太空电梯(太空电梯电影叫什么名字)

heike2022-07-1158

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太空电梯原理并不复杂,为啥至今还没被造出来?

在网络上看到一个吹牛段子:某人说他承接了一个项目,要在珠穆朗玛峰上安电梯,太厉害了。不过,与下面我们要说的太空电梯相比,他那个是小儿科了。太空电梯,顾名思义就是连接地面和太空非常高的电梯,乘坐这个电梯,"嗖"的一声可到达太空,比坐宇宙飞船成本更低,更安全。

最早提出太空电梯设想的是宇宙航行之父,俄罗斯著名航空航天学家齐奥尔科夫斯基,你可能不熟悉这个人,但你一定知道他的名言:地球是人类的摇篮,但人类不会永远留在摇篮里。齐奥尔科夫斯基从小是个聋人,从来没有上过学,所有的知识也都是自学的,后来他成为数学和物理老师,在课余时间,他研究了很多物理课题,火箭设计领域著名的齐奥尔科夫斯基公式就是以他名字命名的,他首先提出利用反推作用力制造火箭,并算出了第一宇宙速度,设计了喷气式火箭的模型。他在1895年去参观法国埃菲尔铁塔时,产生了宇宙电梯的概念。

太空电梯怎么造?是不是在地球表面建一个高耸入云、直达太空的高塔再安上电梯,这岂不是太费劲了?非也,其实不用这么麻烦。先从地球同步轨道说起,赤道的上空有一个同步轨道,卫星发射到这里后可跟着地球同步运动,从地面看来它静止不动,为什么会静止不动?是因为地球有吸引力,以及地球自转时将物体甩出去的离心力,当卫星飞到地球上空某一高度时,既受到引力把它拉回地面,又受到离心力把它甩向太空,当这两个力相等的时候,卫星既飞不出去也不掉落到地面,这就是地球同步轨道,距离地面3.6万公里。

同理,假如把一根足够长的绳子从地面伸向太空,当它高度低于在同步轨道时,绳子受到地球引力会落回地面,如果继续向上伸,超过同步轨道高度后,受离心力的作用会把它往上拉,当引力和离心力相等时,这根绳子就会稳稳当当地笔直向上立着不倒且不用支撑,因为有两个力分别在两头紧紧地拉住了它,此时,我们就可以依靠这根绳子安装太空电梯了,由此可见,太空电梯的原理并不复杂。

现在来说它结构,太空电梯只能建在地球赤道上,因为只有在赤道上它的离心力和引力方向才完全相反。假如我们在赤道上立了一个太空电梯,它的高度必须高过同步轨道,因为只有高过同步轨道,引力和离心力才达到平衡。电梯可以在同步轨道即3.6万公里处设一个站点,在这里可以体验失重的感觉,还要在地面上建一个基座将其固定起来,同时,要在电梯的上端加一块配重。

可以替代火箭的太空电梯,真的能被制造出来吗?

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。

太空电梯能变成现实吗?

太空电梯暂时不能变成现实。

太空电梯虽然常常只在小说或者科幻影视作品中被提到,但是实际上太空电梯却是一个科学界也非常关注的话题,未来科技前沿十大科技猜想中就有太空电梯的身影。曾经科学界对于太空电梯的争论一直都层出不穷,不过实施起来的技术都是目前人类无法达到的。

科学家认为如果仅仅只是从经济上考虑,那么建造一台能从地球通往其他星球的电梯只需要十亿美元就能搞定。

但是目前关于建造方面的技术却是人类科技完全无法达到的,首先地球和月球,甚至其他星球都是在不断变动的,而想要直接拉出一台两头相通的电梯几乎不可能,所以科学家认为只能考虑将一头固定在月球上,还有一头则可以安放在地球的轨道上,但是这也就意味着人们在乘坐后需要经历一次“转车”才能从地球到达月球。

而且最主要的是建造这样一台太空电梯的成本也是非常高昂的,首先最基本的就是需要使用大量的钢缆,要知道仅仅只是1600米的南京长江大桥就使用了上万吨的钢缆,更不用说是距离数万光年的其他星球了,并且设备遭受太空中太阳风暴、宇宙辐射等因素的影响,也会在无形中增加维护成本。

太空电梯的构想是怎样的?真的能成功建造吗?

太空电梯最早的时候只是科幻片里面的一个东西,后来虽然被提出了一定的理论,但是你目前的科学技术还造不出来,因为什么根据高层上面的电梯就做出一个设想,太空到我们的位置是固定的,为什么不能沿线造这样一个高速的电梯来作为沟通的渠道呢?

目前来说还造不出来,因为现在地球到月球或者到其他星球,这个距离太遥远了,以正常的航空发动机推进都需要相当长一段时间,因为距离的不同有所不同,不过以现在普通电梯的速度就算是提高10倍百倍,也很难在几个小时之内到达月球,距离太远了,那这个电梯就没有意义了,如果说做这样一个太空电梯,要经过几个月的时间才能到月球,不受安全性的问题,就这个时间大家也是损耗不起的。

现在我们探索外太空很重要的一个限制条件就是速度,我们的动力系统不够强大,不够强大,到让我们可以很短时间之内到达遥远的一个地方的那种程度,比如我们现在到月球,因为距离比较近,探索的比较早,基本就没有什么大的难度了,除了一些资源上的消耗,但是要是探索火星之类的距离,地球非常遥远的,因为我们现在推进的速度要几个月的时间来,就说半年的时间,这个时间就有点不值得了,而且这其中到底会发生什么样的风险我们还不得知。

太空电梯是一种不错的设想,相信有了这种设想,有了这个发展的方向之后,可能最终出来的成品不会如大家所想象的那样的形象,但是他的目的应该是差不多的,所以我们相信科技在过去几百年还是说更长的时间,我们一定能够造出一个固定的渠道,成本很低的,安全性足够高的,让我们从地球很方便的到达其他的星球。

太空电梯可能实现吗?科学家为什么很担忧呢?

大家都知道,人类早已经接替了恐龙的位置,成为如今地球的主人,并且在进化的过程中拥有了高等智慧,成为地球上的一代文明。在社会的发展进程中,人类的智慧可以说发挥地淋漓尽致,把以前想都不敢想的事逐渐地都成为现实。

如今人们出门不再需要马车,传个信息也不必需要找鸽子,并且还能马上就能传递完成。更重要的是,在近百年时间以来,人类在航天领域取得了不凡的成绩,实现了上天入地的梦想。人们的视野已经不再局限于地球上的一切,而是整个宇宙环境。

在现在这个生活节奏快速的社会里,就连一些航天技术也更新得很快。相信很多人通过一些影视作品也看见过这样的一个画面,太空中有一天绳子,或者通道是直接与地面连接的,人们可以通过这条通道实现太空旅游。

大家看见这样的画面时肯定会觉得,这只是一些脑洞大的人想象出来的,是不可能会成为现实的。然而现实就这么奇妙,这样的画面很有可能会成为现实。

早在十年以前,日本就因“太空电梯”成立了一个协会。这个协会主要是要建造一座能把地球表面与太空站相连接的电梯,因为这样可以大大地减小航天活动的复杂性,也减小宇航员们在航天飞行时的危险性。

在协会刚成立的时候,就已经有二十几个的科研团队加入到其中,由此可以见得人们对于实现“太空电梯”的强烈欲望。在相关人员建造的“太空电梯”模型中,我们可以知道主要分为四大结构,分别为基座、线缆以及升降舱。其中线缆用于连接基座和太空站,而升降舱用于运输物质来回穿梭。

这样一来,“太空电梯”的完成就使得进入太空如同坐电梯上楼一样简单和方便,更重要的是安全性很高。人们可以利用这样的电梯来完成对空间站的物资补给,和输送宇航员等。

不过现实还是会有许多的困难的,其中线缆方面就是一个很大的麻烦。因为线缆起到连接基座与太空站的作用,所以是非常重要的,需要找到合适的材料是第一步。这种材料既要有足够的硬度和韧性,同时还要不容易老化。如果是金属材料,还要考虑腐蚀问题。

当然,“太空电梯”是一个很大的工程项目,所面对的问题不仅仅只有这么一点儿。人们还要考虑到太空环境存在不少的垃圾和大量的陨石,如果电梯被垃圾撞上了,将会给人类带来很大的伤害。

文章看到这里,是不是觉得”太空电梯“似乎永远都只会是一个实现不了的愿望呢?但在小编看来,人们的智慧力量是非常强大的,定会有愿望实现的那一天。

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