很早以来,人们就有在地球以外的太空中建造太空城的设想。1926年,人类航天技术的鼻祖齐奥尔科夫斯基就设想在将来的某一天,人类将在地球周围的宇宙空间建立居民点。他设想太空中的失重环境可以用自旋产生人工重力,可以通过人工控制的方法使室内的温度湿度达到适合于植物生长,用温室种植植物。他大胆地预言:“选择收获量最大的农作物,在最佳的生长条件下,空间农场的每寸地方都可能充裕地养活宇宙移民。”
随着人类的冒险之旅逐渐延伸到太空中,就有了把我们所需的物资送入太空的挑战。长期使用火箭是不切实际的,火箭可怕的燃料需求量让旅程变的昂贵。并且作为一次性的运输工具火箭很不“环保”。那么,最理想的答案就是太空电梯——一个巨大的“杰克和魔豆”似的建筑物——连接太空与大地。
然而建造太空电梯所要面对很多目前仍无法解决的问题:技术难题、后勤保障不足、政治交流障碍等等,都使得太空电梯计划更加遥遥无期。
太空电梯的设想由此而来:建造一条从地球表面延伸到地球同步轨道长达22000英里(35400公里)的电缆。一旦架设稳定,激光驱动的缆车将登上电梯,把货物运送进太空。
不得不说这是一个惊艳的设计方案。但一些专家学者也指出了其中一些必须要解决的难题。
而地球上最高的山峰也不过8843米,距离各种卫星都有相当远的距离,因为自身的重力和各种物质承受压力的极限,使山峰不能无限的高。建造到达太空的电梯,首先要解决的就是材料问题,有人预测碳纳米管可能能够承担这项任务,但如何连接成一定直径、几十上百千米高的管道也确实是个问题。
还有就是易受到危险振动的影响
另外地球大气在不断地运动,在几十千米范围内,下部是对流层,较高处是平流层,大气运动产生的风会使高层建筑晃动,如果振动超过一定频率,可能造成建筑物的倒塌。
一个补救办法是安装推进器,连接到电缆的推进器可以抵消所产生的振动顺达平台注册网页版。但这也可能会是另一个“难题”。
事实证明电缆需要推进器。而由此也会带来巨大的挑战:每隔一定距离在在电缆上安装推进器所附带的推进器加油、升降平台如何绕过他们以及其他物流都给电梯维护带来了巨大的麻烦。同样的曾在2003年为NASA撰写过详细太空电梯计划概念研究的Bradley Edwards也不赞同系绳安装推进器的想法,同时指出这样做使得攀登平台功能硬件操作过于复杂。
最后,谐波振动可能造成另一个问题(电缆具有固有的共振频率)。如果由攀登平台造成的振动动能能量超过最大限度,那么必须增加一个润滑系统来补偿。这使得整个系统变得越来越笨重,设计方案也会变得更复杂。
事实证明,虽然太空电梯对地球意义不大,但对于月球来说情况完全不同。月亮的自传不够快,所以可以建立一种不同类型的电梯,这种电梯的顶端铆钉在地球的重力场中。在这种情况下,电缆在月亮运行通过 拉格朗日点时,可以从它那里下垂到地球重力场中,并在其顶端形成一个巨大的平衡立场。
然而,如果每天运输1000吨货物离开月球表面将至少需要100,000吨重的电梯系统来完成。这意味着电梯用在自己回传中的时间只有一百天,或者说每年运输自身重量三到四倍的货物——这是一个高额的回报率。至于建造做需要的材料,这在月球上完全不是问题。因为不需要纳米管和强度很高的材料。但建设材料强度越高运输量也就越大。
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