天文在线人类的“通天塔”,太空电梯将如何工作?( 二 )


LiftPort集团研究总监汤姆·纽金特(Tom Nugent)说:“它们的弹性模量非常高 , 抗拉强度也非常高 , 这一切都说明 , 这种材料理论上应该能使太空电梯的建造相对容易一些 。 ” 。
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碳纳米管依其结构特征可以分为三种类型:扶手椅形纳米管(armchair form) , 锯齿形纳米管(zigzag form)和手性纳米管(chiral form)(图片来源:Wikipedia)
缆带有两种两种制作方式:
? 将长碳纳米管(几米长或更长)编织成类似于绳子的结构 。 截至2005年 , 最长的纳米管仍然只有几厘米 。 (注:2013年清华大学制备出单根长度在半米以上的碳纳米管)
? 将较短的纳米管置于聚合物基质中 。 目前的聚合物不能很好地与碳纳米管结合 , 这导致了碳纳米管处于张力下时基质被拉离 。
如果一条长碳纳米管缆带能被制造出来 , 它会被卷成一个线轴 , 然后送入轨道 。 当运载着线轴的宇宙飞船到达一定高度 , 比如低地球轨道时 , 它就会开始解开线轴 , 将缆带一端下降放回地球 。 同时 , 线轴将继续向更高的高度移动 。 当缆带降到地球大气层时 , 它会被捕获 , 然后降落并锚定在海洋中的移动平台上 。
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太空电梯概念图(图片来源:Wallpaperfolder)
这条缆带可以作为一条通往太空的铁路的轨道 , 而升降舱将沿着缆带爬升进入太空 。
太空电梯有多高
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太空电梯概念图(图片来源:Acecombat)
如果能建成 , 太空电梯缆带将代表一个现代世界奇迹 , 并将是有史以来最高的建筑 。 2005年世界上最高的独立式塔是加拿大多伦多上空高1815英尺5英寸(553.34米)的CN塔 , 而太空电梯将比CN塔高180720倍!(注:现在世界最高建筑为迪拜的哈利法塔 , 高828米 , 太空电梯将比它高120773倍)
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目前的世界第一高楼与人工构造物——迪拜哈利法塔(图片来源:Buidingsone)
6.2万英里(10万公里)长的太空电梯将远远高于航天飞机的平均轨道高度(115~400英里/185~643公里) 。 事实上 , 它将相当于地月距离(237674英里/382500公里)的四分之一 。
乘太空电梯登顶
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升降舱将以每小时200英里的速度夹卷缆带爬升 。 (图片来源:LIFTPORT GROUP)
虽然缆带仍然是一个概念性的组成部分 , 但太空电梯的所有其他部件都可以使用现有技术来建造 , 包括自动升降舱、地面基站和激光动力系统 。 到缆带建成时 , 其他组件将在2018年左右的某个时候几乎准备好发射 。
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太空电梯的组成(图片来源:Medium)
升降舱(Lifter)
自动升降舱将利用缆带的引导升入太空 , 升降舱上的牵引滚轮会夹住并拉动缆带 , 使升降舱能够爬上电梯 。
地面基站(Anchor Station)
太空电梯的起点将设置于赤道太平洋的一个移动平台 , 这个平台将把缆带固定在地球上 。
配重物(Counterweight)
在缆带的顶部将装有一个沉重的配重物 。 太空电梯的早期计划包括捕获一颗小行星并将其用作配重 。 然而 , 像LiftPort和科学研究所(ISR)这样的计划 , 则准备使用人造配重物 。 事实上 , 配重物可能是由制造缆带的设备(包括用来发射缆带的航天器)组装而成的 。