日本放言在2050年建成太空电梯,有可能吗?建造太空电梯需要啥?
地球是人类的摇篮 , 但人类不可能永远呆在摇篮里 , 那么人类未来能离开地球这个摇篮吗?比如说乘坐目前地球随处可见的电梯 , 就能在地球和宇宙空间里穿梭 , 这个设想来自苏联宇航学家康斯坦丁 , 他让太空电梯这个概念走进了人们的视野 , 但在更早前《圣经旧约创世纪》中有记载 , 在大洪水之后 , 人们想联合起来建一座通天的高塔 , 也就是巴别塔 , 这一举动引发了上帝的震怒 , 于是把人类的语言分成了几百种 , 人和人之间没有办法交流 , 巴别塔自然就建不成了 。
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之后就是康斯坦丁更为合理的太空电梯设想 , 那么什么是太空电梯?简单来说就是在地球的静止轨道上建一个空间站 , 用一根缆绳将空间站和地面连接起来 , 从而架起一条向太空输入人和物的捷径 。 之所以选择地球静止轨道 , 是因为地球静止轨道上的航天器 , 是以每秒钟7.27乘10的负5次方弧度的角速度绕地球运行的 , 这正好与地球自转的角速度相同 , 从地面上看去航天器就好像固定不动 , 而地球静止轨道位于赤道上空3.6万公里处 , 所以这项科技感十足的超级工程 , 至少需要一根长度达3.6万公里的缆绳 。
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缆绳的研发是太空电梯工程中最重要的一 , 因为它要同时承受地面和太空的拉力 , 还得应对不时出现的危机 , 比如超强台风、地震或者飞机撞击 , 所以问题就来了 , 要用什么材料来制作缆绳?1991年 , 日本科学家饭岛澄男发明出了碳纳米管 , 这种材料非常细小 , 但强度高 , 柔韧性好 , 可以制成纤维 , 从理论上来说 , 宽一米 , 薄度像纸一样的碳纳米管就可以支撑起13吨的重量 , 但是碳纤维纳米管没有办法实现量产 。
2018年 , 清华大学的团队制造出了半米的碳纤维纳米管 , 打破了这一领域的世界纪录 , 但离太空电梯想要的3.6万公里还差的很远 , 就目前的技术水平来看 , 我们还需要等很多年 。 接下来是电梯的运行问题 , 太空电梯毕竟不是传统的电梯 , 电梯想要爬上3.6万公里的空间站 , 最简单的方法就是在电梯上装马达 , 带动夹着揽带的一组轮子转动 , 从而获得向上的动力 , 马达的电源可以从揽带上获取 , 或者在电梯里安装一个发电机 , 但这两种方法都会增加电梯的重量 。
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还有一种方法是在电梯上装上两片反光板 , 利用从地面发射的激光将电梯舱“射”上去 , 听起来很科幻 , 但已经有实验表明 , 只要激光的能量够大 , 这个方案就可行 , 剩下的就是空间站和地面的基站问题 。 我们前面说了 , 要在赤道上空的静止轨道上建立太空电梯空间站 , 赤道也是距离地球静止轨道最近的区域 , 从这里发射航天器 , 将省下一大笔变轨所需的燃料和资金 , 基于这个情况 , 大家自然是优先考虑在赤道建造太空电梯发射场 。
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但是这个区域仅有的国家经济和技术发展水平都不太够看 , 航天大国想要修建太空电梯 , 就必须考虑和赤道国家合作了 , 一旦合作达成 , 日后我们可能就会看到这样的场景 , 赤道国家造出一座座发射场 , 并且成为太空电梯和地面基站的交通枢纽 , 整个国家的经济和技术水平肯定也会跟着飞升 , 你觉得哪个赤道国家有建造地面发射场的可能性?
最后是缆绳另一端的空间站了 , 事实上空间站不是放在地球静止轨道上 , 而应该是更高一点的位置 , 因为整条缆绳加空间站全体的重心 , 要放在地球静止轨道上才不会发生偏离 , 随着缆绳加粗 , 空间站的位置还得不断调整 , 所以说空间站的建造会非常复杂 , 但如果一切顺利的话 , 建成的空间站不仅可以发挥平衡锤的作用 , 还可以当做人类前往其他星球的发射台 。
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【日本放言在2050年建成太空电梯,有可能吗?建造太空电梯需要啥?】或许在未来 , 我们这些普通人花个几千块钱就能上太空玩了 , 日本就曾放言 , 要在2050年建成一条太空电梯 , 让不需要接受任何特殊训练的游客 , 只花费一个星期的时间就可以踏进宇宙观光 , 你觉得这能实现吗?总的来说 , 太空电梯在理论上是可行的 , 但要具体操作起来 , 我们可能还得观望很多年 , 想象一下 , 太空电梯一旦建成 , 地球会变成什么模样 。
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