Ползком на орбиту

На соревнованиях "Космический лифт-2007" (Space Elevator Games 2007), проведенных 19-22 октября в штате Юта фондом Spaceward ("В космос") при поддержке NASA, не был выявлен победитель ни в номинации "лучший трос", ни в номинации "лучший робот-тросолаз". Тем не менее, организаторы и участники не унывают: главная цель соревнований - стимулировать поиски дешевого способа доставки грузов на орбиту - достигнута.

О технологии космического лифта "Лента.ру" подробно писала ранее. Идея, кажущаяся фантастической, проста: на геостационарной орбите висит спутник, который соединен с земным экватором тросом. Отправляя по тросу с Земли на орбиту роботов, можно доставлять грузы на космические станции. Этот способ может оказаться гораздо дешевле, безопасней и экологически чище, чем постоянные пуски челноков на неоправданно маленькие расстояния.

Два года назад NASA в сотрудничестве с рядом других организаций учредило соревнования "Космический лифт" с целью стимулировать инженеров и ученых работать над созданием "лестницы в небо". Соревнования, которые будут проходить ежегодно до 2010 года, стали частью программы Centennial Challenges ("Задачи века").

На соревнованиях проводится два конкурса: на лучший трос и на лучшего робота-"тросолаза". Призовая сумма заметно растет каждый год, поскольку до сих пор ни одной команде не удалось выполнить все требования организаторов и получить деньги. В этом году приз составлял 500 тысяч долларов в каждом конкурсе.

Чтобы претендовать на победу в конкурсе тросолазов, робот должен вскарабкаться по стометровому тросу, конец которого закреплен на стреле специального крана, со средней скоростью не ниже двух метров в секунду (в 2006 году требования были ниже: со скоростью не ниже одного метра в секунду по шестидесятиметровому тросу). Трос протягивается под открытым небом, поэтому робот должен быть устойчив к погодным воздействиям.

Одной из самых серьезных проблем является снабжение робота энергией. По условиям конкурса, источник энергии должен находиться на Земле. В этом году использовалось три способа передачи энергии: солнечный свет, концентрируемый на энергетических панелях робота при помощи больших зеркал, расположенных на Земле, лазерные лучи и микрорадиоволны, направленные на робота. Одна из команд, не вышедших в финал, использовала также узконаправленный свет ярких прожекторов.

Для того, чтобы получить приз за лучший трос, команда должна представить кольцо из материала, предлагаемого для троса, длина окружности которого будет не менее двух метров, а масса - не более двух грамм. Кольцо подвергается критическим нагрузкам до тех пор, пока оно не порвется, при этом оно должно превзойти по прочности материал, уже имеющийся в распоряжении NASA.

В финал конкурса тросолазов вышло четыре команды: "Космические пираты Канзас-Сити" (Kansas City Space Pirates), "Технологические магнаты" (Technology Tycoons), "Университет Британской Колумбии" (University of British Columbia, UBC) и фаворит - "Саскачеванский университет" (USST - сокращение от "University of Saskatchewan Space Design Team, причем D выпущено для благозвучия), команда, которой в прошлом году не хватило до приза нескольких секунд. Три первые команды питали своих роботов солнечным светом и только USST - лазером.

Всем командам давалось несколько попыток. Борьба была напряженной и сопровождалась многочисленными накладками. Дважды рвался трос (к счастью, оба раза в самом начале пути робота, так что техника не пострадала): один раз у основания, один раз у самого верха, накрыв собой при падении робота USST. Постоянно мешала плохая погода, из-за которой гонки откладывались. Один раз ветер перевернул тросолаза "Технологических магнатов", лишив его возможности двигаться дальше. Несколько раз роботы застревали посередине по другим причинам: проблемы с питанием, неровности троса. Робот "Космических пиратов" при спуске потерял одну из панелей, но все же продолжил путь.

В итоге роботы USST и "пиратов" все же достигли самого верха, "Магнаты" и UBC не осилили последние несколько метров (по некоторым данным, жюри все равно засчитало их результаты без штрафа). Самым быстрым оказался питающийся лазером робот USST. Увы, хотя его средняя скорость еще точно не подсчитана, но уже очевидно, что и он чуть-чуть не достиг предела два метра в секунду.

Создать трос, который мог бы протянуться с орбиты до Земли, выдержать собственный вес, постоянный транспорт грузов и погоду, ничуть не проще. В финал конкурса тросов вышло две команды: "Космические пауки" (Astroaraneae) и "Дельта-Икс" (Delta-X), причем "Дельта" - команда Массачусетского технологического института (МТИ) - впервые представила кольцо, целиком сделанное из углеродных нанотрубок - материала, на который возлагаются самые большие надежды.

Тем не менее, конкурс стал некоторым разочарованием: оба кольца прошли проверку на соответствие массе и размерам, были установлены на специальное устройство для проверки на прочность, машину запустили — и кольцо МТИ почти сразу же порвалось. Произошло это предположительно потому, что кольцо не представляло собой однородную структуру: на нем находился узел, который и оказался слабым местом. Надо сказать, "Дельта" и не рассчитывала на победу и еще до конкурса заявляла, что пока участвует из академического интереса, но надеется, что к 2010 году построит настоящий углеродный трос для космического лифта.

Таким образом, "Пауки" одержали победу над "Дельтой" и должны были соревноваться с тросом NASA: для получения приза им пришлось бы доказать, что их трос прочнее как минимум на 50 процентов. Однако руководитель "Пауков" огорошил зрителей заявлением, что команда отказывается от соревнования, зная, что этому критерию их разработка еще не соответствует. Мол, их целью было только победить остальные команды, а получить приз они не готовы.

Поскольку призы не достались никому, призовой фонд 2008 года составит уже по 900 тысяч долларов за конкурс. Специалисты уверены, что все расходы окупятся, если космический лифт действительно удастся построить. Тэд Симон (Ted Semon), автор официального блога соревнований, полного негодования на провалившийся конкурс тросов и постоянные сбои с роботами, заканчивает свои наблюдения оптимистично, заключая, что увидеть лазерного тросолаза и трос из углеродных нанотрубок - уже хорошо. Организаторы добились главного: десятки талантливых ученых и инженеров ведут работы в нужном направлении.