Карликовая планета Церера.
Хотя в настоящее время у нас нет технологий, способных сделать космический лифт жизнеспособным на Земле, это вовсе не означает, что он не может успешно функционировать на других объектах Солнечной системы. Одним из самых перспективных мест для установки такого сооружения является Церера — Крупнейший астероид в поясе астероида и потенциально один из крупнейших источников ресурсов для расширения присутствия человечества в космосе.
В свежей научной работе исследователей из Университета Колорадо в Колорадо-Спрингс и компании Industrial CNT, производителя углеродных нанотрубок (одного из потенциальных материалов для космического лифта), подробно рассматривается, насколько полезным мог бы оказаться такой лифт.
Одним из самых примечательных фактов о Церере, полученных благодаря миссии Dawn, является то, что приблизительно 25% её состава — это вода. Вода ценна не только тем, что необходима для поддержания жизни в привычном нам виде, но и как источник топлива для двигательных установок. Некоторые испытательные спутники используют воду в качестве единственного топлива, а другие — кислород и водород, получаемые при электролизе воды.
Однако, чтобы получить доступ к этим ценнейшим ресурсам, инженерам необходимо преодолеть даже небольшой, но всё же существующий гравитационный потенциал Цереры. Здесь на помощь приходит космический лифт. Он способен решить две задачи: поднять материалы с поверхности и благодаря использованию рычага обеспечивать разгон грузов до скоростей, значительно превосходящих традиционный запуск с поверхности. Проект, изложенный в статье, учитывает обе эти функции.
В работе описан космический лифт длиной около 30 000 километров — более чем в тридцать раз превышающий диаметр самой Цереры. Если его реализовать из современных углеродных нанотрубок, он сможет транспортировать полезные грузы массой около 6534 килограммов к станции на вершине лифта. Оттуда грузы смогут быть выброшены в космос с помощью центробежной силы, создаваемой вращением станции в ритм суточного вращения Цереры, равного девяти часам. Такая конструкция позволит сократить энерговложения при доставке грузов на Землю примерно на 60%, что обеспечит экономию топлива порядка 15%.
Часть этого топлива может быть получена непосредственно с Цереры. В статье представлена матрица выбора различных двигательных установок на водной основе, из которой следует, что микроволновые электротермические двигатели (MET) обладают наибольшей эффективностью — их удельный импульс достигает почти 800 секунд. Также исследовались системы водородно-кислородного ракетного двигателя, основанные на электролизе воды и последующем сжигании ее компонентов.
Однако для разделения воды потребуется значительная энергетическая мощность, что является одной из основных проблем при создании такой инфраструктуры. Церера находится в поясе астероидов, где солнечная радиация значительно слабее, и для обеспечения энергией проекта потребуется собирать и накапливать большое количество солнечного света. В качестве альтернативных источников энергии рассматриваются двигатели Стирлинга или радиоизотопные термоэлектрические генераторы, но для масштабов проекта потребуется множество таких установок.
Еще одной сложностью станет задержка в передаче сигналов, так как, находясь за орбитой Марса, Церера требует около 25 минут на двунаправленную связь. Таким образом, ручное управление строительством космического лифта с Земли будет крайне затруднено, что делает необходимой значительную автоматизацию процессов, прежде чем проект сможет стать операционным.
Развитие таких систем автоматизации будет полезно и для других направлений космической деятельности, и их появление не за горами. Эксперты в области освоения космоса с большим энтузиазмом оценивают потенциал ресурсов Цереры. Следовательно, её дальнейшая разработка — вопрос времени, и будущие планировщики миссий будут внимательно изучать подобные исследования, чтобы определить, стоит ли человечеству взяться за одну из самых грандиозных инженерных задач в истории — создание космического лифта на Церере и оправданы ли затраты на такую инициативу.
