人类的通天塔:太空电梯能变成现实吗?它的原理又是怎样的?( 二 )


人类的通天塔:太空电梯能变成现实吗?它的原理又是怎样的?
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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
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达1815英尺5英寸(553.34米)的加拿大国家电视塔 。 太空电梯将比加拿大国家电视塔高180720倍!
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 。 (图源:LIFTPORTGROUP)
虽然缆带仍然是一个概念性的构造 , 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 。
升降舱
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
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 。
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配重物
在缆带的顶部将装有一个重量级的配重物 。 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 。
激光动力系统
升降舱将由位于地面基站或其附近的自由电子激光系统提供动力 。 据科学研究所 , 激光将向装置于在升降舱上由砷化镓制成的光伏电池发射2.4兆瓦的能量 , 然后光伏电池将能量转换成电能 , 供传统的铌磁直流电机使用 。
一旦投入使用 , 升降舱几乎每天都可以爬太空电梯 。 这些升降舱的重量从最初的5吨到20吨不等 。 20吨重的升降舱将能够承载多达13吨的有效载荷 , 并拥有900立方米的空间 。 升降舱将以每小时118英里(190公里)的速度爬升缆带 , 运载从卫星到太阳能电池板等各种货物 , 以及人类 。
太空电梯的维护
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太空电梯缆带将被固定在赤道太平洋的一个移动平台上 。 作为帮助太空电梯避让轨道碎片系统的一部分 , 移动平台可以重新定位 。 (图源:LIFTPORTGROUP)
太空电梯长6.2万英里(10万公里) , 所以容易受到许多危险的影响 , 包括天气、太空垃圾和恐怖分子 。 随着太空电梯设计计划的推进 , 开发者正在评估这些风险并寻求克服这些风险的方法 。 事实上 , 为了确保总有一部太空电梯可投入工作 , 开发者计划建造多部电梯 。 在建造成本上 , 每一部都比前一部便宜 。 第一部太空电梯将作为一个平台 , 协助建造更多太空电梯 。 在这样做的过程中 , 开发人员想要确保 , 即使一台太空电梯遇到问题 , 其他电梯也可以继续向太空提供有效载荷 。
躲避太空垃圾
与太空站或航天飞机一样 , 太空电梯也需要能够避开轨道物体 , 如碎片和卫星 。 地面基站将采用主动避让的方式保护太空电梯不受此类物体的影响 。 目前 , 北美航空防务司令部(NORAD)可跟踪的目标大于10厘米(3.9英寸) 。 而保护太空电梯需要一个轨道碎片跟踪系统 , 可以探测大约1厘米(0.39英寸)大小的物体 。 目前其他太空项目正在开发这项技术 。
“我们的计划是将缆带固定在海洋中的移动平台上 , ”LiftPort公司的汤姆·纽金特说 , “实际上 , 你可以通过移动地面基站把缆带从卫星轨道上拉下来 。 ”
应对恐怖袭击
太空电梯的孤立位置将极大地降低恐怖袭击风险 。 举个例子 , 根据LiftPort的说法 , 第一个地面基站将设置于赤道太平洋 , 距离任何航线或航道404英里(650公里) 。 只有一小部分的太空电梯在各类型攻击范围内 , 即9.3英里(15公里)或以下 。 此外 , 太空电梯将是一种宝贵的全球资源 , 很可能受到美国和其他国家军事力量的保护 。
太空电梯的影响
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