Несмотря на то, что космос давно манит человека, а рукотворные аппараты уже бороздят пространство за множество километров от нашей планеты, преодоление первой официальной границы пространства на высоте около сотни километров представляет наиболее сложную и дорогостоящую задачу для современных технологий.
Сегодня подняться на высоту более 50 километров можно лишь с помощью ракеты. Однако этот способ малоэффективен и весьма затратен: ракета-носитель нуждается в огромном количестве топлива, чтобы нести полезную нагрузку и преодолевать сопротивление атмосферы. При этом такая технология пока одноразовая.
За последнее столетие учёные и инженеры придумали множество способов максимального преодоления этих ограничений: они размещают стартовые площадки вблизи экватора, чтобы воспользоваться скоростью вращения Земли, разрабатывают способы запуска ракет с воздушных шаров и создают различные катапультирующие устройства. Одним из наиболее эффективных теоретических способов, согласно расчётам, в один прекрасный день также может стать космический лифт.
Впервые эта идея была предложена российским пионером космических исследований Константином Циолковским ещё в 1895 году, а затем её популяризировал писатель-фантаст Артур Кларк в романе "Фонтаны рая" и тетралогии "Космическая Одиссея". Такое устройство сможет перевозить пассажиров и грузы с поверхности Земли на геостационарную орбиту на высоту около 36 тысяч километров.
Согласно оценкам экспертов, космический лифт сможет перемещать полезную нагрузку более эффективно, чем ракета-носитель, по стоимости примерно в $220 за каждый килограмм (то есть экономия составит приблизительно $25 тысяч за килограмм). Лифтовая система будет иметь также и массу других преимуществ, например, она будет географически фиксирована и на неё можно будет возложить функции некоторых спутников.
К сожалению, гипотетические конструкции космических лифтов в настоящий момент невозможно создать с помощью существующих технологий, хотя различные компании, в том числе Google, периодически заявляют о своей заинтересованности в подобных проектах.
Для возведения космического лифта сначала необходимо создать башню или протянуть кабель от геостационарной орбиты до точки, удалённой на тысячи метров, причем на этой точке должен располагаться некий противовес размером с астероид, который поможет стабилизировать структуру.
На данный момент не существует даже материала, из которого можно построить подобный лифт так, чтобы он поддерживал свой собственный вес, хотя инженеры уже предлагали углеродные нанотрубки, нанотрубки из нитрида бора и алмазные наноцепи.
Канадская компания Thoth Technology решила пойти несколько менее амбициозным путём. Высота башни, патент на которую был выдан в США 21 июля 2015 года, будет составлять 20 километров, а диаметр ― около 230 метров.
Башня будет оснащена одной или несколькими палубами, с которых можно будет запускать спутники с полезными нагрузками. Возможно, 20 километров звучит не так впечатляюще, как 36 тысяч километров, однако башня Thoth всё равно будет в 20 раз выше любой другой ныне стоящей на Земле рукотворной структуры. К тому же она будет достаточно высокой, чтобы сократить затраты на космические запуски примерно на треть.
Канадские инженеры предлагают изготовить башню из армированных надувных секций с внутренним лифтом.
Гигантская надувная башня не должна раскачиваться на ветру, но само строение будет слишком высоким для использования оттяжек. По этой причине специалисты предлагают использовать систему маховиков, которые обеспечат динамическую устойчивость и будут действовать в качестве компрессоров для конструкции. Маховики смогут регулировать давление и вращение, компенсировать любой изгиб башни и будут держать её в фиксированном состоянии всё время.
Патент также предполагает, что лифт будет двигаться не на тросах (двадцатикилометровый трос не смог бы выдержать свой собственный вес без деформации). Грузы будут доставлять наверх либо по пневмотрубе, благодаря нагнетаемому давлению, либо снаружи при помощи устройств, похожих на механических пауков.
Основным предназначением башни Thoth станет запуск космических аппаратов с верхней части башни. Она будет действовать как стартовая площадка и заменит первую ступень ракеты-носителя. Также её можно будет использовать для посадки и дозаправки. Кроме того, башня может пригодиться учёным как площадка для научных исследований, дистанционного зондирования. Планируется, что свою нишу конструкция займёт в туризме и коммуникациях.
Пока канадские инженеры планируют испробовать свою конструкцию на уменьшенных версиях башни в 25 и 150 метров высотой. Эти прототипы также могут быть использованы для дистанционного зондирования.
