太空电梯的理想基座在地球的赤道上,位置选好了,我们还需要解决缆绳的材质和推动力问题,都解决了才能制造出完美的太空电梯。
现代电梯经常有人调侃说人类是世界上最会偷懒的生物,我们不想走路,于是发明了汽车。我们不想走楼梯,于是发明了电梯。今天要说的话题就和电梯有关,它不是什么稀奇的东西,在城市里随处可见。现代电梯的前身是升降梯,于19世纪末问世,电梯的原理说白了就是升降系统,据说古埃及人建造金字塔的时候,就利用了升降系统来搬运巨石。
电梯如今遍布世界,那有没有可能建造出太空电梯?这样我们运输物资时就不用火箭了,甚至可以乘坐电梯进行太空旅行。其实科学家在电梯刚诞生时便有了这个想法,前苏联的科学家就一直在研究太空电梯。在他们的设想中,太空电梯不是说想去哪就去哪,它应该是充当着“桥梁”的作用。
太空电梯太空电梯的优点
首先就是省钱,我们现在往太空中运输物资,都是依靠火箭。火箭的造价普遍超过1亿元,如此昂贵的价格还不能多次使用,使得一些国家的航天事业几乎没有任何发展。火箭都是一次性的,用完就得重新再制造,这成本没多少国家能负担得起。
既然科学家提出要建太空电梯,出发点肯定是为了航天事业考虑。太空电梯建成后,可以多次使用,运输一公斤的物资,成本可能只需要元。现在的运输方式,一公斤的运输成本少说也要10万元。
火箭是一次性使用的其次是太空电梯可以连接空间站,空间站是人类航天事业的里程碑,宇航员在空间站里,可以在太空中完成多项科研任务,还可以随时联系地面。太空电梯可以随时补充物资,送去空间站,必要的时候还可以送宇航员过去。宇航员搭载火箭可能还会发生事故,太空电梯的概率就低多了。
太空电梯的可行性
建造太空电梯需要考虑到方方面面的问题,首先就是建造位置,太空电梯的基座应该建造在哪里?北半球还是南半球?这两个回答都不对,它的位置在赤道上。我们得确保太空电梯的安全性,不能受到地球自转和公转的影响。所以得采用人造卫星的轨道,让轨道离心率和轨道倾角都是0。满足这一条件的,整个地球上只有赤道这一个地方。
位置设在了赤道其次,我们还得找到结实的缆绳材料。太空电梯的长度保守估计在10万公里,这么长的距离,一般的材料都不适用了。有人说要用钢筋混凝土,不得不说是异想天开,它们确实足够结实,但自身的重力会拖垮整个太空电梯。理想中的材料是纳米材料,比如碳纳米管,它的张力符合缆绳的要求。
缆绳应采用碳纳米管接着便是推动力问题了,太空电梯该采用哪种方式实现?普通电梯的推动力是机器,主要是电动机和曳引机,两者配合组建成完备的升降系统。
太空电梯显然不能套用它,科学家提出给太空电梯装备一个喷气设备,具体模式可以借鉴火箭。不过这个方法有个弊端,容易造成太空电梯失衡,同步轨道站的高度也会下降。
同步轨道站这是得不偿失的,同步轨道站无法保持相对静止状态,就需要用别的方法来维持它的稳定。总的来说每种方法都有弊端,所以符合设定的太空电梯至今都没有制造出来。同步轨道站的位置、电梯缆绳和推动力都没有给出完美的方案,太空电梯仍旧遥遥无期。