Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

В космос — на лифте

Вы хотите побывать в космосе? Самому увидеть нашу Землю, летящую в безвоздушном пространстве, и вволю покувыркаться в невесомости? Когда мне было столько же лет, сколько вам сейчас, все сходили с ума по космосу, ведь это было время первых пилотируемых полётов. Фамилии первых космонавтов — Гагарина, Титова, Николаева, Поповича — мы знали наизусть.

Но это сколько же месяцев и лет нужно тренироваться перед полётом, чтобы при старте ракеты не умереть от огромных перегрузок, и вообще — опасное это дело. Вот если бы в космос можно было подняться на лифте, таком, что ходит в наших домах!

Впервые эта фантастическая идея пришла в голову Константину Эдуардовичу Циолковскому более ста лет назад, когда он впервые увидел Эйфелеву башню в Париже. Кстати, Циолковский, которого называют «дедушкой космонавтики», первым детально разработал проект межпланетных путешествий на ракетах, и он же, как мы видим, предложил «запасной» вариант. Ведь ракете, чтобы поднять в космос космический корабль, нужно огромное количество топлива. Оно заполняет всю внутренность ракеты, которая имеет длину около сорока метров, тогда как сам космический корабль намного меньше — около семи метров. Сколько при каждом запуске сгорает драгоценного топлива — продукта труда химиков! Сколько теряется высококачественного металла, ведь ракета после подъема на определенную высоту просто отбрасывается! Нет, на лифте и дешевле, и удобнее.

Когда снизу смотришь на Эйфелеву башню, кажется, что она достаёт до неба. Возможно, будущий космический лифт будет иметь похожее основание

Но как его сделать? Давайте проведём небольшой эксперимент, и вы сразу поймете суть дела. Надеюсь, у вас есть одна из моих любимых игрушек — волчок. Земля, как вы, несомненно, знаете, обращается не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси, поэтому день сменяет ночь. Вот волчок и будет в нашем эксперименте Землёй. Теперь давайте возьмём толстую нитку длиной сантиметров десять-пятнадцать и прицепим к обоим её концам два небольших шарика из пластилина. Затем один из шариков прилепим к «экватору» волчка.

Пока волчок не вращается, нитка с пластилиновым шариком уныло свисает вниз. Но стоит нам сильно раскрутить волчок, как нитка поднимется и будет лететь над полом, оставаясь все время ровной, словно она сделана из металла. А теперь представьте, что шарик на конце нитки — это космическая орбитальная станция вроде той, что летает сейчас над нашей Землёй, а нитка — это трос, который соединяет станцию с Землёй. Трос уходит вертикально в небо и не нуждается ни в каких подпорках, а по тросу ползёт кабина лифта, которая доставляет на орбитальную станцию космонавтов и различные грузы. Правда, красивая идея?

Но тут есть одна загвоздка. Дело в том, что сделать такой трос чрезвычайно трудно. Если мы возьмём обычный стальной трос, то он разорвётся под действием собственного веса при длине всего лишь семьдесят километров. Как это происходит, вы можете убедиться сами, если скатаете из пластилина или теста длинную тонкую «нитку» и поднимете её за один конец над полом.

Так что сталь, да и другие металлы с полимерами, для этой цели не подходят. И тут за дело взялись химики. Из атомов углерода они «сложили» ещё одно удивительное вещество — углеродные нанотрубки. Они действительно похожи на трубки, но очень тонкие. Их диаметр примерно в десять тысяч раз меньше толщины вашего волоса, так что их, как и транзисторы, и фуллерен, невозможно разглядеть в обычный оптический микроскоп. Их можно вкладывать одну в другую, как матрёшки, или заполнять их внутренность атомами других элементов, как это делает мама, фаршируя перцы.

Но для нас с вами сейчас важно другое. Прочность углеродных нанотрубок в десять раз больше, чем у стали, а вес (плотность) — в шесть раз меньше. Если мы сплетём из них толстый канат, то получим почти идеальный материал для космического лифта.

Впрочем, до этого ещё далеко. Хотя, как знать? Одна американская компания уже сообщила об успешном испытании 400-метровой модели космического лифта и объявила о намерении начать доставку грузов на орбиту, включая космических туристов, в 2031 году. А до этого, возможно, построят лифт на самую высокую гору в мире — на Эверест.

А ещё за эти годы химики наверняка создадут ещё более прочный и лёгкий материал. Не хотите попробовать?