Теорія неймовірності - Максим Іванович Дідрук

Ученим зрештою вдасться винайти установку, що ефективно перетворюватиме ізотопи водню на гелій. Але навіть після цього питання, чи стане вона основним джерелом енергії для людства, залишатиметься відкритим.

У ліфті на орбіту

Космічний ліфт є пристроєм, мета якого — доправляти вантажі на низьку опорну орбіту Землі без використання ракет-носіїв. Уявіть величезну брилу, якийсь астероїд, що обертається довкола Землі, та прикріплений до нього надміцний трос завдовжки десятки тисяч кілометрів, який витягся в напрямку планети. Й усе це спроєктовано так, щоб центр мас системи розташовувався акурат на геостаціонарній орбіті, тобто щоб уся конструкція оберталася довкола Землі з такою самою швидкістю, як Земля обертається довкола власної осі. До нижнього кінця троса прикріплена спеціальна гондола, що рухається вгору та вниз, відповідно доправляючи вантажі чи спускаючи їх із орбіти. Це і є космічний ліфт.

Ідея дещо ексцентрична, проте не нова. І попри купу технічних складнощів, інженери раз у раз повертаються до неї. Усе тому, що під час запуску ракети майже 80 % її ваги припадає на пальне, тож відправляти вантажі в космос страшенно дорого. Колись це робили на транспортній системі «Спейс шатл»: вартість виведення одного кілограма корисного навантаження на низьку опорну орбіту сягала двадцяти тисяч доларів. Російський «Союз» доправляє кілограм вантажу на орбіту за приблизно одинадцять тисяч. Ілон Маск якось пообіцяв у твітері зменшити вартість виведення до десяти доларів за кілограм. Але написати твіт трохи легше, ніж транспортувати вантажі в космос, і насправді запуск Falcon Heavy, найкращої на сьогодні спейсіксівської ракети, яка підіймає на орбіту 64 тонни вантажу, коштує приблизно 120 мільйонів доларів. Це трохи менше ніж 2000 доларів за кілограм. Цифра вражає, особливо порівняно зі «Спейс шатлом», та все ж немала.

Так ось, розрахунки вказують на те, що космічний ліфт доправлятиме кілограм навантаження на низьку опорну орбіту всього за 200 доларів.

То в чому проблема? Чому б його не збудувати?

Пропустимо очевидне: звідки взяти і як затягти на орбіту астероїд, який слугуватиме противагою. Насправді зовсім не обов’язково використовувати велетенську кам’яну брилу. Противагою може бути орбітальна станція чи навіть сам трос, якщо виготовити його достатньо довгим і протягнути глибоко в космос. Будь-який із названих варіантів надто складний і перевершує сьогоднішні можливості людської цивілізації, втім, є інша, ще більш серйозна проблема.

Трос. Він має бути стійким до атмосферної корозії, космічного випромінювання та захищеним від орбітального сміття. Він має бути надзвичайно легким і гнучким, а найважливіше — достатньо міцним, щоб не розірватися під власною вагою.

Наскільки міцним?

Для оцінювання міцності тросів вигадали спеціальну одиницю вимірювання, яку назвали юрій (за іменем одного з піонерів концепту космічного ліфта). В юріях виражають співвідношення між міцністю на розрив і густиною матеріалу. Наприклад, міцність троса з титану становить 300 тисяч юріїв. Кевларового троса — 2,5 мільйона юріїв. Начебто непогано, проте для космічного ліфта потрібен матеріал щонайменше на порядок міцніший — щось із міцністю понад 30 мільйонів юріїв.

На цьому моменті дискусії про космічний ліфт припинилися б, але, як зазначено вище, інженери постійно до них повертаються. Річ у тім, що вже є штучні матеріали з достатньою міцністю. Наприклад, карбонові нанотрубки. Це один із найдивовижніших матеріалів, винайдених людиною. Лабораторні зразки продемонстрували міцність близько 50 мільйонів юріїв, тобто вони цілком придатні для виготовлення троса космічного ліфта. І це хороші новини. Погані ж новини — це те, що для забезпечення такої міцності нанотрубки мусять бути просто ідеальними. Жодної вади, жодного, навіть зовсім крихітного дефекту під час виготовлення. А найдовша бездефектна вуглецева трубка, яку на сьогодні вдалося створити в лабораторії, заледве сягала пів метра завдовжки.

І це клопіт не лише інженерів. Теоретично з часом можуть з’явитися технології, що дадуть змогу виготовляти нанотрубки достатньої довжини. Це складно та дорого, проте реально. Втім, за словами доктора Рона Тернера з Інституту передових концепцій НАСА, цього ніколи не станеться, оскільки на Землі не знайти компанію, що вкладатиметься в розроблення вуглецевих тросів завдовжки тисячі кілометрів. Для цього просто немає ринку.

І навіть якби хтось спромігся створити нановуглецевий трос достатньої довжини, це однаково не розв’язало б усіх проблем. Карбонове волокно чутливе до електричних розрядів, блискавка може легко пошкодити його структуру, а отже знизити міцність троса. Не варто також забувати, що космічний ліфт на момент появи стане наймонументальнішою спорудою на Землі, а відтак ласою мішенню для терористів. Умисно зруйнувати його порівняно легко — достатньо пошкодити трос. Якщо вуглеволокно перетяти на незначній висоті над поверхнею, астероїд чи орбітальна станція, що будуть противагою, потягнуть усю конструкцію у відкритий космос. Якщо ж розрізати за геостаціонарною орбітою, трос полетить униз, обкрутиться довкола планети та зрештою зруйнується в атмосфері. Хай якими міцними та довгими ми зробимо вуглецеві нанотрубки, космічний ліфт на Землі ще довго залишатиметься фантастичною ідеєю.

Навіщо тоді це все обговорювати, запитаєте ви? Причина в тім, що ми цілком можемо збудувати космічний ліфт на Місяці. Завдяки меншій гравітації він потребуватиме меншої противаги, яка до того ж висітиме на нижчій орбіті. Без атмосфери трос не зазнаватиме впливу турбулентності та корозії, і як наслідок — нанотрубки взагалі не знадобляться. Для виготовлення місячного троса можна застосовувати кевлар. На земному супутникові є всі умови для облаштування космічного ліфта, тож буде дуже дивно, якщо ми його не збудуємо після закладання там колонії.

Машини для вбивства

Улітку 2021-го на ютуб-каналі Kurzgesagt з’явилося відео з назвою «Який вигляд насправді мали динозаври». Kurzgesagt — це німецька анімаційна студія, що створює англомовні пізнавальні відео на різноманітну тематику. Наука, політика, філософія тощо. Ідея випуску про динозаврів у тім, що якби палеонтологи спробували відтворити зовнішність морського котика чи, скажімо, гепарда лише за їхніми кістяками, то майже напевно намалювали б істоту з вищиреними іклами. Справжні ж динозаври відрізнялися від того, як їх зображують у голлівудських фільмах. Вони були менш моторошними, з яскравим забарвленням, пір’ям, а ще вигадливими гребенями та наростами на мордах. Словом, зовсім не скидалися на тупих ікластих рептилій, які гарчать на глядачів з екранів телевізорів чи кінотеатрів. Загалом так і є. Відео круте та пізнавальне. Але в якийсь момент його автори переходять до поведінки динозаврів. Вони порівнюють тиранозаврів із левами, найбільшими хижаками нашого часу. Зазначають, що дорослі леви, попри грізний вигляд, здебільшого вилежуються на сонці,