С началом эры космических открытий советские ученые начали предлагать все более смелые идеи для освоения пространства за пределами планеты Земля. В 1960 году ленинградский инженер Юрий Арцутанов разработал проект космического лифта, надолго опередивший время и не реализованный до сих пор. Главная проблема, над которой ученые и сегодня ломают голову – насколько крепкими должны быть тросы лифта, чтобы доставлять грузы на околоземную орбиту.
Юрий Николаевич Арцутанов родился в 1929 году в семье историков. После окончания школы-семилетки он поступил в Ленинградский технологический институт, учился на «отлично», прошел полный курс аспирантуры, но защищать диссертацию отказался, поскольку увлекся изобретательством. Его девизом в жизни стали слова: «Цель человечества должна заключаться в создании добра и красоты». Находясь под впечатлением от космических достижений СССР (главным образом – запуска спутника в 1957 году), Арцутанов изложил концепцию тросовой системы, с помощью которой можно было бы выводить грузы на высокую околоземную орбиту без использования ракет на вредном для атмосферы химическом топливе. Статья 1960 года носила интригующее название «В космос – на электровозе». Подобная идея рассматривалась и раньше основоположником космонавтики Циолковским, но была признана нереальной. Элементарный расчет показал, что при существующих материалах трос, спущенный с геостационарной орбиты к поверхности Земли, в считанные секунды оборвется под тяжестью собственного веса.
Юрий Арцутанов пошел в своих изысканиях дальше предшественников и решил, что трос для лифта на Луну можно изготовить иначе. В одном из интервью он вспоминал: «Мой друг, большой специалист в пластмассах, рассказал как-то, что изготовили очень прочный материал — прочность его превышает все ранее созданное. Обычно величина прочности канатов определяется максимальной длиной каната, при которой он начинает рваться под собственным весом. Так вот, для этого материала такая разрывная прочность составляет 400 км. У меня тогда возникла забавная мысль: на высоте 400 км сила тяжести меньше, а значит, вес каната будет меньше, и его можно будет сделать больше, удлинить. Причем совершенно необязательно делать канат постоянного сечения, а можно делать, например, равнопрочного сечения — то есть по мере подъема делать его все толще и толще, чтобы он выдерживал не только вес лифта, который поднимается по канату, но и вес всего свисающего вниз каната». Подсчеты доказали, что теоретически осуществить это возможно, но планы Арцутанова настораживали коллег. Претворять задуманное в жизнь не спешили. Зато космическим лифтом заинтересовалась писатели-фантасты. Не секрет, что английский автор Чарльз Артур Кларк при написании романа «Фонтаны рая» специально приезжал за консультацией к Юрию Арцутанову в Ленинград и выслушал подробное описание лифтовой конструкции.[С-BLOCK]
Впоследствии Арцутанов не раз возвращался к идее космического лифта, дорабатывал проект и уточнял детали. Вскоре он пришел к выводу, что необязательно привязывать механизм к точке на Земле. Вместо этого можно создать вращающуюся тросовую систему — гигантское колесо, которое будет забрасывать космические корабли на высокую орбиту. Это приспособление он называл нестационарным лифтом. В 1967 году Юрий Арцутанов подал заявку на изобретение «Способ запуска космических кораблей и их возвращения на Землю или другую планету», однако на ней стоит пометка «Отказать окончательно». По всей видимости, ученый так и не смог убедить остальных в реалистичности своего проекта. Нужно отдать должное изобретателю: получив отказ, он не отчаялся и продолжил рассказывать о космическом лифте на страницах научно-популярных изданий.
В начале 2000-х годов, когда Арцутанов уже вышел на пенсию, его идеей заинтересовались специалисты NASA. Они занялись изучением технической возможности построения космического лифта с учетом появления прочнейших углеродных нанотрубок. Был даже учрежден проект «Elevator-2010» и организованы ежегодные «Космическо-лифтовые игры», на которых разные команды инженеров показывали прототипы систем, при определенных условиях способных отправить в космос грузы. Юрий Арцутанов тоже принял участие в таких играх в 2014 году.
После того, как ученый скончался в 2019 году, от его смелых проектов не отказались последователи. В современном понимании идея космического лифта заключается в том, чтобы специальные автомобили доставляли людей и грузы на поверхность Луны – спутника Земли. Правда, для этого придется возвести там орбитальную станцию. Основным компонентом такого лифта должен стать прочный трос, протянутый от поверхности Земли до Луны. Если все получится, в будущем человечество сможет доставлять таким транспортом телескопы и целые исследовательские центры. Единственное обязательное условие – все объекты должны зависать в так называемой «точке Лагранжа», то есть на высоте, на которой расположена Луна, а Земля оказывает равную, но противоположную гравитационной силу. Высота космического лифта внушительна: в случае успеха проекта, она составит почти 100 тысяч километров. Это вдвое больше, чем протяженность экватора! Чтобы выдержать свой вес, конструкция должна быть очень прочной, что неоднократно подчеркивал Юрий Арцутанов. Сейчас на нашей планете нет подходящего материала, однако японские и американские ученые надеются получить его к 2050 году. Исследователи создали алмазоподобный материал на основе нанонитей из сжатого бензола, прочность которого может сделать космический лифт реальностью уже через тридцать лет. Любопытно, что имя Юрия Арцутанова в буквальном смысле сохранилось в истории работы над космическим лифтом. Дело в том, что для оценки ключевых параметров троса, связывающего поверхность Земли со спутником, ввели единицу измерения «Yuri». Теперь в «юриях» измеряется отношение прочности на разрыв к плотности материала.
