Как наш устойчивый ориентир для развития.

Общепризнанно во всём мире, что Пионером Идей:

1- космического лифта (Небесной Космической Башни),

2- Небесного Города (орбитальной космической оранжереи),

3- Лучистого Человечества,

является наш соотечественник - Константин Эдуардович Циолковский.

Циолковский в своих работах предполагает, как футуролог-провидец и учёный-экспериментатор, что эволюция Мирового Космоса может представлять собой цепочку переходов между материальным и энергетическим состояниями вещества. Конечной стадией эволюции материи (в том числе разумных существ) может оказаться окончательный переход из материального состояния в энергетическое, «лучистое». «…Надо думать, что энергия — особый вид простейшей материи, которая рано или поздно опять даст известную нам водородную материю», и, тогда, космос снова перейдёт в материальное состояние, но более высокого уровня, снова человек и вся материя эволюционируют до энергетического состояния, и т.д. по спирали, и, наконец, на высшем витке этой спирали развития «разум (или материя) узнает Всё, а само существование отдельных индивидов и материального или корпускулярного мира, он сочтёт ненужным и перейдет в лучевое состояние высокого порядка, которое будет всё знать и ничего не желать, то есть в то состояние сознания, которое разум человека считает прерогативой богов. Космос превратится в великое совершенство».

Эволюционная очерёдность этих трёх идей очевидна:

от космического лифта – к небесному городу – и к Лучистому Человечеству!

Параллельно с темой космического лифта, которая, в силу отсутствия материалов высокой прочности и нанотехнологий, в конце 19 века казалась неподъёмной, К.Э.Циолковский был вынужден развивать тему ракетной, реактивно-химической космонавтики. И был признанным авторитетом в этой отрасли до самой своей физической смерти 19 сентября 1935 года.

Спустя всего 65 лет, после его смерти, ракетная космонавтика, в наши дни, достигла пика своего развития, но и полностью исчерпала себя из-за уничтожения ракетными, реактивными двигателями озонового слоя Земли, накопления на орбите Земли огромного массива космического мусора – вот поэтому и наступает, вместо эпохи ракетной космонавтики К.Э.Циолковского, новая эпоха космической башни (космолифта) К.Э.Циолковского.

Системным последователем Циолковского в наше время выступает Юрий Николаевич Арцутанов. Впервые мысль о необходимости использования космического лифта Константин Эдуардович Циолковский высказал ещё в 1895 году, вдохновлённый осмотром Эйфелевой башни в Париже. Более детальную разработку его идея получила в трудах Арцутанова, родившегося в 1929 году в Ленинграде.

В 1960 году Ю.Н.Арцутанов написал статью «В Космос — на электровозе», где он обсудил концепцию космического лифта как экономически выгодный, безопасный и удобный способ доступа к орбите для облегчения освоения космоса. Арцутанов развил идею Константина Циолковского, который ещё в 1895 году опубликовал идею создания «орбитальной космической башни», по которой, «что-то», типа паровоза, но, с гораздо большой скоростью, могло бы выводить на орбиту Земли космонавтов и полезные грузы.

Концепция Арцутанова была основана на связывании геосинхронных спутников кабелем с Землей. Он предложил использовать спутник в качестве базы, с которой можно построить башню, так как геосинхронный спутник останется над неподвижной точкой на экваторе. С помощью противовеса кабель будет спущен с геосинхронной орбиты на поверхность Земли, в то время как противовес будет отдаляться от Земли, удерживая центр масс кабеля неподвижно относительно Земли. Заметим, что идея башни и лифта различаются, поскольку башня является жёсткой структурой, в то время как лифт на орбите — достаточно гибкая структура, её гораздо легче создавать и поддерживать.

Сегодня уже существует специальная программа НАСА, международный Фонд и команда японских строителей космолифта. Нет только продолжателей дела Циолковского-Арцутанова на их исторической Родине, что исторически не справедливо и не дальновидно.

Нас в Крыму эта тематика интересует и как диагностика величины и значимости нашего местного уровня развития, и как указатель дальнейшего регионального прогресса. А точнее она нам необходима для определения:

- хронологической величины нашего отставания от самых передовых отрядов Прогресса;

- размера нашей инвестиционной привлекательности;

- размера наших нематериальных активов и залоговых фондов;

- формирования «команды преследования Лидера» и обеспечения её всем необходимым.

Расскажем о мировых примерах начала реализации

Космической Башни Циолковского.

В столице Японии городе Токио проживает более 15-ти миллионов человек, и, несмотря на то, что город развивается и растет быстрыми темпами, места, всё равно, не хватает. Постоянные пробки и тесно прижатые друг к другу дома – таков печальный портрет Токио. Ежедневно большинство его жителей проводит в дороге на работу и с работы от 2-х до 4-х часов, что за всю жизнь суммируется в 6 лет. Эту огромную часть своей жизни токиец тратит на метро, вместо того, чтобы проводить его с семьей или заниматься созиданием. Такой расклад вещей никого не вдохновляет, однако только японская компания Mori примерно 15 лет назад предложила самый идеальный выход: если рост города вширь вызывает только проблемы, почему бы ему ни расти вверх?

Так появился проект Tokyo’s Sky City, 1000-метрового небоскреба-города в 196-ть этажей, в котором люди бы жили, работали, совершали покупки, занимались спортом и так далее. При этом, такой город не только бы экономил время своих жителей, но и снизил бы загрязнение окружающей среды, ведь его основе нужна площадь лишь 400 на 400 метров, что освобождает кучу места для зеленых насаждений. Прецедент уже имеется: восемь лет назад Mori уже создала первый небоскреб-город «Холмы Рапонге», в котором ныне обитает 2 тысячи человек. Однако, новый проект куда более серьезный и масштабный. Он будет в три раза выше самого высокого здания Японии и станет домом для 130 тысяч жителей. Однако, имеется ряд трудностей в воплощении задуманного в жизнь. К счастью, многие из них уже были решены.

Одной из главных проблем является тяжесть конструкции. Tokyo’s Sky City будет состоять из шести гигантских вертикальных колон, между которыми «прикрепят» 14-ть отдельных друг от друга горизонтальных платформ, каждая по размеру больше стадиона. Причем, по инновационному решению, не будет внутренней поддержки конструкции – она будет держаться по принципу скелета. В общем, все это инженерное чудо целиком весит 5,5 млн. тонн, что равняется общему весу всего населения страны. Причем, сложность заключается не просто в огромном количестве стройматерилов, но и в их доставке. К примеру, колонны будут собираться из массивных сваренных между собой стальных плит. На каждую такую колонну понадобиться 200 000 тонн стали, что вместе с работой выльется в 250 млн. долларов. А ведь таких опор целых шесть – всю сталь для их создания можно потратить на постройку 36 авианосцев (в американском флоте их в три раза меньше), а для производства такого огромного количества материала среднему сталелитейному предприятию понадобиться 12 лет. Благо, поставки его будут налажены намного быстрее благодаря использованию сети заводов по всему миру. Причем один, полностью роботизированный завод планируют построить прямо на месте. В целом при строительстве будет использовано очень много достижений робототехники, что поможет вести работы круглые сутки. К примеру, планируется использование «Большой Кроны» – самоподъемной строительной платформы с 4-мя гидро-домкратами, которые постепенно поднимают ее выше по мере строительства здания. Она уже используется в Японии, как и гигантские компьютеризированные лифты-краны, считывающие специальный штрих-код на блоках и сами монтирующие их на нужное место согласно чертежам.

Огромное внимание уделено безопасности жителей, и не только потому, что Токио находиться в сейсмически-активной зоне и часто подвергается землетрясениям. Даже пожары или сильный ветер могут стать фатальными для обитателей небесного города. Благо, с норовом тектонических плит помогли справить в институте Такинака. Ученые использовали ряд разработок и тестов, чтобы придумать идеальный фундамент. К примеру, в специальной центрифуге пластиковая коробка в несколько десятков сантиметров высотой подвергалась таким же испытаниям, как и небоскреб при землетрясении в 7-8 баллов по Рихтеру. Тест показал сдвиг на 1мм, что простительно для пластиковой модели, но при соотношении с размерами гигантского города сдвиг составил бы 30 метров. А это непозволительная дистанция. Раньше фундамент укрепляли, закапывая его глубоко под землю, но, учитывая особенности грунтов Токио, подвал небесного города пришлось бы сделать в два раза длиннее его высоты над землей. Однако, выход нашелся: если закопать в землю много глубоких труб и залить их бетоном, то получиться просто недвижимая основа для здания.

Ветер для конструкции также является серьезным врагом, ведь даже легкий бриз, как показали испытания на моделях, качал бы 1000-метровую громадину. Поэтому, во-первых, было решено округлить контур сооружения, и, во-вторых, сделать свободное место между платформами, чтобы ветер встречал меньше сопротивления. Использования старого доброго маятникового противовеса в центре здания, который бы гасил качание, также невозможно, ведь, учитывая габариты гиганта, маятник должен весить 27 млн. кг. Поэтому, было решено использовать специальный гидравлический двигатель для контроля над противовесом, что позволило уменьшить его вес во много раз. А тесты на 5-ти метровой бетонной модели показали, что при налете тайфуна резиновые прокладки между этажами значительно снижают качание и деформацию здания. Компания Mori планирует заселять жителей по ходу строительства. Как только одна платформа будет готова, и рабочие приступят к созданию следующей, жильцы смогут занять свои квартиры. И не удивительно, что многие готовы на это: новейшие технологии помогут небесному городу выстоять при катаклизмах, трехпалубные лифты с атомный двигателем и скоростью более 90 км\ч и монорельсовая дорога обеспечат пропускную способность в 100 000 человек во время часов-пик. То есть, никаких пробок не будет. А при пожаре с огнем будут бороться особые вертолеты для тушения пожаров, с дальнобойным брандспойтом и баком на 1000 литров воды, способные заправлять его где угодно, хоть из бассейна. Этот удивительный проект собираются воплотить в жизнь в течение ближайших 20 лет. И многие полагают, что как раз тогда наступит переломный момент: города, какими мы их знаем сейчас, уйдут в прошлое. Время смоет их следы навсегда. Новые города будут расти к облакам в полном смысле этого слова.

Рассказ А.В. ЛЕМЕШКО.

Идея "космического лифта" была впервые сформулирована в 1895 году Циолковским. В последние несколько десятилетий из-за очень большой стоимости ракетных запусков, замыслом 110-летней давности заинтересовалось даже NASA, Европейское космическое агентство и другие космические организации. В частности, американское космическое агентство объявило конкурс на наиболее прочный образец каната из нанотрубок и на эффективный способ удаленной подзарядки роботов. Другими словами, все компании, работающие в этом направлении, делают ставку на очень прочный и длинный канат. Хотя наши предки, построившие пирамиду Хеопса и другие монументальные сооружения, видели идею космического лифта несколько иначе. Вспомните, например, "Вавилонскую башню". Это было здание. Башня высотой до неба.

Башня Покровского.

Я предлагаю вернуться к этой идее и строить именно башню. Конечно, уважаемый читатель скажет, что это не реально, так как башня разрушится под собственным весом. И конечно будет прав. А представьте себе, что башня легче воздуха в несколько раз. Эта идея была предложена еще в 1959 – «Космическая башня Покровского» в журнале "Техника Молодежи", выпуск апреля 1959 года. Именно профессор Георгий Иосифович Покровский стал автором первого, опубликованного в мировой литературе, реального инженерного проекта космического сооружения на Земле – «пневматической башни-аэростата» высотой 160 км. В статье "Лифт" в космос", опубликованной в журнале "Техника Молодёжи" N 4 за 1959 год, Покровский предложил соорудить башню, которая из условий прочности и устойчивости должна была иметь рупоровидную форму, с диаметром у Земли 100 км и в космосе 390 м. Верхняя площадка башни, выполненная из полимерного материала и заполненная водородом, могла бы нести нагрузку в 260 тыс. тонн. Основным назначением такой башни Покровский считал установку астрономических и астрофизических приборов за пределами атмосферы. Он также показал, что небольшое избыточное давление внутри может не только поддерживать относительно тонкие и гибкие стенки в равновесии, но и нести очень приличную нагрузку на верхней площадке столь необычного сооружения. В заключение он писал: "Если башню заполнить гелием, то в ней могли бы на большую высоту подниматься аэростаты, заполненные водородом. Это могло бы заменить различные виды лифтов".

Рис.1.

Фундамент.

Сложно назвать проект профессора Покровского идеальным, из-за взрывоопасности водорода, которым он предложил заполнять аэростаты. Но идея строить башню из материала, который легче воздуха, мне кажется правильной. И это должен быть именно гелий. Гелий, заключённый в шары из прочного и легкого материла, станет строительным материалом. И всё, что надо будет - это сложить их этих лёгких и прочных шаров пирамиду, которая будет доставать до стратосферы. То есть, башня будет опираться на воздух, при этом она совершенно не будет давить на землю. Высота фундамента башни будет приблизительно 30-40 км. Так гелиевые аэростаты реально поднимаются до 37 км, даже любительские шары-зонды достигают 32 км. Надо тут понимать, что шары не летают, а лежат друг на друге. И благодаря огромной подъёмной силе они будут держать на себе всё, что будет надстроено на них в безвоздушном пространстве.

Стены.

Далее возникает вопрос, а из чего строить? Ведь по Покровскому космическая башня должна быть высотой в 160 км, а не 30-40 км. Ответ очень прост - тоже из шаров, но не заполнять их гелием, а, наоборот, выкачивать из них воздух. При этом естественно на шары будет действовать сила Архимеда даже в разряженных воздушных слоях стратосферы, что значительно облегчит их транспортировку к месту установки. Чем выше будет находиться слой шаров, тем меньше в них будет воздуха. А в самых верхних шарах давление будет практически равно нулю. Гигантские шары - это кирпичики огромной пирамиды.

Рис.2.

Как любил говорить писатель-фантаст Роберт Хайнлайн, если вы можете подняться над Землей на 160 км, вы уже на полпути к любой точке Солнечной системы. Это потому, что при любом запуске первые 160 км, когда ракета стремится вырваться из пут земного притяжения, съедают львиную долю топлива. После этого корабль, можно сказать, уже в состоянии добраться хоть до Плутона или дальше.

Электропитание.

Самое интересное, что эта башня не будет зависеть от электричества вырабатываемого на Земле. И даже сможет в корне решить энергетические проблемы государства, построившего эту башню. Так специалисты утверждают, что при переработке энергии Солнца, в атмосфере теряется около 85% всей солнечной энергии, которую можно было бы использовать. Если же использовать спутник, обращающийся на орбите высотой не более 500 км, который будет преобразовывать световую энергию солнца и передавать ее в форме микроволн на башню, то башня сможет обеспечить электроэнергией не только себя, но и избыток передавать на землю. Прямая передача от спутника на землю считается малоэффективной и даже опасной, так как взаимодействие микроволнового излучения с озоновым слоем может разрушить его. Как минимум облучение микроволновым излучением атмосферы может вызывать "северное сияние". В данном случае фотоэлектрические элементы будут размещены непосредственно на спутнике. Они будут производить солнечную энергию эффективнее любого аналогичного наземного устройства. А башня обеспечит безопасный прием микроволнового излучения и эффективную передачу его к потребителям на Земле.

Материал для шаров.

Можно много предложить материалов для оболочки шаров. Одно, безусловно, точно, что этот материал должен быть очень легким и прочным. Возможно, для этого прекрасно подойдут пресловутые нанотрубки из которых собираются плести канат для космического лифта. Эти однослойные углеродные нанотрубки, изобретённые ещё в 1991 году, достаточно прочны для того, чтобы служить основой для ткани шаров. Они прочнее стали в 100 раз. Длина трубок, составляет несколько сантиметров. Этой длины не достаточно для плетения каната. Но такой длины трубок вполне хватит для того, чтобы сплести из них ткань. Обработав надутые шары неким цементирующим материалом можно добиться полной герметичности шаров. Шары, из которых будет выкачан воздух, тоже можно изготовить из ткани на основе нанотрубок. Исключение, для этих шаров придется изготавливать легкий каркас. Лично же я считаю, что при постройке и изготовлении шаров, можно и нужно использовать легкодоступные и дешёвые материалы. Это значительно удешевит строительство башни. Тем более, что единственные нагрузки, с которым реально придется противостоять башни, это - ветровые. И нагрузки эти отнюдь не космические, максимум это 72 м/с, т.е. 5-бальный ветер, или ураган. Ветры с большей скоростью распространения воздушных масс достаточно редки. А если расположить фундамент лифта (на платформе в океане или в Чёрном море), которая не будет находиться в зоне сильных ветров и ураганов, то требование к прочности материала будут значительно ниже, а значит и сам материал дешевле.

Лифт.

Многие читали в детстве фантастический роман Жюль Верна "Из пушки на Луну", в котором главные герои отправились на Луну в пушечном снаряде. Идею вывода спутников на орбиту Земли с помощью обычной пушки впоследствии отвергли, но изобретатели все-таки пытались вдохнуть в идею Жюль Верна новую жизнь, и в место обычной пороховой пушки была предложена электромагнитная. В ней уже снаряд должен был разгоняться не под действием пороховых газов, а под действием электромагнитного поля. Но как показали расчеты, силовое инерционное воздействие на пассажиров привело бы к тому, что их попросту бы раздавило об пол снаряда. Естественно, хрупкое оборудование, которым начиняют современные спутники, тоже могло бы прийти в негодность. Поэтому от этой идеи отказались. Если же, башня или ствол, выходят в открытый космос, то и смысла разгонять, до космических скоростей полезный груз нет никакого. И электромагнитная пушка будет работать как обычный лифт. То есть будет максимально быстро и комфортно доставлять грузы и пассажиров в космос.

Рис.3

Эпилог. В заключение хотелось бы добавить, что если химики разработают полимер для башни Покровского с необходимыми характеристиками, то можно вместо вакуумных шаров над фундаментом из гелиевых шаров просто надуть рупор Покровского меньшего размера. Причём гелий использовать вовсе не обязательно. Можно заполнить рупор Покровского обычным атмосферным воздухом, так как в безвоздушном пространстве, что на гелий, что на воздух сила Архимеда не действует. И доставлять груз на орбиту при помощи аэростатов надутых гелием. Такая схема доставки грузов более безопасна, чем схема предложенная профессором Покровским в 1959 году. В первую очередь, с точки зрения безопасности пассажиров. Раз в рупоре атмосферный воздух, то не надо брать с собой запас кислорода для дыхания. Если же аэростаты будут, всё-таки, заполнены водородом, то перемещаясь над грозовыми облаками, при условии хорошей электроизоляции рупора от фундамента, аэростаты не будут соприкасаться с атмосферным электричеством. Внутри же фундамента грузы и пассажиры будут доставляться до рупора Покровского с помощью электрического лифта.

Рис.4.

Как это не странно, у Космической Башни есть точка соприкосновения и с Космическим лифтом. Вот что мы читаем в Википедии: "Поднять повыше основание троса. Из-за наличия экспоненты в уравнении даже небольшое поднятие основания позволит сильно понизить толщину троса. Предлагаются башни высотой до 100 км, которые, кроме экономии на тросе, позволят избежать влияния атмосферных процессов".

Рис. 5.

К сожалению в Википедии нет данных о том, кто предложил использовать башни высотой 100 км и выше для уменьшения толщины троса, до меня. Но то, что Космическая башня, возможно, может сделать космический лифт более реальным это очевидно. Далее, я также считаю, что космическая башня должна быть изготовлена в виде веретена. Так как она будет опираться не на землю, а на воздух, как атмосферу.

Рис.6.

Веретенообразная форма или башня - поплавок наиболее оптимальная форма для шахты лифта в космос.

 

Подведя общий итог, можем констатировать, что на сегодняшний день и уже 118 лет подряд, куст технологий, описываемый идеями К.Э.Циолковского «космический лифт - небесный город - Лучистое Человечество» является максимальным уровнем для развития всех населённых пунктов Земли.

Достижение Крымом каких-либо существенных элементов этого высочайшего Цивилизационного уровня позволит значительно повысить привлекательность Крымского региона во всём мире. Вдохновит нашу крымскую молодёжь и будет способствовать стремительному росту нашей местной экономики.

Суммируя.

ЛОГИСТИКА Мирового развития в 21 веке может быть такой:

1 фаза = человек-Наблюдатель –> растущий ко 2-й фазе –>

2 фаза = человек-Аналитик-Систематик –> растущий к 3-й фазе –>

3 фаза = человек-Умелец-Прагматик –> растущий к 4-й фазе –>

4 фаза = Мастер своего дела (технолог) или Учёный –>

5 фаза = Мастерская (мастер и ученики-помощники) или Лаборатория (научная школа) –>

6 фаза = несколько мастерских как Цех или неск. лабораторий как институт –>

7 фаза = несколько цехов как Завод или несколько институтов как университет –>

8 фаза = несколько заводов как Индустриальный парк или несколько университетов как наукополис –>

9 фаза = Технопарк (или технополис или инфополис) –>

10 фаза = Экотехнопарк (или Экопоселение) –>

11 фаза = Океанпарк (или Город Будущего) –>

12 фаза = Аэрополис (Небесный Город).