Представьте себе полую башню с тонкими бумажными стенами. Теперь представьте, что он сделан из самого легкого и прочного материала в мире - возможно, наноуглеродного или графенового волокна - со сторонами 12 миль в ширину и 22 000 миль в высоту. Транспортные машины поднимаются вверх и вниз по его граням, на и с геосинхронной орбиты.
То, что вы изображаете, - это лифт в космос - как описано сэром Артуром Кларком в его научно-фантастическом романе 1979 года «Фонтаны рая».
Книга Кларка была первым популярным отчетом об идее, описанной в 1895 году русским ученым Константином Циолковским, который представлял «небесный замок» в космосе, привязанный к Земле массивной башней. В 1960 году русский инженер Юрий Арцутанов описал более современную версию. Лишь в 1975 году, когда инженер по имени Джером Пирсон опубликовал технический документ о концепции, идея лифта в космос привлекла реальное внимание. Кларк использовал опыт Пирсона, чтобы написать книгу.
В новом документальном фильме Sky Line рассказывается, почему понятие космического лифта продолжает существовать, несмотря на серьезные технологические препятствия и некоторые не менее серьезные межличностные разногласия. Премьера состоялась в ноябре 2015 года на кинофестивале DocNYC в Нью-Йорке, теперь фильм доступен в Интернете и будет показан на фестивале DC Environmental Film Festival и других независимых фестивалях в течение 2016 года.
Новый документальный фильм Sky Line рассказывает о группе людей, которые работали над концепцией космического лифта. (Джонни Лихан и Мигель Дрейк-Маклафлин) Вот что общего у всех предложений по лифтам: от платформы, стоящей на якоре в океане где-то вдоль экватора, лифтовые машины будут перемещаться вверх и вниз по веревке из толстого кабеля или широкой плоской ленты, изготовленной из материала на основе углеродных нанотрубок, сохраняя натянутость противовесом в 62 000 миль над Землей. Используя катки или магнитную левитацию, чтобы подняться на трос, машинам может потребоваться всего пять часов, чтобы завершить поездку на геосинхронную орбиту, но за долю - возможно, 1/100 от стоимости сегодняшних запусков ракет.
Как ни странно, но космический лифт сделает доступ к космосу доступным, доступным и потенциально очень прибыльным. Но почему этого еще не произошло, в основном все сводится к материалам - даже лучшие из современных сверхпрочных и сверхлегких материалов просто еще недостаточно хороши для поддержки космического лифта.
Однако не из-за отсутствия попыток. Исследователи из Penn State объявили в 2014 году, что они создали алмазные нанопотоки в лаборатории, которые были смоделированы австралийскими исследователями на компьютерном моделировании, что позволяет предположить, что они могут быть более прочными и гибкими, чем предполагалось ранее. Исследования технологии углеродных нанотрубок (УНТ) продолжаются, и каждый месяц, похоже, объявляются новые достижения в области исследований графена.
В Sky Line режиссеры Джонни Лихан и Мигель Дрейк-Маклафлин рассказывают о группе людей, которые тесно работали над концепцией космического лифта. Эта история следует самым тщательным на сегодняшний день усилиям по созданию космического лифта, включая финансирование НАСА исследований, дизайна и даже испытаний в стиле XPRIZE, проведенных в течение 2011 года. Их мотивация для создания фильма проистекает из продолжающихся дискуссий между друг другом и друзьями о Современное состояние американских космических технологий.
«Есть идея, что мы отказались от космоса, так как НАСА удалило шаттл, и мы ничего не делаем для его замены», - говорит Лихан. «Но люди не понимают, что НАСА очень живо и хорошо, и работает над невероятным количеством призрачных вещей. Мы поняли, что многое происходит, даже если они в настоящее время не работают на лифте ».
Сама идея лифта была предметом споров между режиссерами, и, углубившись в нее, они обнаружили двух главных героев, Брэдли Эдвардса и Майкла Лейна.
Эдвардс, физик с глубокой историей работы в астрофизике, в том числе 11-летний стаж работы в Лос-Аламосской национальной лаборатории, работает над концепцией космического лифта с 1998 года. Лейн является частным предпринимателем и основателем LiftPort, компании, чья оригинальная Миссия состояла в том, чтобы продвинуть технологию углеродных нанотрубок. Среди других персонажей - Том Нугент, инженер по аэрокосмической технике, и Тед Семон, бывший президент Международного консорциума космических лифтов (ISEC).
«Мы заметили, что у многих людей, с которыми мы говорили, были мечты, когда они были моложе, будучи космонавтами», - говорит Лихан. «Они упорствуют, потому что разочарованы тем, что у них есть желание отправиться в космос, но нет технологий или ресурсов, чтобы отправить очень много людей в космос. Они просто хотят что-то с этим сделать ».
В конце 1990-х и начале 2000-х годов Эдвардс получил два раунда финансирования от исследовательского подразделения НАСА, известного как Инновационные передовые концепции НАСА (NIAC), которое затем называется Институтом передовых концепций. Работа Эдвардса сводилась к масштабному технико-экономическому обоснованию, изучающему каждый аспект космического лифта, от проектирования и строительства до его развертывания и эксплуатации. Его вывод: космический лифт может быть построен с использованием существующих технологий, за исключением сверхлегкого троса, необходимого для того, чтобы все это работало.
Затем Эдвардс сотрудничал с Laine в LiftPort, пытаясь привлечь капитал для проекта, но вскоре они расстались из-за финансовых разногласий. Из-за фильма кажется, что раскол - причина, по которой космический лифт не будет построен в ближайшее время.
Пирсон, который также появляется в фильме, говорит, что проекты в масштабе космического лифта, естественно, обладают высокой способностью к трению.
«Когда у вас есть такая уникальная идея, люди, которых привлекают к работе над ней, являются выдающимися в своих областях, и многие из них не хотят терпеть неудачу от кого-либо еще», - говорит он. «Это только часть игры».
LiftPort рухнул в 2007 году, несмотря на демонстрации с роботами, взбирающимися на части по полосе углеродной нанотрубки длиной в милю, подвешенной на воздушных шарах. В 2012 году Лэйн возродила компанию благодаря успешной кампании на Kickstarter, направленной на развитие партнерских отношений для создания космического лифта на Луне. Как Лейн, так и Пирсон утверждают, что лунный лифт теперь может быть построен и может позволить добывать изобилие кислорода, кремния, железа, алюминия и магния на пыльной поверхности Луны.
Но с полной откровенностью Лэйн говорит, что оригинальный LiftPort был «ужасен» для углеродных нанотрубок, и что усилия таких компаний, как SpaceX и Blue Origin по созданию ракет многоразового использования, могут устранить необходимость в космическом лифте. Цель всегда заключалась в том, чтобы снизить текущую стоимость за фунт полезной нагрузки - в десятки тысяч долларов - до сотен или даже десятков долларов. Но как бы то ни было, Лейн по-прежнему считает, что правильное использование технологии углеродных нанотрубок имеет решающее значение для будущего доступа к космосу.
«Если они усовершенствуют ракету многократного использования, лифту будет сложно получить финансирование, поскольку основной причиной лифта было снижение стоимости на орбиту», - говорит Лэйн. «Но цивилизации поднимались и падали из-за изменения материальной силы на десятичную точку, и теперь вы говорите о порядках величин. Я думаю, что мы даже не поймем, как будет выглядеть будущее, когда мы будем использовать нанотехнологии ».
В 2008 году Эдвардс начал ежегодные собрания ISEC, на которых ежегодно собиралось от 50 до 60 человек для работы над проблемами, которые могут быть решены в настоящее время, включая очистку космического мусора, создание более совершенных скалолазных роботов и разработку дистанционных лазерных систем питания. Он говорит, что его постоянно просят возглавить целенаправленные усилия, направленные на реализацию космического лифта. Институциональной поддержки просто нет, добавляет он.
«Проблема всей работы космического лифта заключается в том, что для нее нет реальной поддержки», - говорит Эдвардс. «Это то, как проект выглядит, когда его выполняют как хобби, когда сотни людей разбросаны по всему миру. Никакого существенного прогресса не будет, пока не будет реальной поддержки и профессионального координирующего руководства для этих усилий ».
Несмотря на то, что он по-прежнему является сильным сторонником космического лифта, Эдвардс с тех пор сосредоточил свои усилия на более практичных применениях технологии углеродных нанотрубок. Его нынешняя компания Plasma Ten производит углеродные нанотрубки для упрочнения пластмасс и эпоксидных смол.
Конструкция Обаяси состоит из плавающего земного порта, прикрепленного к геостационарной орбитальной станции на высоте около 22 000 миль с помощью кабеля из углеродных нанотрубок. (© Корпорация Обаяси, Все права защищены) 
Земной порт имеет диаметр около 1300 футов. (© Корпорация Обаяси, Все права защищены) 
Строительная фирма Obayashi Company взяла на себя обязательство запустить лифт к 2050 году. (© Obayashi Corporation, Все права защищены) 
Здесь находится внутренняя часть геостационарной орбитальной станции. (© Корпорация Обаяси, Все права защищены) 
Другой внутренний вид геостационарной земной орбитальной станции. (© Корпорация Обаяси, Все права защищены) В то время как многие из этих игроков в США перешли к другим проектам, исследователи в других частях мира сохраняют свою направленность.
В Японии космический лифт является практически частью национальной психики, отчасти благодаря глубокому опыту японских исследователей в области робототехники и технологии углеродных нанотрубок, начиная с открытия в 1991 году углеродных нанотрубок японским исследователем Сумио Иидзима. Строительная компания Obayashi Company взяла на себя обязательство запустить лифт к 2050 году. Главный инженер-исследователь Йоджи Исикава говорит, что компания сотрудничает с частными производителями и университетами, чтобы улучшить существующую технологию углеродных нанотрубок.
«Мы понимаем, что это сложный проект», - говорит Исикава. «Наша технология очень низкая. Если нам нужно быть на 100, чтобы построить лифт - сейчас у нас около 1 или 2. Но мы не можем сказать, что этот проект невозможен. Сейчас мы не видим каких-либо серьезных препятствий. Стоит попробовать, и если мы этого не сделаем, мы ничего не добьемся ».
Исикава добавляет, что Обаяши, недавно построивший самый высокий самоподдерживающийся небоскреб Токио SkyTree, надеется принять участие в тестировании привязки на основе углеродных нанотрубок между двумя спутниками. Исследователи будут сравнивать, как эта привязь работает с моделируемым компьютером поведением гораздо более длинной версии.
Исикава признает, что инициатива компании начиналась как мысленный эксперимент, и что проекты такого рода обычно отменяются после публикации концептуального документа. Но японская публика и другие страны приветствовали космический лифт так тепло, что компания решила продолжить работу, говорит Исикава.
«Возможно, одна из причин, по которой космический лифт здесь так популярен, заключается в том, что в последние пару десятилетий ситуация не была столь хорошей в экономическом плане, и японцы потеряли уверенность в себе», - говорит Исикава. «Они ищут большой проект, который поощряет их. Конечно, это не может и не должно быть сделано только одной страной, но как международное предприятие. Но, возможно, Япония сможет взять на себя лидерство в этом из-за своей популярности среди людей ».
Лиан отмечает, что, несмотря на то, что космический лифт не является частью американского духа времени, процесс создания фильма выявил страстные кадры людей, работающих над проектом, хотя он вряд ли будет реализован в течение их жизни.
«В конечном счете, это история о погоне за мечтами и размышлениях о том, что возможно, и в нем задается вопрос: мы все еще мечтаем, как раньше?», - говорит он. «Может быть, мы делаем, но большие идеи сейчас в том, чтобы сделать вещи меньше».
