ЛЕТЯЩИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ КОНВЕЙЕР «ЗЕМЛЯ-ОРБИТА»

© Г.Г.Поляков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2004 г.

Для реализации массовой транспортировки грузов с Земли на круговую орбиту предлагается соорудить эффективную тросовую самоуравновешенную систему в виде летящего над экватором (не касаясь его) вертикального космического конвейера и привязного спутника-противовеса (ПСП). Такая система напоминает летящую «башню Циолковского». На осях шкивов располагаются электродвигатели, которые питаются от солнечных батарей. Они сообщают ленте конвейера нужную скорость вращения V, при которой скорость самой нижней её точки относительно Земли постоянно равна нулю, причем нижний шкив движется вдоль экватора (в сторону собственного вращения планеты) с той же скоростью V.

Cвязки грузов (стандартных размеров и масс), которые предназначены для доставки в космос, заранее равномерно раскладываются специальной машиной вдоль африканского участка экватора длиной 3620 км. А при пролете над ними конвейера они захватываются особыми зацепами, которые находятся на движущейся ленте, и поднимаются ею на вершину конвейера, где сбрасываются на круговую орбиту. Там они послужат для создания космических поселений. ПСП размещен на свободном конце вертикального троса, закрепленного на оси верхнего шкива. Поскольку вес ПСП направлен вверх, то при достаточно большой его массе он сможет удержать всю систему в самоуравновешенном состоянии и не позволит конвейеру (с нагрузкой) упасть на Землю.

Расчеты показывают, что при высоте летящего конвейера 30000 км и линейной плотности полезной нагрузки на поднимающейся (задней) ветви конвейера 10 г/м, конвейер должен двигаться вдоль экватора со скоростью 98,1м/с и, пролетая над Африкой за время 10 час. 15 мин., доставлять на круговую орбиту (радиусом 36378 км) 36,2 т грузов с интенсивностью 981 г/с, причем за год будет поднято в космос 2796 т.

Если лента конвейера сделана из легкого и сверхпрочного на разрыв материала, изобретенного в Японии, с плотностью 1300 кг/м3, а допустимое напряжение 130 ГПа, то максимальное напряжение на верхнем конце ленты составит 67,5 ГПа, что в 1,9 раза меньше допустимого. При этом площадь поперечного сечения ленты 6,7 мм2, линейная плотность её массы 8,7 г/м, а общая масса 522 т. Минимальная мощность двигателей — 45,64 МВт.

Система будет вращаться вокруг Земли с периодом 19 час.46 мин., а относительно поверхности её над экватором сделает один полный оборот за 4 сут.17 час.30мин.

В дальнейшем возможно создать и много более производительную систему (скажем, для доставки в космос 27960 т грузов в год, если напряжение на верхнем конце ленты конвейера будет 130 ГПа).