1. Орбітальний ліфт
Ракети – це, звичайно, дуже здорово та красиво. Не дарма ж фанати SpaceX стежать за кожним їх запуском у прямому ефірі. Але хімічні двигуни мають проблему — вони дорогі й неефективні.
Відправити на низьку опорну орбіту — мінімальну висоту, де об’єкт може нарізати кола навколо планети, — кілограм вантажу навіть на одній із найдешевших ракет сучасності Falcon 9 стоїть 2719 доларів. Це забагато, не знаходите?
Тому найкращі уми людства багато десятиліть б’ються над питанням, як би позбутися цих димящих монстрів, що піднімаються на гасовій тязі, і перейти на щось економніше і футуристичне. Один з таких варіантів космічний ліфт.
Будуємо станцію на геостаціонарній орбіті, яка висітиме над однією і тією ж точкою планети. Спускаємо з неї надміцний трос, що натягується під впливом відцентрової сили. І возимо вантажі по ньому нагору-вниз на електропідйомнику.
Щоправда, невідомо, чи існують у природі матеріали настільки міцні, щоб зробити їх підйомний канат довжиною 35 785 км.
Теоретично трос для космічного ліфта можна сплести з графенових нанотрубок. Але поки що нікому не вдалося зробити з вуглецю канат довше 1 метра. Проте орбітальний ліфт — мабуть, один із найреалістичніших космічних мегапроектів, перерахованих тут.
2. Космічна електромагнітна катапульта
Ще вражаюча ідея, покликана спростити запуск об’єктів на орбіту. Будуємо на екваторі довжелезну трубу з вакуумом усередині, щоб звести тертя до мінімуму. Розганяємо космічний корабель у ній за допомогою електромагнітної сили – за принципом рельсотрону.
І він мчить по трубі, поки не набере космічну швидкість, а потім вискакує і вилітає в космос за інерцією. А там стабілізує орбіту за допомогою вбудованого корекційного двигуна невеликого розміру.
Правда, і тут дійсність ставить інженерам палиці в колеса. Дійсно ефективною буде тільки дуже довга труба: для досягнення низької опорної орбіти знадобиться доріжка довжиною щонайменше 500 км, а краще більше. Як, де і з чого таке будувати, завдання ще та.
Крім того, щоб живити такий електричний розгінник, знадобиться дика кількість енергії — доведеться поряд атомну електростанцію зводити, а то й кілька.
І нарешті, така конструкція більша пристосована для доставки вантажів, а чи не людей. Тому що якщо вистрілити з 500-кілометрового рельсотрона снарядом із пасажирами всередині, до космосу вміст корабля дістанеться вже у вигляді рідкої кашки.
Така різка зміна агрегатного стану негативно позначиться на здоров’ї астронавтів.
Щоб відправляти людей до космосу, потрібно, щоб електромагнітна катапульта була довше – Хоча б 1 000 км. Загалом, будівництво нетривіальне.
Але незважаючи на складнощі, плюсів у такої катапульти повно. По-перше, з її допомогою можна позбавлятися ядерних відходів — просто кидати їх у космос, щоб летіли кудись подалі і не поверталися. Так ще в 80-х NASA планували робити.
По-друге, гармату можна застосовувати не на Землі, а на Місяці – там немає атмосфери, тертя відсутнє. Можна видобувати на супутнику цінні мінерали і бомбардувати ними нашу планету в малонаселених місцях, а потім просто вивозити вантажівками.
І, нарешті, гармату можна використовувати як зброю! Кидатися у ворога залізними некерованими болванками на швидкості близько 8 км/с — дуже футуристично і серйозно.
3. Колонія повітроплавців
Чи хотіли б ви колонізувати, скажімо, Венеру чи Юпітер? Марс уже всім набрид, та й взагалі ця планета нудна: один пісок і трохи льоду. Венера набагато цікавіша: там на поверхні температура під +465 °C і дощі із сірчаної кислоти. Є на що подивитися, доки не розтанетесь.
А Юпітер взагалі не має поверхні — під хмарами атмосфери газового гіганта ховається океан металевого водню температурою від 6 000 до 20 700 °C.
Але не хвилюйтеся, у NASA про все подбали. Для колонізації на поверхню Венери і в нижні верстви Юпітера нікого кидати не знадобиться — можна просто оселитися десь в атмосфері і жити собі спокійно.
Проект HAVOC має на увазі будівництво на Венері великого дирижабля, що літає на звичайному повітрі. Так, кисень і азот, які ми вдихаємо, там через більшу щільність атмосфери діятимуть як водень чи гелій у нас на Землі, піднімаючи аеростат угору. А отримувати Енергію апарат зможе від сонячних панелей.
Таким манером можна розміститися на висоті близько 55 км – там 27 ° C і приємний вітерець. Щоправда, без кисневої маски з кабіни дирижабля не визирнеш, бо люди вуглекислотою дихати не вміють.
Аналогічну конструкцію можна Відправити та на Юпітер. Тільки от закачати в аеростат гелій або водень не вийде, тому що гігант із них і складається.
Але є інший спосіб: забирати з атмосфери Юпітера газ та нагрівати його, скажімо, ядерним реактором. Гарячий водень в аеростаті буде легшим, ніж холодний у верхніх шарах атмосфери, і можна буде спокійно літати і милуватися хмарами та синім небом. Так, на великій висоті воно буде таким самим, як на Землі. Та ще й з гарними перистими хмарами з аміаку.
Щоправда, незрозуміло, що робити з радіацією від газового гіганта — обшити свинцем дирижабль навряд чи вдасться. Та й людей з острахом на цю колонію краще не брати: уявляєте, як це — гасати над величезною планетою і весь час підсвідомо чекати падіння?
4. Супутникова праща
Супутник із тросом, обертаючись навколо Землі, описуватиме приблизно такі рухи. Відео: Kurzgesagt – In a Nutshell / YouTube
Проект компанії Boeing та Інституту передових розробок NASA під назвою Orbital Skyhook, або «Небесний гак», має на увазі досить цікавий метод закидання вантажів на орбіту. Щоправда, трішки ризикований.
Виводимо супутник, який обертається навколо планети та навколо своєї осі. Кріпимо до нього два досить довгі канати — скажімо, кілометрів по 600, щоб крутилися, врівноважуючи один одного. І отримуємо щось подібне до величезного колеса огляду, тільки з двома спицями.
Коли треба вивести щось у космос, чекаємо, доки супутник пролетить над нами і звісить мотузку в атмосферу. На висоті приблизно 100 км підвозимо до кінчика троса вантаж на гіперзвуковому літаку, і його витягає на орбіту.
Висока міцність каната, як у космічного ліфта, не буде потрібна, тому Boeing вважають можливим обійтися без графена – підійдуть існуючі надміцні поліетилени та термостійкий зилон.
Ідея непогана, але є кілька нюансів. По-перше, супутник-противага, щоб не сходити з орбіти, повинен бути щонайменше у 90 разів більше, ніж корисне навантаження. Тобто для виведення 14 тонн маси треба спочатку зібрати на орбіті махину масою в 1 300 тонн. Вага тієї ж МКС складає приблизно 440.
По-друге, щоб станція оберталася рівномірно, не впала на Землю або не полетіла кудись не туди, треба спускати з орбіти ту саму масу, що й піднімати. Тобто ви закинули вантаж у 14 тонн — будьте ласкаві накопати з астероїдів ті ж 14 тонн мінералів і спустити їх, щоб компенсувати надмірне обертання.
