Сразу оговорюсь, что я не прожектёр.
И идея которую я описываю скорее из фантастики. И сам я вряд ли когда либо смогу участвовать в ее реализации.
Да и гигантоманию и "велкие проекты" я не люблю, мне органичней какая-нибудь мелкая но правильная фишка.

Но все равно помечтать никогда не вредно, да и разбавить надо эти всякие самолетики и вулканчики.


Переходим к проблеме.

Введение.

Развитие космонавтики уперлось в потолок.
Сил изучать космос больше ни у кого нет, а полеты так и остались ужасно дорогими. Выходом из этого может быть принципиально новый способ выхода в космос.


Извествен довольно фантастический способ называемый "космический лифт".

Берем большу плиту на расстоянии больше 30 тысяч километров от земли и раскручиваем ее так чтобы она находилась в одной точки относительно наблюдателя. То есть со скоростью вращения один оборот в сутки.
Так как расстояние больше расстояния до цеостационарной орбиты, то эта плита должна оторваться и улететь с орбиты - "центробежная сила" больше силы тяжести.

Чтобы этого не случилсь свяжем платформу с землей очень прочным тросом. Трос натянется и будет удерживать плиту.

В результате мы получим трос воторый идет прямо в небо, космический лифт. Поднимаясь по нему мы можем преспокойно выбраться из атмосферы земли и гравитационной ямы.

Количество энергии небоходимое для такого подъема на несколько порядков меньше чем для взлета на ракете. И скорее сравнимо с количеством энергии используемым для передвижения автомобиля.


Невозможность создания такого лифта заключается в отсуствии материалов из которых можно было бы изготовить трос.

Тем не менее американцы и НАСА с какой то степенью серьезности уже говорят о реализации этой идеи. И что такой трос с нужной прочностью когда то смогут изготовить из нанотрубок углерода.

Теперь о моей идеи.


Для ее понимания требуется вспомнить знания школьной физики и под необычным углом. В общем это довольно сложно, надо разбираться.


Возьмем два барабана вертикально друг над другом. Соеденим их кольцевым тросом и начнем вращать.

частица троса идет последующему циклу. Сначала она движется строго вверх со скоростью V, потом доезжает до верхнего барабана, радиуса R и движется по его окружности.

ускорение она испытвает при этом a= V^2/R направленное к центру вращение.

Ускорение это результирующая сила поделенная на массу.
Если мы пока временно забудем о натяжении троса, то это будет реакция барабана.
(реакция опоры направлена к центру, чтобы в голове не возникало каши надо представлять себе что, канат находится на внутренней стороне барабана а не наружней, как трос туда попадает это отдельный разговор)

В итоге частица троса пролетает пол круга на барабане и начинает двигаться внизу со скоростью V.


По третему закон Ньютона суммарная реакция опоры на барабан равна отрицательной суммарной силы дейстсвующей на кусок троса на барабане.

Ее легко подсчитать.
Это F= 2 V ( V M)
Где M это линейная плотность троса, то есть сколько вести метр троса.

Суть этой формулы очень простая. За секунду на барабан набегает V M массы троса. При этом частица троса до попадания на барабан имела скорость V вверх а после вылета из него V вниз. Общее изменение 2 V.

Значит общее изменение количества движения в секунду это 2 V^2 M
это и еасть сила рекции торса на барабан.

Эту же формулу можно получиь интегрируя рекацию опоры по каждой точке барабана.

Получили подъемную силу. Если она будет равна массе барабана то он будет парить в воздухе.

Нагрузка с помощью троса передается с верхнего барабана на нижний.


Получили следующий агрегат.

На земле стоит нижний барабн над ним в воздухе висит верхний а между ними быстро вращается трос.
Вот такая хитрая штука.

Для тех кто не понял, но все таки хочет в это поверить открую страшную военную тайну. На таком принципе в нашей армии есть антенны быстрого развертывания.
Грузовик в нужный момент начинает разгонять барабан на нем начинает вертеться металлический трос. Верхнего барабана нет, трос летит по параболе.

Так получается "висящий вверх" метров на 40 трос. Им военные пользуются как антенной.


Запустив такую систему мы можем делать сколь угодно высокие башни.


Обычная башная увеличивает количество необходимоего материала экспоненциально. Масса величивается в два раза на каждое некотрое количество метров.
Это происходит из-за того что первый этаж должен удерживать все начиная от второго до последнего, второй должен выдерживать все начинася с третьего до паоследнего и т.п.

А в нашем случае получается только первый и последний этаж.
И дырка между ними.
Фактически эта конструкция уже является чем то промежуточным между зданием и летатальным аппаратом. И держится на таком же реактивном принципе. Только ракеты выплевывает вниз топливо. Вертолет и самолет, воздух, а башня - трос.

В результате сложность такой системы будет расти линейно (или учитывая другие сложности квадратично или полиномиально с большей степенью, в любом случае начниая с некоторого расстояния это будет существенно дешевле обычного здания)

Главный же минус по сравнению с обычной башней это необходимость постоянного использования энергии для поддержания башни.



Но не все так просто свободно вращающийся трос натягивается. Натяжение рассчитывается по формуле Эйлера, ro V^2.
То есть так же пропорционально квадрату скорости.


Максимальное натяжение троса будет давать максимальную возможную высоту башни.
Если подсчитать натяжение какое должен выдерживать трос для достижение нужной высоты то мы получим то же самое значние что и для троса свешивающегося сверху вниз.

То есть тоже что и для космического лифта.
Однако у моей конструкции по сравнению с лифтом есть важное преимущество.
Это возможность достижения меньших высот.
Там минимальная высота должна быть 30 000 километров.
У меня же можно построить башню высотой все лишь например 300 километров, а там уже космос. Оттуда уже разгоняться до первой космической другим способом.

Максимальное натяжение тогда понадобится на два порядка меньше, что значительно реалистичней.


Второе. Натяжение в тросе возникает на самом деле только потому, что трос сам несет свою нагрузку. То есть если какая то частица по каким то обстоятельствам поехала чуть чуть вбок, то силы натяжения возвращают ее обратно в строй. При этом боковые силы могу быть достаточно маленькими, а натяжние все равно должно быть очень большим.

Если же передевать боковую нагрузку троса на другие элементы, то такое натяжение у троса просто не возникнет.


Это усложняет систему, зато для ее постройки перестает существовать необходимость в фантастических материалах.



Подвожу итоги.
Моя идея тоже же фантастична, но гораздо меньше, чем ныне существующая идея лифта, вокруг которой тем не менее уже осторожно начинают водить хороводы