宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

很多人都想将来乘火箭月球火星旅游。为此,人类必须带头推进太空开发事业。但事实上,人类在阿波罗计划之后就没有进行过载人登月。有不少批评的声音说载人登月花销巨大却回报微小,是在浪费金钱。

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

图解 : 奥尔德林在月球上留下的鞋印。这是一个测试月球表面风化层的实验的一部分。

现在,人类要去宇宙除了搭乘火箭之外别无他法。但其实,也许将来有一天我们能搭乘其他工具前往宇宙。这个构想就是“宇宙电梯”。

顾名思义,“宇宙电梯”就是从地球乘电梯去宇宙的梦幻般的交通工具。

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

图解:美国国家航空航天局概念图

虽然之前被认为是“不可能实现的”,但在发现了某种材料后,哪怕是凭借现在的技术也有了实现的可能,其相关研究项目正在进行中。

接下来让我们来探索一下 “宇宙电梯”的构想与今后的展望吧。

宇宙电梯是什么?

顾名思义,宇宙电梯是能通向宇宙的电梯。

建造从地面上一直延伸到地球静止轨道上的塔状构造物,然后由搬运机上下运动,就可以实现人类在宇宙和地球之间的移动了。

在地表附近,由于重力的影响需要消耗很大的能量,但越往上重力的影响就越小,所以不需要燃料也有可能飞向太空。

只说这些很难传达出其中的厉害之处,让我们先来了解一下地表到宇宙空间的高度吧。

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

从哪里开始是宇宙?

根据国际航空联合会(FAI)的定义,一般认为地球和宇宙的分界线是位于海拔100千米的卡门线。

这条海拔100千米的卡门线在学术上被认为是几乎不受大气影响的空间,从实际状态来说,与宇宙几乎没有什么不同。

地球大气层的高度约为海平面上1万千米,所以不能一概而论说“大气层的外面就是太空”。

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

图解:相对其他颜色的光而言,大气中的气体散射蓝色光较多。所以从外层空间来看,地球就有一层蓝色光晕。正是因为如此,天空大多数时候也是蓝色的。

现实中,地球和宇宙空间的分界线并没有明确的规定,高度100千米的定义也只是暂时的设定。顺便说一句,国际空间站的高度约为400千米,仍然在大气层之内。

宇宙电梯的高度约为10万千米

但是宇宙电梯将会超越大气层达到10万千米的高度!

现在地球上最高的建筑物是位于迪拜的哈利法塔,828米。如果真的能够建成,毫无疑问它会成为世界第一的人工建筑物。

这个预定图是由著名建筑公司“大林组”于2012年发表的,它能以200千米的时速用一个星期的时间到达相当于约四分之一地球与月球距离的9万6000千米高度。还有一个构想是,在3万6000千米的高空建设一个相当于中间终点站的静止空间站。在这个高度上,由于不受重力影响,所以在建造上不受制约,可以造出巨大的设施。具体方法是将66个单独的六棱柱组合成居住区以及实验设施,甚至可以为游客建立住宿及观光设施。

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

图解:附太阳能发电卫星功能的概念图

项目完成之后,只需乘着电梯就可以前往太空,与搭乘火箭不同,不需要特别的训练,男女老少都可以轻松地进行太空旅行。而且,由于发射不需要消耗大量燃料,所以成本可以缩减为火箭的几十分之一。

另外,目前构想中的宇宙太阳能发电技术也备受期待,从能源问题来看,其特征是收益巨大。希望大林组加油。\(^▽^)/

在哪里建?

并不是在地球的任意地方都能建造宇宙电梯。

首先,必须得最大限度地考虑地球重力的影响。基于这一点,赤道正下方被认为是最理想的建造地点。地球的重力场不是完全均匀的,而是根据地域不同也会各不相同。由于地球离心力的关系,赤道上的重力是最小最稳定的。据说目前最有可能的建造地点是加拉帕戈斯群岛附近或是位于印度洋的马尔代夫附近。

还有一个不能忽视的问题是太空碎片。

太空碎片,也被称为太空垃圾,指卫星轨道上的大量无用人造物体。伴随着太空开发的进程,其数量也在年年增加。包括细小痕迹在内,国际太空站的日本太空实验室就有近500处撞击痕迹,这样下去受到严重损害也只是时间问题。宇宙电梯的高度是10万千米,所以自然会有太空垃圾冲撞的危险。

要想解决这个问题,就要在地球上适度移动宇宙电梯的位置。

“真的能做到吗?”

当然不是容易的事情。但如果不固定在地面上,而是设置在海上浮岛上的话,移动就变得简单了,这是最理想的定位方法。电梯的升降场定在日本近海也不是没有可能。

因碳纳米管而有可能实现!

之前被认为是不可能实现的宇宙电梯,却因为某种梦幻般的材料而有了实现的可能。这个材料就是碳纳米管。

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

纳米碳管

碳纳米管是碳原子像网状一样结合在一起的筒状材料,比头发丝还要细。但与它的轻便和粗细相反的是,它的强度可达到钢铁的20倍。对于宇宙电梯的电缆来说,这样的高强度是最适合的,因此实现的可能性很高。靠着比头发还细的纤维来实现如此宏大的项目,真的像梦一样不可思议,科学的发展再一次让人吃惊。(´Д`)

总结

宇宙电梯,在发现了某种材料后有了实现的可能

宇宙电梯预计在2050年完成,还有很长一段时间,但这个项目正在一步一步地稳步推进。也有人认为目前拉伸碳纳米管的技术还不够发达,不过日本的科技应该可以解决这个问题吧。

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