Углеродные нанотрубки не выдержат космический лифт — Naked Science
Редакция

Углеродные нанотрубки не выдержат космический лифт

Гонконгские ученые показали, что для того, чтобы выдержать нагрузки, необходимые для реализации идеи космического лифта, углеродные нанотрубки не должны содержать ни единого дефекта. Получение таких нанотрубок вряд ли станет достижимым на практике в обозримой перспективе.

maxresdefault
©Wikipedia

Невероятно прочные и легкие, углеродные нанотрубки считаются одним из самых перспективных материалов будущего, который позволит создать технологии, недоступные сегодня. Одной из таких технологий может стать «космический лифт» – конструкция для безракетного запуска в космос. Подсчитано, что трос, протянутый с поверхности Земли до геостационарной орбиты, будет удерживаться сам по себе, за счет центробежной силы, и она же сможет придавать полезной нагрузке нужное для старта ускорение – подробно об этих проектах мы писали в одном из номеров журнала Naked Science.

 

Ключевой проблемой космического лифта остается сам трос: нужной прочностью на килограмм собственной массы не обладает ни одна сталь. Вместе с тем расчеты показывают, что углеродные нанотрубки способны выдерживать куда большую нагрузку на разрыв – до 100 ГПа. Из-за несовершенства технологий получения таких одноатомных слоев углерода, свернутых в длинные полые трубки, пока этот показатель составляет лишь 1 ГПа. Однако недавняя работа физиков из Гонконгского политехнического университета показала, что дело может быть не только в технологиях.

 

Ученые, статья которых опубликована журналом ACS Nano, смоделировали поведение нанотрубки, в которой всего один атом смещен со своей позиции. В результате в одном участке ее идеальная гексагональная решетка нарушается появлением пяти- и семиугольной структуры. Оказалось, что это крошечное несовершенство резко ухудшает теоретические идеальные свойства нанотрубки, и ее прочность на разрыв падает до 40 ГПа всего из-за одного атома.

 

Авторы полагают, что именно такой результат мы видим пока, стараясь получить самые лучшие углеродные нанотрубки: несколько десятков смещенных атомов серьезно ухудшают их характеристики. Хуже того, трос будущего космического лифта должен выдерживать минимум 50 ГПа, а это значит, что нанотрубки для него подойдут лишь идеальные – те, в которых каждый атом находится строго в своей позиции гексагональной решетки. Получение таких нанотрубок больших размеров, хотя бы порядка метров, вряд ли достижимо в обозримой перспективе. Похоже, лифт в очередной раз застрял.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: