登月一直是一件极度烧钱的事,为什么说“太空电梯”是划算的?

如题所述

一位研究太空殖民地和相关空间工程学科近四十年的技术专家和工程师表示,目前的材料并不具备足够大的拉伸强度和足够低的密度来构建太空电梯所需的电缆。碳纳米管的发现为太空电梯理念带来了新生,将其从科幻小说领域转移到了高级工程学研究中。碳纳米管的密度比水高30%,比钢强32倍,理论上其断裂长度可超过10000公里。然而,如何利用碳纳米管制造一条长达10万公里的太空电梯,目前无人知晓,至少目前还没有解决方案。已构建的最长碳纳米管仅有几英寸长。科学家们也担心,电缆在承受巨大压力的情况下可能会简单地解压缩。基于一些初步模型,系绳上的应变可能超过100,000kN /(kg / m),因此材料必须具有极大的拉伸强度和密度比。他认为,即使借助纳米技术,也可能无法制造出足够强大的材料。
另一个严重的问题是,电缆的剧烈运动会引发振动。捷克科学院天文研究所的研究人员警告称,来自月球和太阳的引力以及太阳风的压力可能会使电缆摇晃,这些不可预测且潜在危险的动作可能会影响卫星交通或空间碎片。缺乏弯曲抵抗力对电梯的稳定性将产生深远影响,无论是在地球上的初始阶段,还是作为“吊索”的运行阶段。研究人员考虑了补救措施,如在电缆上附加推进器以抵消任何运动,但这对于建立太空电梯构成了严重挑战。因为挂在电缆上的推进器需要定期维护和加油,电缆会有一个固有的共振频率,如果维护人员动作过大,振动能可能会超过公差,这将是非常危险且复杂的情况。
维修人员也会面临另一个问题:晃动。由于科里奥利力,它会影响旋转系统中的物体——攀登者和电缆本身,他们将被迫与地球自转相反方向转动。这将使电梯远离其垂直静止位置,像钟摆一样来回摆动。因此,即使是最小的偏差也会导致摆动,从而导致远离目标轨道的终点。工程师表示,这可能会使物体偏离轨道(太高或太低)多达十公里。在轨道上,还有太多危险需要考虑。解决了这些问题后,你仍然需要处理另一个问题——太空垃圾和活动中的卫星。你必须找到并清理它,然后在所有现有的卫星中安装躲避功能,除了地球同步轨道的卫星。大多数卫星和垃圾将以很快的速度不定时地冲击电缆,尽管躲避卫星不是大问题,但清理太空中6000吨的垃圾却是一个棘手的问题。
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