可以替代火箭的太空电梯,真的能被制造出来吗?

如题所述

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得昂贵。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。

难题#1:现有材料的强度不够

这是最大的一个问题,也是一个无法跳过的问题。

Keith Henson
,一位研究太空殖民和相关航天工程近40年科学家、工程师,同时也是美国国家空间协会的创始人之一,在早前一次访谈时他表示并不看好太空电梯计划。

“就已知的导电材料而言,没有足够的抗拉强度和足够小的密度。目前暂时还不存在能满足这些条件的材料,纳米碳管也不行。”事实上,纳米碳管是最有可能成就太空电梯的材料。毋庸置疑纳米碳管是一种已经被近乎神话的材料。纳米碳管中由碳原子之间形成的sp2键赋予其卓越的强度和硬度。但能用于实际的材料强度只有理论值的2/3,同时当碳碳键被装载到这样一个极端的程度时,纳米碳管中的六角键就会转变成不稳定的5至7角键。这是一个巨大的安全隐患。(这可不如丝袜跳线那么平常普通。)

一个很大的忧虑是,当应变很大时,纳米碳管建造的电缆可能会崩溃。根据一些初步建立的模型,电缆将承受的应变能大于十万kN/(kg/cm3)。这需要材料有非常大的比强度(拉伸强度/密度)。而有学者认为,即使使用纳米技术也制造不出这样的高强材料——最起码现在的技术水平还不允许。氮化硼也是一个呼声很高的候选者,但目前没有人能做出碳纳米管氮化硼材料,所以它仅仅是理论上看似能做出的材料。

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。

难题#3:缆车会引起更多的摆动

缆车自身带来了一个问题:摇晃。由于科里奥力(简称:科氏力)从而影响旋转系统中的对象——缆车和电缆被强制向地球自转方向反方向运动。

根据加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的机械工程师 Arun Misra和Stephen
Cohen的说法,在MAD空间,科氏力会拉动电缆远离其垂直静止位置,导致它像钟摆一样来回摆动。这样的结果是:即使由很小的摆动也会引起偏差,从而致使在最终点和预定轨道相去甚远。电缆的摆动也会使缆车运行的速度忽高忽低。工程师解释:“这可能导致缆车水平偏离轨道几十或者几千米,在垂直轨道上过高或过低。

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第1个回答  2021-01-08
只有想不到的东西,没有人们造不出来的,只要有这个想法,人们一直朝这个方向努力,并且科技不断的进步,我相信用不了多长时间一定会造出来的。
第2个回答  2021-01-08
不能,因为我觉得现在还只是说说而已吧,造不出来。
第3个回答  2021-01-06
不能。因为太空电梯只是一个假想,而且人类还没有这个技术,所以很难被制造出来。