1.3 Від зародження ідеї до наших днів

1.3.1 Радянські дослідження

Радянські вчені заклали основи концепції тросових систем як одного з перспективних напрямків розвитку космічної техніки.

Вперше такі системи і способи їх застосування в космосі були описані в 1895 р К.Е. Ціолковським в "Мрії про Землю і небо". Для створення штучної тяжкості К.Е. Ціолковський запропонував використовувати обертову в'язку населеної станції та баластної маси, з'єднаних ланцюгом довжиною 500 м, а для переміщення вантажів у космосі - ланцюжок, що випускається і втягувати лебідкою.

У 1910 р Ф.А. Цандер висунув проект "космічного ліфта" з 60 000-км тросом, протягнутим з поверхні Місяця до Землі. Під дією гравітаційних і відцентрових сил такий трос буде постійно натягнутий, і по ньому, як по канатній дорозі, можна транспортувати вантажі.

У 20-30-і рр. ідеї К.Е. Ціолковського знайшли відображення в проектах обертається тросової космічної станції Ю.В. Кондратюка і у фантастичних романах А. Бєляєва "Зірка КЕЦ" і "Стрибок у ніщо". Ідеї Ф.А. Цандера про космічний ліфті були розвинені в 60-70-і рр. в роботах Ю.М. Арцутанова, який запропонував проект троса, протягнутого з поверхні Землі на геостаціонарну орбіту і в проекті тросового "космічного намиста Землі" Г.Г. Полякова.

У 1965 р в РКК "Енергія" (колишня ЦКБМ) під керівництвом С.П. Королева почалася підготовка до першого в світі космічного експерименту з тросової системою. Розроблений проект "Союз-ІТ" передбачав створення штучної тяжкості на космічному кораблі "Союз", з'єднаному кілометровим сталевим тросом з останньою сходинкою ракети-носія, шляхом приведення цієї зв'язки в обертання. Але після кончини С.П. Королева проект був закритий, і роботи з тросовим системам в РКК "Енергія" поновилися тільки через 20 років.

Таким чином, в середині 60-х рр. наша країна лідирувала по роботах в галузі космічних тросових систем. Для подальшого розвитку цих робіт були всі передумови та умови. Проте в подальші роки через відсутність зацікавленості керівництва в продовженні цих розробок ініціатива була перехоплена фахівцями США.

1.3.2 Закордонні ідеї та експерименти

Початок робіт в області тросових систем за кордоном пов'язаний з ім'ям італійського вченого Дж. Коломбо, який розробив в 60-70-х рр. численні проекти їх практичного застосування в космосі і активно виступав за розвиток такого напрямку. Зокрема, ними висунуті ідеї електромагнітної тросової системи та прив'язного атмосферного зонда, що знайшли в 90-х рр. практичне втілення в італо-американських проектах "TSS-1" і TSS-2 ".

Реалізації проектів "TSS" сприяла підтримка директора одного з підрозділів NASA І. Беки, який організував в 1983 р першу робочу зустріч фахівців з цієї проблеми. Після цього відбулися міжнародні конференції з проблем космічних тросових систем, що проходили в 1986 р в Арлінгтоні (США), в 1987 р у Венеції, в 1989 р в Сан-Франциско і в 1995 р у Вашингтоні. На останній конференції виступили фахівці з США, Канади, Італії, Німеччини, Іспанії, Франції, Австрії, Японії та Китаю.

Наприкінці 1966 були проведені два американських експерименту на пілотованих кораблях "Джеміні" - вони з'єднувалися 30-му синтетичними стрічками з ракетною щаблем "Аджена". У першому експерименті зв'язка космічних об'єктів оберталася навколо загального центру мас, а в другому - в стійкому вертикальному положенні.

В рамках американо-японської програми в 1980-85 рр. були здійснені чотири запуски на висоту 328 км зондуючих ракет. В ході польоту корисний вантаж віддалявся на електропровідному тросі на 400 м (серія експериментів "CHARGE"). У перших двох експериментах троси вдалося випустити лише на довжину 30 м і 65 м. У двох останніх - троси були випущені повністю, що дозволило виконати дослідження електродинаміки тросової системи.

Італо-американський експеримент "TSS-1" був проведений в 1992 р Передбачалося відвести від корабля "Атлантіс" італійський прив'язний супутник на електропровідному тросі довжиною 20 км і виконати електродинамічні і радіофізичні дослідження. Прив'язний супутник розробляла італійська фірма "Aeritalia" (Alenia Spazio), а прив'язну систему - американська фірма "Martin Marietta". Внаслідок затиску троса в лебідці його вдалося випустити всього на 265 м, після чого трос був втягнутий назад.

У лютому 1996 в ході польоту корабля "Спейс Шаттл" зроблена спроба повторити такий експеримент (TSS-R). Тепер трос розмотали майже на всю довжину, проте він несподівано обірвався ("перепалив") через коротке замикання, ймовірна причина - механічні пошкодження ізоляції. Через аварію дорогий італійський супутник разом з тросом пішов на іншу орбіту і був втрачений. Тим не менш, в експериментах серії "TSS" була проведена частину запланованих електродинамічних досліджень, зокрема, в експерименті TSS-1R " в тросі був досягнутий струм силою 0,5 А. Ще два американських експерименту "SEDS-1" і "SEDS-2" виконані в 1993-94 рр. Від останньої ступені ракети-носія "Дельта-2" відводилися корисні вантажі на тросах довжиною 20 км, що випускаються за допомогою котушок, розроблених американським фахівцем Дж. Керроллом.

У першому експерименті відпрацьовувався безвитратний спуск вантажу з орбіти, а в другому - розгортання тросової системи у вертикальне положення. У 1993 р також з використанням ракети "Дельта-2" проведений експеримент "PMG" з електропровідним тросом довжиною 500 м, що дозволив дослідити деякі ефекти електродинаміки даної системи.

Канадські експерименти "OEDIPUS-A" і "OEDIPUS-C" з тросами довжиною 1 км проведені в 1989 і 1995 рр. У травні 1996 р відбувся запуск двох американських апаратів морської розвідки з тросом довжиною 4 км (експеримент "TIPS"). Програмою тривалого польоту передбачається дослідити стійкість троса до впливу метеорних частинок.

Після проведення експериментів "TSS-1" і "TSS-1R" (витрати склали майже мільярд доларів) переглянута програма робіт США в області тросових систем. Планувався експеримент "TSS-2" з атмосферним зондом, що опускається вниз з корабля "Спейс Шаттл" на 100-км тросі, був скасований. А інші експерименти в космосі спочатку були обмежені проектами, що не перевищують за вартістю 10 млн. доларів, а потім взагалі припинені.