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太空电梯_不用电梯井的新型电梯_速看

2023-02-16 01:42:30来源:热点网

最近这段时间总有小伙伴问小编太空电梯_不用电梯井的新型电梯是什么,小编为此在网上搜寻了一些有关于太空电梯_不用电梯井的新型电梯的知识送给大家,希望能解答各位小伙伴的疑惑。


(资料图)

太空电梯(没有电梯井的新型电梯)

在上个世纪,人类做了一些了不起的事情。1903年莱特兄弟发明了第一架飞机后,我们只用了66年就把人送上了月球。我们的工程和科学能力显然令人惊叹,但也许是时候让我们着眼于超越以往任何想象的挑战了……也许是时候建造太空电梯了。

什么是太空电梯?

太空中的电梯概念是由康斯坦丁西洛夫斯基(KonstantinTsiolovsky)于1895年首次提出的。他就是提出著名的“火箭方程”把火箭送上太空的那位先生(从根本上说,他对航天事业的贡献是巨大的)。

齐洛夫斯基的太空电梯概念是受埃菲尔铁塔的启发,埃菲尔铁塔也是在同一时期建造的。

他想知道人类是否可以建造一座足够高的塔,塔顶可以延伸到很远的太空中,这样我们就可以不用发射火箭就可以到达那里,而只需要跳上这座高得离谱的建筑上的电梯,越过万有引力的屏障就可以到达星星!

目前,世界上最高的建筑是迪拜的哈利法塔,高829.8米(2722英尺)。它保持着人类创造的最高建筑的纪录,超过了之前华沙无线电桅杆646.38米(2120.7英尺)的纪录,该纪录实际上是在建设过程中倒塌的。可行的太空电梯必须至少有35,786公里(22,236英里)高,这是物体到达地球静止轨道的高度。相比之下,如果哈利法塔只有咖啡杯那么高(8.25厘米),太空电梯的高度将是3.56公里——比哈利法塔的实际高度高4.3倍!

哈利法塔,图片来源:蚂蜂窝

地球静止轨道是从地球表面到赤道的高度。物体完成一次公转所需的时间与地球自转周期相同,即一天。从本质上来说,这意味着如果你的航天器在地球静止轨道上,就在地球上某个点的上方(比如印尼的昆迪安在赤道上),那么你永远不会相对于那个点运动。所以,如果你向下看,城市永远保持在你的下方,如果你在轨道上,城市永远不会相对你移动。

太空电梯应该由什么制成?

请记住,36,000公里(到达地球静止轨道)是我们需要达到的最低高度,以便太空电梯正常工作。但是,质心必须在地球静止轨道的高度;再低,系统就会变得不稳定。理想情况下,太空电梯的高度约为10万公里(6.2万英里)。想想看.我们所说的覆盖距离实际上是到月球距离的三分之一!在这个距离内,我们将不得不开始在太空中建造大多数电梯,几艘大型飞船和数千人将在零重力下建造这座塔。

记住,36000公里(到达地球静止轨道)是我们让太空电梯正常工作所需的最低高度。

但是,质心必须在地球静止轨道的高度;再低一点,系统就会变得不稳定。理想情况下,太空电梯的高度约为10万公里(6.2万英里)。想想看…我们讨论的距离其实是到月球距离的1/3!在这样的距离下,我们将不得不开始在太空中建造大多数电梯,这取决于几艘大型飞船和数千人在零重力下建造塔的努力。

另一种方法是将一个巨大的带状线轴发射到地球静止轨道,然后将其放下地球,而另一个线轴向上(远离地球)释放,以抵消该力并留在轨道上。最初的航天器将留在地球静止轨道上,并有两个方向延伸的长电缆。这个想法看起来像是科幻小说里的东西,事实也确实如此。这项工作所需的工程和材料技术比我们目前的能力要先进得多。

太空电梯需要极高的抗拉强度,以抵消将这个10万公里的巨大结构拉下来的重力,以及将它拉起来的配重的离心力和惯性(后面会讲到)。它需要在极高和极低的温度、来自大气的不可预测的力和来自外层空间的辐射下保持稳定和运行。最重要的是,它必须在不断撞击的微小陨石和太阳风粒子中存活下来。真的有一种物质符合所有这些要求吗?我们认为碳纳米管可能是答案。

碳纳米管

碳纳米管是纳米工程的圆柱形碳结构;在自然界中,我们找不到它们,也很难制造它们。它们是迄今为止发现的最坚硬、最牢固的材料,抗拉强度高,正是我们需要的那种太空电梯材料。它们也是导电的,所以我们可以在不铺设额外电线的情况下为登山者或电梯供电。

然而,即使碳纳米管电缆具有很大的强度,但碳纳米管电缆在断裂前只能支撑其自身重量约5000-7000km,远远小于太空电梯所需的10万km。话虽如此,但技术进步最终可能会让我们达到一个可行的阶段,来生产合适的材料或操纵我们已经拥有的材料。

平衡锤

太空电梯的顶部也需要配重。换句话说,电梯必须固定在很重的物体上,就像固定在地下一样。你建的电梯越高。

,这个配重就需要越轻,以抵消你增加到电缆本身的额外质量。配重是确保地球静止轨道高度以上的质量与其以下的质量大致相同所必需的;因此,向上拉动系统的离心力等于向下拉动系统的重力。

如果我们建造最小高度为35,786公里(22,236英里)的太空电梯,则配重将需要很大,像月球大小的三分之一那么大。一种方法是捕获一颗小行星,并将其带入环绕地球的轨道,这时我们可以建造通往它的电梯。如果大约在6500万年前有伟大的人类工程师,那么消灭恐龙的小行星也许可以用来建造太空电梯……

如果您的电梯高度超过50,000公里,它的顶端会绕着地球快速移动,达到所谓的逃逸速度,即你将飞出绕地球轨道的速度。在那一点上,你可以简单地跳出电梯到达月球,尽管你的轨道计算必须非常精确才能避免漂浮到太空之中。如果恒星(或行星)对齐,那么使用延伸到100,00km的电梯,您将有足够的速度来计划前往木星。

如果这么难,为什么要建造一个太空电梯呢?

所有这些问题似乎收效甚微。考虑到物理、科学和经济的限制,建造太空电梯几乎是不可能的。再者,有必要吗?我们已经能够把东西送上太空,国际空间站上也有人居住(尽管他们在大约450公里的近地轨道上,而不是100,000公里)。答案是成本。目前,将一磅(0.45公斤)的有效载荷送入环绕地球的轨道大约需要10,000美元;对于星际旅行,这笔费用会高得多。建造太空电梯后,发送相同有效载荷的成本将在90美元左右,成本降低99%。

建造太空电梯将是人类迄今为止最雄心勃勃的工程。这使得莱特兄弟的成就相比之下显得微不足道,尽管意义不小。人类似乎总是通过自己的工程能力找到超越自己的方法。我们总是在寻找下一个要克服的障碍,下一个要克服的挑战。也许建造太空电梯需要的技术和人力是我们今天根本无法想象的,但不要忘记,150年前,飞行对人类来说仍然是一个遥不可及的梦想。从这个角度看,真的不知道我们离建造100,000公里的太空电梯有多近!

关键词: 太空电梯 三分之一 埃菲尔铁塔

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