղթահարել ընդամենը 460 մետրը։ 2012 թվականի օգոստոս-սեպտեմբեր ամիսներին ընկերությունը մեկնարկել է Kickstarter կայքում վերելակի հետ նոր փորձերի համար միջոցներ հայթայթելու նախագիծ: Կախված հավաքված գումարից՝ նախատեսվում է ռոբոտը բարձրացնել 2 կամ ավելի կիլոմետր։

LiftPort Group-ը հայտարարել է նաև Լուսնի վրա փորձնական տիեզերական վերելակ կառուցելու պատրաստակամության մասին՝ հիմնված առկա տեխնոլոգիաների վրա։ Ընկերության նախագահ Մայքլ Լեյնն ասում է, որ նման վերելակի կառուցումը կարող է տևել ութ տարի: Ծրագրի նկատմամբ ուշադրությունը ստիպեց ընկերությանը նոր նպատակ դնել՝ նախագիծը պատրաստելը և լրացուցիչ միջոցներ հայթայթելը, այսպես կոչված, «լուսնային վերելակի» տեխնիկատնտեսական հիմնավորումը սկսելու համար: Լեյնի խոսքով՝ նման վերելակի կառուցումը կտևի մեկ տարի և կարժենա 3 միլիոն դոլար։ NASA-ի մասնագետներն արդեն ուշադրություն են հրավիրել LiftGroup նախագծի վրա։ Մայքլ Լեյնը համագործակցել է ԱՄՆ տիեզերական գործակալության հետ տիեզերական վերելակների նախագծի վրա:

Նմանատիպ նախագծեր

Տիեզերական վերելակը միակ նախագիծը չէ, որն օգտագործում է կապիչներ՝ արբանյակներ ուղեծիր դուրս բերելու համար: Այդպիսի նախագծերից մեկը Orbital Skyhook-ն է (Orbital Hook): Skyhook-ն օգտագործում է կապ, որը շատ երկար չէ տիեզերական վերելակի համեմատ, որը գտնվում է Երկրի ցածր ուղեծրում և արագ պտտվում է իր միջին մասի շուրջը: Դրա շնորհիվ մալուխի մի ծայրը շարժվում է Երկրի համեմատ համեմատաբար ցածր արագությամբ, և հիպերձայնային ինքնաթիռների բեռները կարող են կասեցվել դրանից: Միևնույն ժամանակ, Skyhook-ի դիզայնն աշխատում է հսկա ճանճանի պես՝ ոլորող մոմենտ ստեղծելու և կինետիկ էներգիայի կուտակիչ: Skyhook նախագծի առավելությունը գոյություն ունեցող տեխնոլոգիաների օգտագործման իրագործելիությունն է: Բացասական կողմն այն է, որ Skyhook-ն օգտագործում է էներգիան իր շարժումից արբանյակներ արձակելու համար, և այդ էներգիան ինչ-որ կերպ պետք է համալրվի:

Նախագիծ Stratosphere Network of Skyscrapers. Նախագիծը ուղեծրային վերելակների ցանց է, որոնք միավորված են վեցանկյուններով, որոնք ծածկում են ամբողջ մոլորակը։ Շինարարության հաջորդ փուլերին անցնելիս հենարանները հանվում են, իսկ վերելակային ցանցի շրջանակն օգտագործվում է դրա վրա ստրատոսֆերային բնակավայր կառուցելու համար։ Ծրագիրը նախատեսում է մի քանի բնակավայրեր:

Տիեզերական վերելակ տարբեր աշխատանքներում

• Ռոբերտ Հայնլայնի «Ուրբաթ» գիրքը օգտագործում է տիեզերական վերելակ, որը կոչվում է «լոբի ցողուն»:
• 1972 թվականին նկարահանված ԽՍՀՄ «Պետկան տիեզերքում» ֆիլմում գլխավոր հերոսը հորինում է տիեզերական վերելակ։
• Արթուր Քլարքի հայտնի գործերից մեկը՝ Դրախտի շատրվանները, հիմնված է տիեզերական վերելակի գաղափարի վրա։ Բացի այդ, տիեզերական վերելակը հայտնվում է նրա հայտնի քառաբանության՝ A Space Odyssey (3001: The Last Odyssey) վերջին մասում։
• Star Trek: Voyager դրվագ 3.19, «Rise», տիեզերական վերելակը օգնում է անձնակազմին փախչել վտանգավոր մթնոլորտ ունեցող մոլորակից:
• Civilization IV-ն ունի տիեզերական վերելակ: Այնտեղ նա ավելի ուշ «Մեծ հրաշքներից» մեկն է։
• Թիմոթի Զանի «Մետաքսի որդ» գիտաֆանտաստիկ վեպում («Spinneret», 1985) հիշատակվում է մի մոլորակ, որն ընդունակ է արտադրել գերմանրաթել։ Ցեղերից մեկը, ով հետաքրքրված էր մոլորակով, ցանկանում էր ստանալ այս մանրաթելը հատուկ տիեզերական վերելակի կառուցման համար:
• Ֆրանկ-Շատցինգի «Limit» գիտաֆանտաստիկ վեպում տիեզերական վերելակը հանդես է գալիս որպես քաղաքական ինտրիգների կենտրոնական կետ մոտ ապագայում:
• Սերգեյ Լուկյանենկոյի «Աստղեր՝ սառը խաղալիքներ» երկխոսության մեջ, այլմոլորակային քաղաքակրթություններից մեկը, միջաստեղային առևտրի գործընթացում, Երկիր է մատակարարել գերուժեղ թելեր, որոնք կարող են օգտագործվել տիեզերական վերելակ կառուցելու համար: Սակայն այլմոլորակային քաղաքակրթությունները պնդում էին բացառապես դրանք օգտագործել իրենց նպատակային նպատակի համար՝ օգնել ծննդաբերության ժամանակ:
• Ջ. Սկալզիի «Դատապարտված է հաղթանակի» գիտաֆանտաստիկ վեպում (eng. Scalzi, John. Old Man's War) տիեզերական վերելակների համակարգերը ակտիվորեն օգտագործվում են Երկրի վրա, բազմաթիվ երկրային գաղութներում և այլ բարձր զարգացած ինտելեկտուալ ռասաների որոշ մոլորակների հետ հաղորդակցվելու համար: միջաստղային նավերի նավամատույցները.
• Ալեքսանդր Գրոմովի «Վաղը կլինի հավերժություն» գիտաֆանտաստիկ վեպում սյուժեն կառուցված է տիեզերական վերելակի գոյության փաստի շուրջ։ Գոյություն ունեն երկու սարք՝ աղբյուր և ընդունիչ, որոնք, օգտագործելով «էներգետիկ ճառագայթ», ի վիճակի են վերելակի «խցիկը» ուղեծիր բարձրացնել։
• Ալասթեր Ռեյնոլդսի «Անդունդ քաղաքը» գիտաֆանտաստիկ վեպը մանրամասն նկարագրում է տիեզերական վերելակի կառուցվածքն ու աշխատանքը և նկարագրում է դրա ոչնչացման գործընթացը (ահաբեկչական հարձակման հետևանքով)։
• Թերի Պրատչեթի գիտաֆանտաստիկ վեպում Strata-ն ներկայացնում է The Line՝ չափազանց երկար արհեստական ​​մոլեկուլ, որն օգտագործվում է որպես տիեզերական վերելակ:
• Գրեհեմ ՄաքՆիլի գիտաֆանտաստիկ «Mechanicum» վեպում տիեզերական վերելակները առկա են Մարսի վրա և կոչվում են Ցիոլկովսկու աշտարակներ։
• Երգում հիշատակված է Zvuki Mu խմբի «Վերելակ դեպի դրախտ»:
• Sonic Colors խաղի հենց սկզբում կարելի է տեսնել Sonic-ը և Tails-ը, որոնք բարձրանում են տիեզերական վերելակով՝ հասնելու Դոկտոր Էգգմանի այգի:
• Ալեքսանդր Զորիչի «Somnambulist 2» գրքում Ethnogenesis շարքից, գլխավոր հերոս Մատվեյ Գումիլյովը (փոխնակ անձնավորություն տնկելուց հետո՝ Մաքսիմ Վերխովցևը, ընկեր Ալֆայի անձնական օդաչուն, «Աստղային մարտիկների» ղեկավարը) ճանապարհորդում է ուղեծրային վերելակով:
• Գիտաֆանտաստիկ գրող Ալեքսանդր Գրոմովի «Օձը» պատմվածքում հերոսներն օգտագործում են տիեզերական վերելակ Լուսնից երկիր «ճանապարհին»։
• Գիտաֆանտաստիկ վեպերի շարքում

Այսօր տիեզերանավերը ուսումնասիրում են Լուսինը, Արևը, մոլորակները և աստերոիդները, գիսաստղերը և միջմոլորակային տարածությունը: Սակայն քիմիական վառելիքով սնվող հրթիռները դեռևս թանկարժեք և ցածր էներգիայի միջոց են Երկրի գրավիտացիայի սահմաններից դուրս բեռնատար բեռներ մղելու համար: Ժամանակակից հրթիռային տեխնոլոգիան գործնականում հասել է քիմիական ռեակցիաների բնույթով սահմանված հնարավորությունների սահմանին։ Արդյո՞ք մարդկությունը հասել է տեխնոլոգիական փակուղու։ Ամենևին, եթե նայեք տիեզերական վերելակի հին գաղափարին:

սկզբնաղբյուրներում

Առաջին մարդը, ով լրջորեն մտածեց այն մասին, թե ինչպես հաղթահարել մոլորակի գրավիտացիան՝ օգտագործելով «փողոցը», ռեակտիվ մեքենաների մշակողներից մեկն էր՝ Ֆելիքս Զանդերը: Ի տարբերություն երազող և գյուտարար Բարոն Մյունհաուզենի, Զանդերն առաջարկեց գիտականորեն հիմնավորված տարբերակ Լուսնի համար տիեզերական վերելակի համար: Լուսնի և Երկրի միջև կա մի կետ, որտեղ այս մարմինների գրավիտացիոն ուժերը հավասարակշռում են միմյանց: Այն գտնվում է Լուսնից 60000 կմ հեռավորության վրա։ Լուսնին ավելի մոտ, լուսնային գրավիտացիան ավելի ուժեղ կլինի, քան Երկրինը, իսկ ավելի հեռու՝ ավելի թույլ: Այսպիսով, եթե դուք Լուսինը մալուխով միացնեք ինչ-որ աստերոիդի, որը մնացել է, ասենք, Լուսնից 70000 կմ հեռավորության վրա, ապա միայն մալուխը կկանխի աստերոիդը Երկիր ընկնելուն: Մալուխը ձգողականության ուժով անընդհատ ձգվելու է, և դրա երկայնքով հնարավոր կլինի բարձրանալ Լուսնի մակերևույթից լուսնային ձգողության սահմաններից այն կողմ։ Գիտական ​​տեսանկյունից սա միանգամայն ճիշտ միտք է։ Այն անմիջապես չարժանացավ այն ուշադրությանը, որին արժանի էր միայն այն պատճառով, որ Զանդերի ժամանակ պարզապես չկային նյութեր, որոնցից մալուխը չէր կոտրվի իր քաշի տակ:

«1951 թվականին պրոֆեսոր Բաքմինստեր Ֆուլերը ստեղծեց ազատ լողացող օղակաձև կամուրջ Երկրի հասարակածի շուրջ: Այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ է այս գաղափարն իրականություն դարձնելու համար, տիեզերական վերելակն է: Իսկ ե՞րբ կունենանք։ Ես չէի ցանկանա գուշակել, ուստի կհարմարեցնեմ այն ​​պատասխանը, որը տվեց Արթուր Կանտրովիցը, երբ ինչ-որ մեկը նրան հարց տվեց իր լազերային արձակման համակարգի մասին: Տիեզերական վերելակը կկառուցվի 50 տարի անց, երբ մարդիկ կդադարեն ծիծաղել այդ գաղափարի վրա»: («Տիեզերական վերելակ. մտքի փորձ, թե՞ Տիեզերքի բանալին», ելույթ XXX տիեզերագնացության միջազգային կոնգրեսում, Մյունխեն, սեպտեմբերի 20, 1979 թ.):

Առաջին գաղափարները

Տիեզերագնացության առաջին իսկ հաջողությունները կրկին արթնացրին էնտուզիաստների երևակայությունը։ 1960 թվականին երիտասարդ խորհրդային ինժեներ Յուրի Արծուտանովը ուշադրություն հրավիրեց այսպես կոչված գեոստացիոնար արբանյակների (GSS) հետաքրքիր առանձնահատկությունին: Այս արբանյակները շրջանաձև ուղեծրի մեջ են հենց Երկրի հասարակածի հարթության վրա և ունեն ուղեծրային շրջան, որը հավասար է երկրի օրվա երկարությանը: Հետևաբար, գեոստացիոնար արբանյակը մշտապես սավառնում է հասարակածի նույն կետի վրա: Արծուտանովն առաջարկել է GSS-ը մալուխով միացնել մի կետի, որը գտնվում է դրա տակ՝ երկրի հասարակածի վրա։ Մալուխը Երկրի համեմատ անշարժ կլինի, և դրա երկայնքով վերելակի խցիկը տիեզերք արձակելու գաղափարն ինքնին հուշում է։ Այս վառ գաղափարը գրավեց շատ մտքեր: Հայտնի գրող Արթուր Քլարկը նույնիսկ գրել է գիտաֆանտաստիկ վեպ՝ «Դրախտի շատրվանները», որտեղ ամբողջ սյուժեն կապված է տիեզերական վերելակի կառուցման հետ։

Վերելակների հետ կապված խնդիրներ

Այսօր GSS-ի վրա տիեզերական վերելակի գաղափարն արդեն իրականացվում է ԱՄՆ-ում և Ճապոնիայում, և նույնիսկ մրցույթներ են կազմակերպվում այս գաղափարը մշակողների միջև։ Դիզայներների հիմնական ջանքերն ուղղված են նյութեր գտնելուն, որոնցից հնարավոր է պատրաստել 40000 կմ երկարությամբ մալուխ, որը կարող է պահել ոչ միայն իր, այլև կառուցվածքային այլ մասերի քաշը։ Հիանալի է, որ մալուխի համար հարմար նյութ արդեն հորինված է: Սրանք ածխածնային նանոխողովակներ են: Նրանց ուժը մի քանի անգամ ավելի բարձր է, քան անհրաժեշտ է տիեզերական վերելակի համար, բայց մենք դեռ պետք է սովորենք, թե ինչպես կարելի է տասնյակ հազարավոր կիլոմետր երկարությամբ նման խողովակներից անթերի թել պատրաստել: Կասկածից վեր է, որ նման տեխնիկական խնդիրը վաղ թե ուշ կլուծվի։

Երկրից մինչև Երկրի ցածր ուղեծիր բեռները տեղափոխվում են ավանդական քիմիական վառելիքի հրթիռներով: Այնտեղից ուղեծրային քարշակները բեռը գցում են «ստորին վերելակի հարթակ», որն ապահով կերպով խարսխված է Լուսնին կցված մալուխով։ Վերելակը բեռներ է հասցնում Լուսին։ Վերջին փուլում և Լուսնից բարձրանալու ժամանակ արգելակման անհրաժեշտության բացակայության պատճառով (և հենց իրենք՝ հրթիռները), հնարավոր են ծախսերի զգալի խնայողություններ։ Բայց, ի տարբերություն հոդվածում նկարագրվածի, այս կոնֆիգուրացիան գործնականում կրկնում է Զանդերի գաղափարը և չի լուծում Երկրից օգտակար բեռը հեռացնելու խնդիրը՝ պահպանելով հրթիռային տեխնոլոգիան այս փուլի համար:

Տիեզերական վերելակի կառուցման ճանապարհին երկրորդ և նաև լուրջ խնդիրը վերելակի շարժիչի և դրա էներգիայի մատակարարման համակարգի մշակումն է։ Ի վերջո, խցիկը պետք է բարձրանա 40000 կմ առանց վառելիքի լիցքավորման մինչև վերելքի վերջը: Ոչ ոք դեռ չի հասկացել, թե ինչպես հասնել դրան:

Անկայուն հավասարակշռություն

Սակայն գեոստացիոնար արբանյակ տանող վերելակի համար ամենամեծ, նույնիսկ անհաղթահարելի դժվարությունը կապված է երկնային մեխանիկայի օրենքների հետ: GSS-ն իր հրաշալի ուղեծրում է միայն ձգողականության և կենտրոնախույս ուժի հավասարակշռության շնորհիվ։ Այս հավասարակշռության ցանկացած խախտում հանգեցնում է նրան, որ արբանյակը փոխում է իր ուղեծիրը և հեռանում իր «կանգնած կետից»: Նույնիսկ փոքր անհամասեռությունները Երկրի գրավիտացիոն դաշտում, Արեգակի և Լուսնի մակընթացային ուժերը և արևի լույսի ճնշումը հանգեցնում են նրան, որ գեոստացիոնար ուղեծրի արբանյակները անընդհատ շարժվում են: Ամենափոքր կասկած չկա, որ վերելակային համակարգի ծանրության տակ արբանյակը չի կարողանա մնալ գեոստացիոնար ուղեծրում և ընկնելու է։ Այնուամենայնիվ, պատրանք կա, որ հնարավոր է երկարացնել կապը գեոստացիոնար ուղեծրից այն կողմ և հսկայական հակակշիռ տեղադրել նրա հեռավոր ծայրում: Առաջին հայացքից կցված հակակշռի վրա ազդող կենտրոնախույս ուժը կխստացնի մալուխը, որպեսզի դրա երկայնքով շարժվող խցիկի լրացուցիչ բեռը չկարողանա փոխել հակակշիռի դիրքը, իսկ վերելակը կմնա աշխատանքային դիրքում։ Դա ճիշտ կլիներ, եթե ճկուն մալուխի փոխարեն օգտագործվեր կոշտ, չկռացող ձող. այնուհետև Երկրի պտույտի էներգիան ձողի միջոցով կփոխանցվեր խցիկ, և դրա շարժումը չէր հանգեցնի կողային ուժի առաջացման: որը չի փոխհատուցվում մալուխի լարվածությամբ: Եվ այս ուժն անխուսափելիորեն կխախտի մերձերկրյա վերելակի դինամիկ կայունությունը, և այն կփլուզվի:

Երկնային խաղահրապարակ

Բարեբախտաբար երկրացիների համար, բնությունը մեզ համար հրաշալի լուծում է պատրաստել՝ Լուսինը: Լուսինը ոչ միայն այնքան մեծ է, որ ոչ մի վերելակ չի կարող այն շարժել, այն նաև գտնվում է գրեթե շրջանաձև ուղեծրի մեջ և միևնույն ժամանակ միշտ մի կողմից նայում է Երկրին: Գաղափարը պարզապես առաջարկում է ինքն իրեն՝ ձգել վերելակը Երկրի և Լուսնի միջև, բայց վերելակի մալուխը ապահովել միայն մեկ ծայրով՝ Լուսնի վրա: Մալուխի երկրորդ ծայրը կարող է իջնել գրեթե դեպի Երկիր, և ձգողականության ուժը այն կքաշի այն պարանի նման Երկրի և Լուսնի զանգվածի կենտրոնները միացնող գծի երկայնքով: Չի կարելի թույլ տալ, որ ազատ ծայրը հասնի Երկրի մակերեսին: Մեր մոլորակը պտտվում է իր առանցքի շուրջը, ինչի պատճառով մալուխի ծայրը Երկրի մակերևույթի համեմատ վայրկյանում մոտ 400 մ արագություն կունենա, այսինքն՝ մթնոլորտում շարժվելու է ձայնի արագությունից ավելի արագությամբ։ Ոչ մի կառույց չի կարող դիմակայել օդի նման դիմադրությանը: Բայց եթե վերելակի խցիկը իջեցնեք 30-50 կմ բարձրության վրա, որտեղ օդը բավականին հազվադեպ է, նրա դիմադրությունը կարող է անտեսվել: Սալոնի արագությունը կմնա մոտ 0,4 կմ/վ, և այդ արագությանը հեշտությամբ հասնում են ժամանակակից բարձր բարձրության ստրատոպլանները։ Թռչելով դեպի վերելակի խցիկ և միանալով դրան (նավակայանման այս տեխնիկան վաղուց մշակվել է ինչպես ինքնաթիռների շինարարության մեջ՝ վառելիքով լիցքավորելու համար, այնպես էլ տիեզերանավերում), դուք կարող եք բեռը ստրատոպլանի կողքից տեղափոխել խցիկ կամ ետ։ . Դրանից հետո վերելակի խցիկը կսկսի իր վերելքը դեպի Լուսին, իսկ ստրատոպլանը կվերադառնա Երկիր։ Ի դեպ, Լուսնից առաքված բեռը պարզապես կարելի է պարաշյուտով գցել խցիկից և ողջ-առողջ վերցնել գետնին կամ օվկիանոսում։

Խուսափելով բախումներից

Երկիրն ու Լուսինը միացնող վերելակը պետք է լուծի մեկ այլ կարևոր խնդիր. Երկրի մերձակայքում կան մեծ թվով աշխատող տիեզերանավեր և մի քանի հազար անգործուն արբանյակներ, դրանց բեկորներ և այլ տիեզերական աղբ: Վերելակի և դրանցից որևէ մեկի բախումը կհանգեցնի մալուխի կոտրմանը: Այս անախորժությունից խուսափելու համար առաջարկվում է մալուխի «ներքևի» հատվածը՝ 60 000 կմ երկարությամբ, դարձնել բարձրացնող և հեռացնել Երկրի արբանյակների շարժման գոտուց, երբ դրա կարիքն այնտեղ չկա։ Երկրի մերձակայքում մարմինների դիրքերի մոնիտորինգը միանգամայն ունակ է կանխատեսելու այն ժամանակահատվածները, երբ վերելակի խցիկի շարժումն այս տարածքում անվտանգ կլինի:

Ճախարակ տիեզերական վերելակի համար

Լուսին տանող տիեզերական վերելակը լուրջ խնդիր ունի. Սովորական վերելակների խցիկները շարժվում են վայրկյանում մի քանի մետրից ոչ ավելի արագությամբ, և այս արագությամբ նույնիսկ մինչև 100 կմ բարձրություն (դեպի տիեզերքի ստորին սահման) վերելքը պետք է տևի մեկ օրից ավելի: Եթե ​​նույնիսկ շարժվեք երկաթուղային գնացքների առավելագույն արագությամբ՝ 200 կմ/ժ, ապա դեպի Լուսին ճանապարհորդությունը կտևի գրեթե երեք ամիս։ Այն վերելակը, որը կարող է տարեկան ընդամենը երկու թռիչք կատարել դեպի Լուսին, դժվար թե պահանջարկ ունենա:

Եթե ​​դուք ծածկում եք մալուխը գերհաղորդիչի թաղանթով, ապա հնարավոր կլինի մալուխի երկայնքով շարժվել մագնիսական բարձի վրա՝ առանց դրա նյութի հետ շփման: Այս դեպքում հնարավոր կլինի արագացնել ճանապարհի կեսը և արգելակել խցիկը կիսով չափ:

Պարզ հաշվարկը ցույց է տալիս, որ 1 գ արագացման արժեքով (համարժեք է Երկրի վրա սովորական ձգողականությանը), ամբողջ ճանապարհորդությունը դեպի Լուսին կտևի ընդամենը 3,5 ժամ, այսինքն՝ խցիկը կկարողանա երեք թռիչք կատարել դեպի Լուսին յուրաքանչյուր անգամ։ օր. Գիտնականներն ակտիվորեն աշխատում են գերհաղորդիչների ստեղծման վրա, որոնք գործում են սենյակային ջերմաստիճանում, և դրանց տեսքը կարելի է սպասել տեսանելի ապագայում։

Աղբը դուրս նետելու համար

Հետաքրքիր է նշել, որ ճանապարհի կեսին խցիկի արագությունը կհասնի 60 կմ/վրկ-ի։ Եթե ​​արագացումից հետո օգտակար բեռը հանվում է խցիկից, ապա այդպիսի արագությամբ այն կարող է ուղղվել Արեգակնային համակարգի ցանկացած կետ, ցանկացած, նույնիսկ ամենահեռավոր մոլորակ։ Սա նշանակում է, որ դեպի Լուսին վերելակը կկարողանա ապահովել առանց հրթիռների թռիչքներ Երկրից Արեգակնային համակարգի շրջանակներում:

Իսկ վերելակի միջոցով վնասակար թափոններ Երկրից Արեգակ նետելու հնարավորությունը լիովին էկզոտիկ կլինի։ Մեր հայրենի աստղն այնպիսի հզորության միջուկային վառարան է, որ ցանկացած թափոն, նույնիսկ ռադիոակտիվ, կվառվի առանց հետքի։ Այսպիսով, դեպի Լուսին լիարժեք վերելակը կարող է ոչ միայն հիմք դառնալ մարդկության տիեզերական ընդլայնման համար, այլ նաև մեր մոլորակը տեխնիկական առաջընթացի թափոններից մաքրելու միջոց: