① 太空電梯有可能實現嗎有什麼技術難題
如果有一個無限長的梯子。那麼人們可以在沒有達到第一宇宙速度的情況下離開地球嗎?這個問題翻譯過來就是如果給我們一個以第一宇宙的初速度沿著地球切線的方向就可以飛出地球,在不受除了引力之外的力的作用,我們就可以永遠不用回到地球,那麼如果我們沒有這個初速度是否能飛出地球呢?答案是:當然可以,太空電梯就是給地球接一個梯子,讓我們可以坐著電梯走出地球。
最早在1959年,前蘇聯科學家就想過我們能不能像太空接一條巨大的電纜,如果可以我們每次向太空傳送物質的成本將降到原來的1/100,而且相對於火箭這會相對安全得多。繩索的那段“系”在與地球同步的空間站上,人與物可以通過這條電力繩索上上下下。
太空電梯將由6個主要部分組成:地面站,系繩,配重,空間站,“登山者”和“登山者”電源。這個組成部分,按我們上面所訴就是梯子一邊在地面上,一遍在空間站上,而我們在“電梯間”里站著就行,不需要我們“愚公移山”,因為電力會幫我們解決“搬山”的問題,它不需要休息,一站到底。讓我們上升的動力來源未來有很多,例如我國領先的可控核聚變。
② 太空電梯何時建成啊
地球太空站主要由太空電梯、A城B城C城、D城和E城等組成。
C城也叫太空工廠,位於太空電梯的中部,距地面35780公里,C城與太空電梯的連接是軟聯結。這里有太空加工廠、太空軸承廠、太陽能發電站、飛船組裝中心,太空望遠鏡和人造月亮等,各個單元之間相互連接,形成了一個以地球中心為球心的巨型球面。第一個太空電梯建成後20年內,太空工廠將會達到面積200平方公里、重量250萬噸,向地球輸送70GW(7千萬千瓦)的電力;還將完成第一座10萬平方米的太空城市的製造;還將建造另外二個太空電梯(以便進一步提高運輸能力和提高抗風險能力),還將完成一架月球太空站的建造。
A城:位於赤道附近的地面上,與一般的城市的主要區別是有:防空中心、防雷系統、托盤編組站和天梯指揮中心。A城也可能是一個可移動的海上平台。
太空電梯:由兩部分組成:吊天梯和甩天梯。太空工廠以下為「吊天梯」,以上稱作「甩天梯」。
吊天梯:由導軌、中轉站、托盤和驅動系統等組成。其中導軌材料的研發成功是整個地球太空站成為可能。整個吊天梯的高度為35780公里,一端連接A城(在地面),另一端連接C城,導軌上分布著35個中轉站。吊天梯主要的功能是:將地面上的物資和人員送往C城,它是雙向的,返回的主要作用是使運載托盤形成閉路循環,往復循環使用,同時也返回一些人員和「太空垃圾」等,是C城「發展壯大」的交通樞紐,遠離地面的一些中轉站還可以用來發射不同高度要求的衛星。托盤在天梯上的運行採用超導磁懸浮,運行速度1000kg/h,最大運載能力240t/d。
甩天梯:也是由導軌和中轉站等組成。他的主要作用是「支撐」吊天梯的空中一端。它的長度是74000公里,它的一端在C城位置與吊天梯相連,另一端與E城相連。它也是雙向的,但是他的運輸量很小,它的每一個中轉站都能用來發射衛星,其中一個中轉站叫「月球站」,其他還有「土星站」……「火星站」等等,同時這些中轉站還能用來回收太空衛星。
月球站:在月球站發射的衛星,可以直達月球的引力范圍,不再需要其他動力火箭加速或提升,只需軌道調整即可,巧的是,從月球返回的衛星,也剛好可以落在月球站。這與目前的火箭方式相比,發射一次的代價連零頭都用不了。另外,在這里發射或接受飛船,每天都有一次機會可以選擇,幾乎不受地面天氣的影響。
導軌的材料選用碳纖維,上面覆有供驅動和固定用的電磁材料,總共有2.5×108kg(材料耗資約20億美金),截面的形狀和尺寸見圖,由於導軌上不同的高度位置所承受的拉力不同,所以不同的高度位置採用不同的厚度(等強度設計,在這里非常重要,否則優質碳纖維將無能承擔導軌材料這一重任):吊天梯的導軌有7.1萬噸,採用優質碳纖維,其工作拉應力為15GPa,地面位置的厚度為0.08mm,承受180噸的拉力(空負荷時180噸,重負荷時40噸);C城位置的厚度1.80mm,承受4100噸的拉力;甩天梯的導軌採用普通碳纖維(主要是對高溫和低溫性能要求很高),其工作拉應力為7.5GPa,C城位置的厚度是3.65mm,承受4100噸的拉力;E城位置0.06mm,承受68噸的拉力;
B城和D城分別位於距離地面34000km和37700km,其重力加速度都是0.3m/s2,是地球的1/33。當你站在人一個太空站上往「天上」看,都能透過太空工廠看到另一個太空城,所不同的是,其中一個還能看到一個巨大的星球在天空,那是……(廢話)。這兩個城集生活區、工作區和農場為一體。
E城位於太空電梯的頂端,距離地面110000公里,質量為1150噸,是整個地球太空站中最小的城市,其重力加速度為0.59m/s2,是地球表面的1/17。在這里發射的衛星,速度可達8.4km/s(遠大於2.6的宇宙第二速度,可以抵達太陽以外公里的地方)。將來,隨著通訊和控制技術的提高,利用E城和甩電梯協調發送多極組合式火箭,使得造出30km/s的宇宙飛船變得容易多了。
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太空站的建造:初期是太空電梯的建造,其他部分有了太空電梯就方便多了。
太空電梯的建造:導軌和其相應的空中太空電梯加工安裝設備等零部件共計1.3 ×108kg,需要將其所需的材料統統運到距地面以上35780公里的同步軌道上,在那裡由太空軌道安裝中心向沿上下兩個方向建造導軌。
很顯然,這么多的物質運到太空很不容易,用現有的航天運載工具是很不劃算的,很現實的辦法是在安裝太空電梯之前,先安裝一個小型的太空電梯,用它來運輸未來的太空電梯,同樣道理,在安裝小型太空電梯之前,還應該有一個微型太空電梯,而微型太空電梯所用的導軌材料不是廉價的碳纖維,而是昂貴的碳納米管(可你說,沒有像碳納米管這樣的材料,一切都將沒有希望)。
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地球太空站是一道靚麗的風景線,空中的C城讓地球上40%地方夜晚「伸手不見五指」成了過去,即使在白天,也有可能找到她;晚上,它是僅次於月亮的第二明亮的「星星。
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到月球的路線是:從A城乘坐太空電梯,路過B城、C城和D城,兩天後到達月球站,在月球站轉乘地月太空飛船,飛抵月球太空站的「地球站」,然後乘坐月球太空站上的太空電梯到達月球表面,返回的路線,不用我說了吧?往返票價:150000美元。
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月球太空站:月球的太空電梯式太空站最有特點,它的伸向太空的一端剛好永遠指向地球,不過,雖然月球的引力小,但是實際在它上面建造太空電梯的費用卻比在地球上要大幾十倍(同等規模),其主要的原因除了月球距離我們遙遠以外,還有一個很重要的原因就是月球的自轉速度很小。因此,在140年內在月球上建造太空電梯,遠不如在月球上直接採用火箭輸送更合算。其實,等地球上有了太空電梯,加上月球的引力小,月球上的火箭輸送費用將會小到讓我們感覺非常輕松。
太空加工廠:主要是將由吊天梯送上來的原材料(或成品、半成品零部件)進行加工、組裝,主要是太空工廠所需的設備。比如太空軸承廠、太陽能發電站、飛船組裝中心,太空望遠鏡和人造月亮以及太空加工廠自身所需的裝備和太空公路系統等。
太空軸承廠:製造人類所需的高精度、高速、重載軸承的鋼球。
太陽能發電站:在太空工廠上的太陽能光電發電,相同面積時其發電量是地球的5倍,而且太空上有的是廉價的「地皮」,在失重的條件下可以大大減少材料消耗,大量的使用還能降低光電板的費用、提高其效率。該發電站除了自用以外,更多的將通過微波的方式送往地面供人類使用。
飛船組裝中心:
太空望遠鏡:這里的每一台太空望遠鏡的能力是哈勃望遠鏡的10倍以上,而成本卻比「哈勃」還低2倍。
和人造月亮:地球上每一個10萬人以上的居住區都將擁有自己的「人造月亮」,其亮度為「滿月」時的亮度,而在一些需要的地區(比如災區), 數十個(或100個)人造月亮能把那裡變得像路燈下一樣明亮甚至更亮。由於它利用的是陽光,太空的金屬材料不容易腐蝕和疲勞,同步軌道上調整角度既方便又省力,所以基本上是一種一勞永逸的事情。
導軌材料及形狀:導軌的材料是太空天梯的關鍵,除了性能需要考慮以外,成本上主要要考慮兩大塊:一個是發射費用,另一個時材料本身的成本。就目前而言:
1. 用火箭送往同步軌道的費用是7~10萬美金/公斤;
2. 上述的太空電梯,其運輸成本只有15美元/公斤;
3. 碳納米管的抗拉強度2×1011Pa,密度1200公斤/米3,目前尚沒有能成功的製作出所需的形狀,有待於開發,但是希望是很大的,只是時間問題,目前成本3萬美元/公斤(由於本項目需求量極大,有望突破1萬美元/公斤),截面抗拉成本為6×10-5美元/米牛頓;
4. 碳纖維的抗拉強度1.5×1010Pa,密度1000公斤/米3,目前成本10美元/公斤,截面抗拉成本為6.7×10-7美元/米牛頓。
可見,在運輸成本上,太空電梯只有火箭的1/5000,在材料成本上,碳纖維只有碳納米管的1/100,因此,在建造第一個太空電梯的時候,所用的導軌材料必須用火箭送往同步軌道,這時選用碳納米管最佳,而且規模不能太大。而以後的太空電梯,由於可以採用先前的太空電梯來運輸,運輸成本大大降低,就可以選用廉價的碳纖維做導軌,規模可以愈來愈大,數量愈來愈多,而成本確愈來愈低。
(可以這樣的形象比喻:地球火箭在生命的最後才瘋狂到了極點!)
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③ 可以替代火箭的太空電梯,真的能被製造出來嗎
隨著人類的冒險之旅逐漸延伸到太空中,就有了把我們所需的物資送入太空的挑戰。長期使用火箭是不切實際的,火箭可怕的燃料需求量讓旅程變得昂貴。並且作為一次性的運輸工具火箭很不「環保」。那麼,最理想的答案就是太空電梯——一個巨大的「傑克和魔豆」似的建築物——連接太空與大地。
然而建造太空電梯所要面對很多目前仍無法解決的問題:技術難題、後勤保障不足、政治交流障礙等等,都使得太空電梯計劃更加遙遙無期。
根據加拿大蒙特利爾麥吉爾大學的機械工程師 Arun Misra和Stephen
Cohen的說法,在MAD空間,科氏力會拉動電纜遠離其垂直靜止位置,導致它像鍾擺一樣來回擺動。這樣的結果是:即使由很小的擺動也會引起偏差,從而致使在最終點和預定軌道相去甚遠。電纜的擺動也會使纜車運行的速度忽高忽低。工程師解釋:「這可能導致纜車水平偏離軌道幾十或者幾千米,在垂直軌道上過高或過低。
④ 淺談太空電梯:真的會被造出來嗎
親愛的樓主:
搭乘電梯直接上太空
這項計劃美國日本已經發布、
中國目前還沒有相關計劃
估計2040年左右會有吧
但是也是未知數
祝您步步高升
期望你的採納,
⑤ 太空電梯可行嗎建造太空電梯需要掌握哪些技術
關於目前我們人類社會的一個發展情況來說的話,不容置疑,這會向著更高層次發起改變,這也是我們人類是不可抵擋的趨勢。本身我們人類就是非常具有潛力的一種生物,何況我們可以把心中所想的,變成我們現實中所存在的這些東西。那麼在現在,我們的人類建設的高樓也越來越高,時候就有人提出關於我們人類是否可以建造太空電梯。那麼建設太空電梯可行嗎?建設太空天梯需要哪些技術?這其中的答案主要涉及以下幾點。
三、技術大概也是一個難題。最後一點就是其中的一個技術,也是一個難題,關於這其中所涉及到的一個關於天氣問題,還有風力,以及我們還要在其中空氣中的各種閃電和暴雨。
⑥ 太空電梯原理並不復雜,為啥至今還沒被造出來
在網路上看到一個吹牛段子:某人說他承接了一個項目,要在珠穆朗瑪峰上安電梯,太厲害了。不過,與下面我們要說的太空電梯相比,他那個是小兒科了。太空電梯,顧名思義就是連接地面和太空非常高的電梯,乘坐這個電梯,"嗖"的一聲可到達太空,比坐宇宙飛船成本更低,更安全。
現在來說它結構,太空電梯只能建在地球赤道上,因為只有在赤道上它的離心力和引力方向才完全相反。假如我們在赤道上立了一個太空電梯,它的高度必須高過同步軌道,因為只有高過同步軌道,引力和離心力才達到平衡。電梯可以在同步軌道即3.6萬公里處設一個站點,在這里可以體驗失重的感覺,還要在地面上建一個基座將其固定起來,同時,要在電梯的上端加一塊配重。
⑦ 太空電梯原理並不復雜,為什麼至今還沒造出來呢
為什麼要加配重?是因為要減少電梯的高度。回到剛才那根繩子的問題,根據計算,要使引力和離心力達到平衡狀態,這根繩子必須筆直向上伸10萬公里,而我們的電梯沒必要建10萬公里這么高,所以要在繩索(電梯)上端加一個大鐵塊,根據離心力公式,上端質量增加後,相應地縮短其長度也可達到平衡狀態。
太空電梯建設卡在材料上了,理想材料是質量輕,抗拉伸能力強,人們研究了近一個世紀,直到1991年,日本物理學家發現了碳納米管,這種材料被稱為"超自然材料",它的特點是重量輕,只有鋼的六分之一,用它製造太空電梯,抗拉伸強度可達到300GP,為所需值的4倍多,是非常理想的材料,如果用這種材料做成一根繩子伸向太空,掛上轎廂就成太空電梯了。
但是,碳納米管還處於實驗階段,長度只能做得很短,目前清華大學的最新科研成果、世界第一長度的碳納米管長度也僅僅有半米長,要做成幾萬公里長的太空電梯現在還不現實,盡管如此,經過科學家們的努力,終會有突破的一天。
⑧ 太空電梯可能實現嗎科學家為什麼很擔憂呢
大家都知道,人類早已經接替了恐龍的位置,成為如今地球的主人,並且在進化的過程中擁有了高等智慧,成為地球上的一代文明。在社會的發展進程中,人類的智慧可以說發揮地淋漓盡致,把以前想都不敢想的事逐漸地都成為現實。
文章看到這里,是不是覺得”太空電梯“似乎永遠都只會是一個實現不了的願望呢?但在小編看來,人們的智慧力量是非常強大的,定會有願望實現的那一天。