Чисто теоретический вопрос. Космос начинается на высоте 100 км (линия Кармана). Самое высокое здание в мире - Бурдж Халифа 828 метров.
Почему нельзя просто построить ОЧЕНЬ высокую башню до космоса? Понятно что дорого, но чисто технически - что мешает? Материалы? Гравитация? Ветер?
Или есть какой то фундаментальный физический предел высоты сооружений на Земле?
Есть несколько фундаментальных проблем, из за которых классическая "башня в космос" невозможна:
1. Прочность материалов
Даже теоретически самый прочный материал (одностенные углеродные нанотрубки) имеет предел прочности на разрыв ~100 ГПа при плотности 1.3 г/см³. Расчеты показывают что предельная высота вертикальной конструкции из такого материала - примерно 2000-3000 км при условии что она сужается кверху (коническая форма). До линии Кармана (100 км) дотянуть можно, но конструкция будет настолько массивной у основания что экономически абсурдна.
2. Атмосферные нагрузки
На высотах 10-20 км дуют струйные течения со скоростями 100-400 км/ч. Создаваемые ими изгибающие моменты на высокую башню колоссальны. Плюс температурные расширения материала при перепаде от +50°C у основания до -60°C на высоте.
3. Сейсмика
Любое землетрясение у основания вызовет волну колебаний, которая на высоте 100 км превратится в хлыстовые движения с амплитудой в километры. Демпфировать это нереально.
4. Космический мусор и микрометеориты
Верхняя часть башни находится в зоне орбит спутников. Столкновение даже с мелким объектом на орбитальной скорости ~7 км/с разрушит конструкцию.
Альтернатива: космический лифт на основе троса из углеродных нанотрубок, закрепленного на геостационарной орбите (36000 км). Тут работает натяжение троса от центробежной силы, а не сжатие от веса. Технически сложнее башни, но физически осуществимее.
Прочность на сжатие. Нижние секции должны выдерживать вес всей конструкции выше.
Даже самый прочный материал (графен, углеродные нанотрубки) имеет предел. При высоте ~20-30 км башня начнет разрушаться под собственным весом, какой материал не используй. Физика ограничивает максимальную высоту отношением прочности материала к его плотности.
Дешевле ракету запустить. Строить башню высотой 100 км обойдется в триллионы долларов, а полезной нагрузки она не доставит - космос начинается на 100 км, но орбитальная скорость нужна 7.8 км/с. С вершины башни все равно придется разгоняться ракетой.
Башня дает выигрыш только в том что не нужно тащить топливо для прохождения плотных слоев атмосферы. Экономия ~10-15% массы ракеты. Не стоит затрат.
В теории можно построить надувную башню. Оболочка из кевлара, внутри давление чуть выше атмосферного на каждом уровне. По мере подъема давление снаружи падает, конструкция держится за счет избыточного давления изнутри.
Похоже на то как работают аэростаты, только вертикально. NASA в 60-х что то подобное прорабатывало для лунной базы, но проект свернули.
Минус - любая пробоина и вся башня сдувается как шарик.
Видел концепт японской компании Obayashi - они хотят построить космический лифт к 2050 году. Высота 96000 км, трос из углеродных нанотрубок, противовес на орбите.
Правда углеродные нанотрубки пока не научились производить нужной длины и чистоты, но они уверяют что технология появится.
Башню строить не будут - сразу тросовая система.
а если не с земли строить а с орбиты вниз опускать конструкцию? типа сбросить трос и он сам под весом упадет до поверхности
А если строить не вертикально, а по спирали вокруг Земли? Типа пологий пандус в космос. Нагрузка распределится
Не поможет. Проблема не в распределении нагрузки, а в абсолютном пределе прочности материала. Любая конструкция будет иметь критическую высоту, после которой материал разрушится под собственным весом. Спираль только увеличит общую массу конструкции.