上萬公裡的太空電梯,能不能圓了普通人的「上天夢」?

2021-01-13 腦極體

也就是說,從太空旅遊和運送物資進行科學研究這兩個方面來說,太空電梯還是能起到相當重要的作用的。


但在這裡,我們需要正視一個問題:太空電梯運輸成本真的很便宜?


科學家們談到太空電梯的時候,能大幅度降低太空運送成本是其常常掛在嘴邊的一句話。但從20世紀末進入真正的科研到如今20年過去了,太空電梯可以說基本上沒啥進展,難道僅僅是技術不過關嗎?


或許夢幻般的太空電梯要想有真正有實際的應用價值,還必須要面對以下兩個問題。


第一,贏得與傳統運火箭運輸方式的成本賽跑。按照日本最新的太空電梯打造計劃的預期,其將在2050年完成建設任務並實現載人送貨。而屆時,每千克的貨物運輸成本為500美元左右。


但必須面對的一個現實情況是:按照目前space X火箭每次發射2億美元,可搭載22噸貨物計算,其每千克差不多是1萬美元。但不要忘了,space X已經掌握了火箭的回收技術,在重複利用下,每千克發射成本降會低至以千美元計。給太空電梯30年的時間建造,運輸成本為每千克500美元;但給space X 30年,誰敢確定其運輸成本不會下降得更多?


因此,在傳統火箭運輸成本也在下降的情況下,如何贏得這場賽跑,將成為太空電梯建設的一個硬性要求。不然建了還不如火箭,那意義又何在?

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    地球同步軌道的高度是在地球赤道上空大約 36000 公裡,你想,一根長達 36000 公裡的繩子的質量無論如何都是很可觀的。所以,繩子加上同步衛星的共同質心就肯定會在同步軌道高度以下了,這樣就不能保證它們整體上和地球自轉保持同步了。 那要怎麼辦呢?
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    太空電梯的關鍵概念出現在1895年,當時俄羅斯科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基受到了巴黎艾菲爾鐵塔的啟發,提出建造一座類似的高塔,一直延伸到35786公裡的高度,這是地球靜止軌道的高度,從這個高度釋放的物體將會保持在地球靜止軌道上,齊奧爾科夫斯基的概念塔是一個壓縮結構,在工程上這是很難實現的,因為沒有哪一種材料能夠承受住如此巨大的壓力。
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    【太空電梯】利用火箭進入太空是非常昂貴的一個途徑。根據NASA的一份報告指出,在2018年他們要向俄羅斯付約$4.9億才能把六個太空人送上太空,也就是$8200萬一個席位。(© THOTHX)但所有的太空電梯設計都面臨著同一個問題:材料。【材料問題】為了建造一個可以達到幾萬米高空的纜繩,它必須用非常堅實、密緻和柔性的材料。這是因為當離地球越來越遠的時候引力就越弱,因此纜繩的抗張強度需要支撐自己大約5000公裡。
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