В рамках конкурсной программы "Школьной лиги РОСНАНО"

1. Лифт под голубцами, или космические выдумки
молодого ученого
Рассказ о том, как делаются великие открытия.
- Павел Семенович! Павел Семенович! - раздался истошный крик из соседней комнаты, -
Ну где ты, Паша?! Па-а-аша!
В это время Павел Семенович мирно похрапывал на своем старом диванчике,
совершенно не подозревая о происходящих вокруг событиях. Его разбудил поток ледяной
воды, пущенный ему в лицо из граненого стакана его мамашей.
- Павел Семенович, - почему она так его называла одному Богу известно, - а ну
немедленно вставайте! У нас большие неприятности!
Чаще всего, когда мамаша говорит о "больших неприятностях", она преувеличивает. Что
для нее неприятность? Подгоревшая картошка, сбежавшая кошка или протухшее молоко.
Именно из-за этих соображений Павел Семенович даже не думал вставать.
Невнятно промычав ей в ответ что-то типа: "все потом, молоко потом", Паша
перевернулся на другой бок. Он видел чудесный сон: о талантливом изобретателе, о его
восхитительных открытиях, о том, как он перевернул весь мир одним своим проектом!
Слово "проект" промелькнуло в голове Павла Семеновича невероятно быстро, но
заставило его рывком вскочить с кровати и сбить мамашу с ног.
Стоит, пожалуй, начать с самого начала. Павел Семенович - молодой ученый, добившийся
невероятных успехов в свои 28 лет. Его успех заключался в доказательстве, что выход из
любой ситуации можно найти с помощью математики, в том, что можно намного
упростить себе жизнь, изменив некоторые функции в электроприборах и в том, что он
был самым юным физиком-теоретиком на всей конференции. Кстати говоря о
конференции: она была чрезвычайно важна для Павла Семеновича, благодаря ей он мог
выбиться в более широкие научные круги. Но все было не так просто. Нельзя участвовать
в этом мероприятии без презентации какого-либо новшества, которое сможет изменить
мир. Павел Семенович серьезно был настроен на изобретение чего-нибудь этакового,
целых два месяца он размышлял об этом, но ни на одной разумной мысли он себя не
поймал. У него были изобретения, но так, по мелочи: тапочки от пыли для кота, вилка,
которая автоматически наматывает спагетти, пояс с ракетой для полета в космос и прочее,
прочее... Нужно было что-то, что поменяло бы взгляд на возможности человечества! Но
оставался один-единственный день. Сегодня.
Павел Семенович бегал по комнате и никак не мог сообразить, что делать, что изобрести
и как это преподнести. Для себя он четко решил: сначала надо придумать на какой науке
будет основываться новшество. Выбор пал на физику. Следующий пункт с чем будет
связано: кинематика, механика... Павел Семенович не мог ответить на свой собственный
вопрос, он не мог придумать ничего, кроме разбираемых наушников или механической
морской свинки. "Так-так-так, выход должен быть рядом..." - думал Паша, совсем забыв и
о своей мамаше, которая продолжала звать его, и о своем местонахождении, и даже о
своем имени. В конце концов, он потерял нить размышлений и решил искать помощи со
стороны. Но не у своей мамаши, конечно.
В городе было довольно много книжных магазинов с разной величины ассортиментом.

2. Павлу Семеновичу не хотелось заходить в мелкие, бесполезные для него лавочки, и он
решил отправиться в самый знаменитый здесь книжный супермаркет - Буквоед. Там он
точно найдет некоторые представления о изобретениях прошлых столетий, что, может
быть, даст основу его собственному открытию. К тому же, в Буквоеде полно книг по
нанотехнологиям, но у Павла Семеновича не лежала душа к ним, хотя он отчетливо
понимал: без них скорее всего не обойдется в проекте.
В магазине была тишина. Где невероятное количество покупателей, снующих между
книжных полок, выискивая то самое издание интересующей их книги? Где очереди у касс
и продавцы-консультанты? Павлу Семеновичу стало неудобно находиться в опустевшем
магазине. Вдруг закрыт? Но таблички "ЗАКРЫТО" на двери не висело.. Переминаясь с ноги
на ногу и не зная, что делать, Паша решил посмотреть на время и ужаснулся. Уже четыре
часа дня! Ему пришлось отбросить предрассудки и идти искать книгу.
Непривычно было слышать эхо своих шагов в коридорах бесконечного "Буквоеда". Павел
Семенович шел неторопясь, оглядывая глазами полки с книгами. Эзотерика.. Магия..
Религия.. Искусство.. История.. Ему нужна была научно-популярная литература,
желательно связанная с космосом и технологиями будущего. Проходя мимо кипы разных
изданий, ученый поражался: откуда столько писателей? Как можно было написать все эти
произведения и ни разу не повториться, найти новую, неизведанную тему и ответить на
соответствующие вопросы? Его так заняла эта тема, что, стоя перед нужным стеллажом,
он еще минут двадцать рассуждал об этом. Поток мыслей был неожиданно прерван чьей-
то бодрой и веселой речью.
- Добр-р-рый день, молодой человек! Что-нибудь ищете? Я могу вам помочь! - перед
Павлом Семеновичем стоял миловидной внешности молодой человек с улыбкой от уха до
уха. На футболке был бейджик с именем Денис.
Паша облегченно вздохнул: в магазине есть люди! Он не один! Он не ворвался в здание
без причины!
- Здравствуйте, - улыбаясь, сказал Павел Семенович, - Да, спасибо, мне нужна ваша
помощь. Не могли бы вы подсказать что-нибудь.. книгу.. какую-нибудь?..
Он запнулся. Элементарно забыл, что хотел. Точнее, он даже не знал, чего хотел. Денис не
растерялся.
- Да, да, да, я знаю! Я все знаю! Будущее, нанотехнологии, изобретения?
Павел Семенович так подскочил от неожиданности, словно его ошпарили.
- Д-да, - заикаясь ответил он, - Как вы догадались?
- Тут и догадываться нечего, - Денис расплылся в улыбке и начал неторопясь объяснять, -
Я не работаю в этом магазине, я его талисман. Вы скажете, что я выгляжу как все и особо
ничем не отличаюсь от других консультантов, но вы ошибаетесь. Я не просто помогаю
заблудшей душе читателя найти нужное ему произведение, я подбираю его тщательно, в
соответствии с душевным состоянием и мыслями посетителя. Я умею находить именно
нужные книги, которые позволят дать ответ на беспокоящий вопрос. Кстати говоря о
покупателях, меня видят только избранные, определенные люди, запутавшиеся и явно
нуждающиеся в моей помощи. Найти меня специально нельзя, я появляюсь только при
особой ситуации, в которую, между прочим, попали и вы.
Павел Семенович был несколько ошарашен, но суть дела понимал. Понимал также, что в
надежных руках, что проект к завтрашнему дню, может, будет готов, но только с помощью
этого чудо-юноши, который называет себя талисманом. На самом деле, изобретатель не
особо поверил в эти сказки о заблудших душах и прочем. Он не верил в силу судьбы или
магии, только в силу математики, поэтому эта ситуация привела его в замешательство: а
стоит ли вообще доверять Денису? Вдруг он захочет завалить проект? Павел Семенович
посмеялся над своей мыслью. Зачем какому-то мальчишке, которого он видит в первый

3. раз, портить такое важное событие в жизни абсолютно незнакомого человека? Разве это
что-нибудь изменит? Решив, что никакой угрозы нет, Павел Семенович дал полное
одобрение на участие и помощь в составлении проекта и они начали работать.
Для начала стоило найти книгу с подходящим материалом. Тут не возникло никаких
проблем. Денис нашел пару приятных пособий Мичио Каку, в частности "Физику
будущего". В этой книге расписывалась о куча разных планируемых изобретений: роботы,
машины для клонирования и телекинеза, днк-процессоры, электромобиль, звездолеты.
Денису пригляделось такое изобретение, как космический лифт. Ученый оценил его
замысел. Именно теорию Циолковского Павел Семенович взял за основу.
Поскольку в книге, предложенной Денисом, оказалось только описание строения и ряд
проблем с тросом, ученый решил воспользоваться сетью Интернет, чтобы найти более
подробное описание не только строения, но и технологии работы.
Из книги Денис и Павел Семенович вытащили наиболее важную информацию - состав
космического лифта: основание, трос, противовес, подъемник и "якорь", который сможет
удерживать трос на Земле. Трос удерживается одним концом на поверхности планеты
(Земли), а другим — в неподвижной над планетой точке выше геостационарной
орбиты (ГСО) за счёт центробежной силы. По тросу поднимается подъёмник, несущий что
или кого-либо. При подъёме груз будет ускоряться за счёт вращения Земли, что позволит
на достаточно большой высоте отправлять его за пределы тяготения Земли.
Денис обрадовался: какая же легкая технология! И ничего лишнего! Но Павел Семенович
явно о чем-то задумался, ведь быть не может такого, чтобы изобретение 1869 года до сих
пор не было построено. В его голове моментально возникла схема космического лифта,
его высота. Проблема, которая тут же привлекла внимание Павла Семеновича, это
прочность и состав троса. Он должен быть невероятно крепким, но при этом легким. Ни
один материал на Земле на данный момент не отвечает этим качествам. Ученый стал

4. соотносить характеристики материалов: нужных и тех, которые существуют, но не мог
сосредоточиться. В голову ему лезла мамаша со своим молоком. "Надо абстрагироваться"
- повторял про себя Павел Семенович. И тут его осенило.
- Трос должен состоять из углеродных нанотрубок длиной 80 тыс. км.! - выпалил он так
громко, что Денис подпрыгнул на стуле, - Как известно, сделать углеродную нанотрубку
такой длины непросто: во-первых, это невероятно дорого, а во-вторых, это займет очень
много времени, - уже более спокойно продолжил Паша.
- Почему именно нанотрубки?
- Дело в том, что ни один материал на земле, включая сталь, не может быть настолько
прочным и легким, чтобы выдержать космические грузы.
- Да ты гений! - воскликнул Денис, но Павел Семенович снова ушел в транс. Консультанту
оставалось только ждать.
В этот момент у ученого в голове происходила невероятная работа (нет, он больше не
думал о мамаше). Павел Семенович максимально быстро соотносил возможности науки и
требования лифта. Через минуту он сделал еще один вывод.
- Космический лифт не может просто заканчиваться на геостационарной орбите.
- Это еще почему? Там же написано, - Денис ткнул в учебник, - Ге-о-ста-ци-о-нар-на-я ор-
би-та!
- Для того, чтобы он висел неподвижно и мог выдерживать грузы, на ГСО нужно построить
противовес на расстоянии 100 тыс. к Это тот самый "якорь".Вообще, можно использовать
астероид, - продолжал объяснять Павел Семенович, он был невероятно серьезен! - Но
для осуществления миссии по «поимке» подходящего небесного тела как раз в первую
очередь и понадобится космический лифт.
Талисман Буквоеда ахнул. Задумавшись на секунду, он выдал сумасшедшую идею.
- А вы представляете, если вместо якоря большой массив… мусора? Ну, космического.
Отслужившие спутники, космический мусор и изношенную технику, использовавшуюся
для строительства лифта... - Денис хихикнул. А что такого? В космосе полно всякой
ерунды! Он еще хотел сказать про использование большой звезды, но идея ему
показалась глупой. Она и была глупая.
- Точно, Денис! Это восхитительная идея! Смотри, что я нашел в книге:"... для снижения
массы грузовых платформ сделать их из металлического профиля с усилением из сетки на
основе углеродных нанотрубок. Каждая платформа будет использовать для подъёма
двухступенчатый двигатель. На начальном отрезке будет использоваться энергия лазеров,
сфокусированных на поверхности в точке старта, или энергия от спутника. По достижении
40-км высоты может быть использована энергия от солнечных панелей, размещённых на
грузовой платформе. Тогда путь из конца в конец займёт не более 7 дней..." Медленно,
но дешево! Это же гораздо быстрее, чем современный способ вывода с помощью ракет,
занимающий месяц!
Из всех слов, только что произнесенных Павлом Семеновичем, Денис понял только
"месяц", да и не был уверен, что в правильном значении.
Пока Денис мысленно себя унижал, Павел Семенович проанализировал все строение
космического лифта, составил длиннющий список проблем, из-за которых постройка, в
целом, невозможна. Решения этих задач он еще не нашел, но был очень близок к этому.
- Смотри, - указал ученый на мини-схему лифта, - Лифт поднимется намного выше
большинства земных спутников, следовательно, есть вероятность крупных аварий.
Правильно?
- Правильно. Но аварий с чем?

5. - Например, с метеоритами. Космическим мусором. Спутниками. Да с чем угодно! А еще у
троса появляется угроза: любые атмосферные явления.
Консультант уставился в картинку Павла Семеновича.
- Так, я понял. Но меня волнует другой вопрос. Как же источник энергии для подъемника?
Он должен самостоятельно перемещаться вдоль неподвижного троса. При этом откуда-то
получать энергию (и очень даже немаленькую), чтобы перемещаться с вдоль троса с
высокой скоростью. Химические источники энергии сразу отбрасываем, так как
подъемник не сможет тащить в космос баки с топливом и окислителем...
- ..Как и ракете, подъемнику предстоит работать в безвоздушном пространстве, а, значит,
кислород нужно брать с собой! - Ученый перебил Дениса и продолжил за него, -
Гениально!..
- А источники ядерной энергии вполне подходят для лифта по своим энергетическим
характеристикам,- начали они орать наперебой, - но при этом они слишком массивны и
представляют серьезную экологическую угрозу...
- СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ! - выкрикнули они хором.
- Но даваемая ими мощность достаточна для движения лишь вблизи геостационарной
орбиты, когда действующая на подъемник сила тяжести очень мала...
- ...Вблизи Земли мощность, выдаваемую солнечными батареями, легко можно
увеличить, освещая подъемник с помощью лазеров!!!
- А еще энергию можно передать подъемнику по проводам, идущим параллельно тросу
космического лифта, или по самому тросу!!!
- Поскольку трос очень длинный, то и потери электроэнергии вдоль него будут
чрезвычайно велики... - Тихонько заметил Талисман и умолк.
Прошло уже несколько часов с начала их работы, пробило шесть вечера. Никто даже и не
думал заканчивать. Денис принес Павлу Семеновичу обед, и тот с удовольствием уплетал
голубцы и одновременно объяснял консультанту суть силы Кориолиса и рассказывал, как
с нею бороться.
- Ну фмафри, - начал ученый с набитым ртом, - Офнофифельно повехности Семли кофми...
кхе-кхе.. очень вкусные голубцы.. Так вот, относительно поверхности Земли космический
лифт и поднимаемый им груз неподвижны. - Павел Семенович засунул в рот очередную
ложку голубцов, но пальцем указал на раскрытый справочник, который гласил очень
умные вещи.
- "Относительно центра Земли тело, находящееся на поверхности Земли движется со
скоростью порядка 1700 км/ч, а тело находящееся на геостационарной орбите -- со
скоростью более 10.000 км/ч. Грузу, поднимаемому космическим лифтом нужно придать
эту скорость", - Прочитал вслух Денис.
Павел Семенович начал чирикать какие-то формулы на листе, дожевывая свой обед.
- Слушай, а у тебя еще еды нет? - Не очень любезно спросил он. Но Талисман уже увлекся
другим делом. Он обнаружил очень интересную вещь и начал ее рассказывать ученому,
пропустив мимо ушей его вопрос.
- А что со скоростью лифта? Если мы говорим о доставке грузов несрочного характера,
например, деталей для спутников, топлива, сырья и тому подобных вещей, то скорость
движения лифта порядка 1м/с будет достаточной, не смотря на то, что путешествие грузов
до геостационарной орбиты растянется на несколько лет. "Грузы биологического
характера, такие как продукты питания, животные растения, медицинские препараты
должны перемещаться с гораздо большей скоростью, примерно 10 м/с. Наибольшая

6. скорость нужна будет для перевозки пассажиров. Нормальной скоростью перевозки
людей можно считать скорость порядка 100 м/с." - Денис сделал умное лицо, даже
нацепил на нос очки, чтобы показаться физиком-интеллектуалом, хотя в то время он
держал в руках дневник Паши и цитировал его же, - ..В этом случае добраться до
геостационарной орбиты можно за вполне приемлемые 4 дня. «Но и на Земле лифты не
набирают скорость выше 10 м/с. А скорость 100 м/с является близкой к максимальным
скоростям, которые набирались на Земле при перемещении по твердой поверхности за
счет усилия, передаваемого от двигателя этой поверхности».
Чем больше скорость перемещения, тем большую мощность должны иметь двигатели
подъемника и большую энергию эму надо передавать. Например, если скорость подъема
составляет 1 м/с, то мощность двигателя должна быть порядка 30 Вт на кг груза. А при 10
м/с - уже 300 Вт. " И что с этим делать?
Павел Семенович зевнул.
- Подожди, мы еще никого не перевозим. У нас есть более важные заботы. Например,
гораздо опаснее для подъемника является не увеличение двигателей и источников
энергии, а силы трения, вибрации и колебания троса. Сила-то сцепления межу
подъемником и тросом должна быть больше веса подъемника, тогда-а-а-а...- Ученый
снова зевнул и даже откашлялся. Он явно устал, - " Сила трения будет сопоставима с
весом подъемника, и, значит, будет превышать силу трения для транспортных средств,
движущихся по земле... А значит, существенная часть мощности двигателя будет
расходоваться на преодоление этой силы и будет выделяться в виде тепла в движущихся
частых подъемника...При этом охлаждение организовать в безвоздушном пространстве
намного сложнее..."
Когда-то давным-давно мама читала Паше огромное количество научной литературы. А в
9 лет он решил построить маленький лифт от пола до потолка, но с расчетом для всех
физических постоянных. Эти расчеты он записывал в отдельную тетрадку - "Дневник
Павла Семеновича", который он очень часто случайно цитирует, просто по памяти.
Наступило молчание. Денис немного приуныл. Он провел пальцем по столу, как бы
показывая, насколько ему скучно. Вдруг он засмеялся.
- Павел Семенович, прикиньте. Трос-то неизбежно будет иметь неровности, которые на
большой скорости будут превращаться в удары по подъемнику, они ж могут повредить
его. Еще удары будут отрывать подъемник от троса, а, значит, рост скорости означает рост
прижимной силы и трения.
Эта мысль посетила его внезапно. Он подумал о том, что каждая поверхность имеет
неровности. Значит, трос в том числе.
- Какую гадость ты сейчас сказал, Денис! - С изможденным видом посмотрел на него
Паша, - Я и так устал, а ты мне еще проблем добавляешь..! Хочешь плохую новость?! С
ростом скорости подъемника пропорционально ей растет и сила Кориолиса,
деформирующая и растягивающая трос! Поэтому чем выше скорость - тем толще должен
быть трос! Где найти столько материала?!
- Тихо, не злитесь, пожалуйста, это же только проект! - Талисман попытался успокоить
ученого, но замолчать окончательно не смог, - Не хочу подливать масла в огонь, но...
- Ну чего еще? - Паша уже положил голову на стол, его мозги кипели от такого количества
информации.
- У нас тут огромные сложности в технологии строительства. Лифт нельзя построить с
Земли, ведь без натяжения со стороны противовеса на геостационарной орбите трос
упадет на Землю. Нельзя и просто привязать трос к космической ракете, ибо ракета
движется к геостационарной орбите по сложной траектории.
Талисман стал сам больше понимать, чем Павел Семенович, который, кажется, уже мирно

7. похрапывал на столе, как невыспавшийся школьник. Тогда Денис решил взять дело в свои
руки.
- Итак.. Наиболее рациональным выглядит в настоящее время начать строительство
космического лифта с геостационарного спутника... - Консультант размышлял вслух, - ...Но
спустить со спутника полномасштабный трос, который будет использоваться для доставки
грузов невозможно, такой трос нельзя поднять на орбиту... Вдруг Денис достал откуда-то
учебник по нанотехнологиям и зачитал: "Для устранения некоторых трудностей стоит
спустить на Землю тонкую нить, вдоль которой будут передвигаться микророботы,
наращивая толщину нити, пока она не достигнет требуемой для перевозки грузов
толщины". Боже мой, какая ерунда.. Но это можно сделать!!!.. Или нет.. очень тонкую
нить будет достаточно сложно поднять на орбиту... к нити необходим противовес, что-
нибудь тяжеленькое.. астероид или отслуживший свое спутник... - Он схватился за голову.
За каждой новой идеей следует целый список нерешаемых проблем. Денис даже
пожалел, что взялся за этот дурацкий проект. Но останавливаться было поздно, -".... при
спуске нити с орбиты, сила Кориолиса будет все время стараться снести нить в сторону от
Земли и вернуть ее на геостационарную орбиту, поэтому на конце нити придется
подвесить груз и присоединить к нему тормозные двигатели..". Ну вот, а еще при
наращивании толщины троса будет очень сложно добиться такой же прочности, как в том
случае, если бы трос был весь сделан на Земле...
- Если проблему прочности и длины троса можно решить, то над остальными придется
попотеть, - зевнул со своего стола Павел Семенович, - а еще это стоит 13 млрд долларов.
- Откуда Вы знаете?
- Только что приснилось.
- Хотите еще голубцов?
- Можно..
- А как же лифт?
- А что лифт?
- Ну его же на конференцию надо...
- Чтобы лифт потащить на конференцию, его надо сначала построить. Да и многотонную
махину особо не притащишь.
- Я другое имел в виду..
- Лучше неси голубцы, Денис. Неси голубцы.