ЛУННЫЙ ЛИФТ: ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

© Н.Л.Шошунов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2006 г.

Идея создания лунного лифта принадлежит Ф. А. Цандеру, который в 1910 г. предложил протянуть с поверхности Луны к Земле трос длиной более 60 тысяч километров, выведя его конец за точку либрации. Такой трос будет естественным образом натянут гравитационными и центробежными силами, и по нему можно будет перевозить грузы. Спустя 70 лет Дж. Пирсон также предложил протянуть трос с Луны, но уже от Земли за противоположную точку либрации. Затем вопросами использования длинных тросов при освоении Луны занимались П. Пензо, Е. Лемке, В. В. Белецкий, Е. М. Левин, А. А. Буров и другие. В связи с появляющимися в последнее время предложениями о возобновлении лунных программ и проектами промышленного освоения Луны идея строительства и эксплуатации лунного лифта переживает свое второе рождение. Однако при анализе практической реализуемости этой идеи могут выявиться проблемы, о которых ранее и не подозревали.

В докладе в аналитическом и графическом виде представлены зависимости, позволяющие оценить основные особенности строительства и эксплуатации лунного лифта. Определены критическая масса объекта на конце троса, обеспечивающая устойчивость системы, и минимальная удельная прочность троса. Рассмотрены два способа строительства лунного лифта, для которых оценены минимальные энергетические затраты, отнесенные к погонной массе троса при критической массе объекта на его конце. Оценены динамические характеристики развернутого лунного лифта – периоды его маятниковых колебаний в плоскости и из плоскости лунной орбиты, а также упругих продольных колебаний. Рассчитаны энергетические затраты на перемещение грузов по тросу от поверхности Луны и в обратном направлении, а также поперечные отклонения троса при выполнении таких операций.

Проанализировано движение грузов, отделяемых от троса на различных высотах над поверхностью Луны. Определены высоты и скорости отделения, при которых грузы либо падают на поверхность Луны, либо возвращаются на Землю, либо остаются в системе «Земля Луна», либо покидают эту систему. Представлены характерные траектории движения отделяемых грузов и оценены энергетические выигрыши выполнения орбитальных маневров с помощью лунного лифта. Рассмотрены возможные варианты организации транспортировки грузов между Землей и Луной или создания космических баз и поселений в системе «Земля-Луна» с использованием возможностей лунного лифта.

Проведен сравнительный анализ особенностей строительства и эксплуатации земного и лунного лифтов, показано, что по многим основным аспектам – прочности, безопасности, строительным и эксплуатационным затратам – лунный лифт имеет на порядок менее критичные характеристики, а его строительство может оказаться весьма полезным при создании лунных баз и поселений и в ходе промышленного освоения Луны.