① 太空电梯有可能实现吗有什么技术难题
如果有一个无限长的梯子。那么人们可以在没有达到第一宇宙速度的情况下离开地球吗?这个问题翻译过来就是如果给我们一个以第一宇宙的初速度沿着地球切线的方向就可以飞出地球,在不受除了引力之外的力的作用,我们就可以永远不用回到地球,那么如果我们没有这个初速度是否能飞出地球呢?答案是:当然可以,太空电梯就是给地球接一个梯子,让我们可以坐着电梯走出地球。
最早在1959年,前苏联科学家就想过我们能不能像太空接一条巨大的电缆,如果可以我们每次向太空传送物质的成本将降到原来的1/100,而且相对于火箭这会相对安全得多。绳索的那段“系”在与地球同步的空间站上,人与物可以通过这条电力绳索上上下下。
太空电梯将由6个主要部分组成:地面站,系绳,配重,空间站,“登山者”和“登山者”电源。这个组成部分,按我们上面所诉就是梯子一边在地面上,一遍在空间站上,而我们在“电梯间”里站着就行,不需要我们“愚公移山”,因为电力会帮我们解决“搬山”的问题,它不需要休息,一站到底。让我们上升的动力来源未来有很多,例如我国领先的可控核聚变。
② 太空电梯何时建成啊
地球太空站主要由太空电梯、A城B城C城、D城和E城等组成。
C城也叫太空工厂,位于太空电梯的中部,距地面35780公里,C城与太空电梯的连接是软联结。这里有太空加工厂、太空轴承厂、太阳能发电站、飞船组装中心,太空望远镜和人造月亮等,各个单元之间相互连接,形成了一个以地球中心为球心的巨型球面。第一个太空电梯建成后20年内,太空工厂将会达到面积200平方公里、重量250万吨,向地球输送70GW(7千万千瓦)的电力;还将完成第一座10万平方米的太空城市的制造;还将建造另外二个太空电梯(以便进一步提高运输能力和提高抗风险能力),还将完成一架月球太空站的建造。
A城:位于赤道附近的地面上,与一般的城市的主要区别是有:防空中心、防雷系统、托盘编组站和天梯指挥中心。A城也可能是一个可移动的海上平台。
太空电梯:由两部分组成:吊天梯和甩天梯。太空工厂以下为“吊天梯”,以上称作“甩天梯”。
吊天梯:由导轨、中转站、托盘和驱动系统等组成。其中导轨材料的研发成功是整个地球太空站成为可能。整个吊天梯的高度为35780公里,一端连接A城(在地面),另一端连接C城,导轨上分布着35个中转站。吊天梯主要的功能是:将地面上的物资和人员送往C城,它是双向的,返回的主要作用是使运载托盘形成闭路循环,往复循环使用,同时也返回一些人员和“太空垃圾”等,是C城“发展壮大”的交通枢纽,远离地面的一些中转站还可以用来发射不同高度要求的卫星。托盘在天梯上的运行采用超导磁悬浮,运行速度1000kg/h,最大运载能力240t/d。
甩天梯:也是由导轨和中转站等组成。他的主要作用是“支撑”吊天梯的空中一端。它的长度是74000公里,它的一端在C城位置与吊天梯相连,另一端与E城相连。它也是双向的,但是他的运输量很小,它的每一个中转站都能用来发射卫星,其中一个中转站叫“月球站”,其他还有“土星站”……“火星站”等等,同时这些中转站还能用来回收太空卫星。
月球站:在月球站发射的卫星,可以直达月球的引力范围,不再需要其他动力火箭加速或提升,只需轨道调整即可,巧的是,从月球返回的卫星,也刚好可以落在月球站。这与目前的火箭方式相比,发射一次的代价连零头都用不了。另外,在这里发射或接受飞船,每天都有一次机会可以选择,几乎不受地面天气的影响。
导轨的材料选用碳纤维,上面覆有供驱动和固定用的电磁材料,总共有2.5×108kg(材料耗资约20亿美金),截面的形状和尺寸见图,由于导轨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采用不同的厚度(等强度设计,在这里非常重要,否则优质碳纤维将无能承担导轨材料这一重任):吊天梯的导轨有7.1万吨,采用优质碳纤维,其工作拉应力为15GPa,地面位置的厚度为0.08mm,承受180吨的拉力(空负荷时180吨,重负荷时40吨);C城位置的厚度1.80mm,承受4100吨的拉力;甩天梯的导轨采用普通碳纤维(主要是对高温和低温性能要求很高),其工作拉应力为7.5GPa,C城位置的厚度是3.65mm,承受4100吨的拉力;E城位置0.06mm,承受68吨的拉力;
B城和D城分别位于距离地面34000km和37700km,其重力加速度都是0.3m/s2,是地球的1/33。当你站在人一个太空站上往“天上”看,都能透过太空工厂看到另一个太空城,所不同的是,其中一个还能看到一个巨大的星球在天空,那是……(废话)。这两个城集生活区、工作区和农场为一体。
E城位于太空电梯的顶端,距离地面110000公里,质量为1150吨,是整个地球太空站中最小的城市,其重力加速度为0.59m/s2,是地球表面的1/17。在这里发射的卫星,速度可达8.4km/s(远大于2.6的宇宙第二速度,可以抵达太阳以外公里的地方)。将来,随着通讯和控制技术的提高,利用E城和甩电梯协调发送多极组合式火箭,使得造出30km/s的宇宙飞船变得容易多了。
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太空站的建造:初期是太空电梯的建造,其他部分有了太空电梯就方便多了。
太空电梯的建造:导轨和其相应的空中太空电梯加工安装设备等零部件共计1.3 ×108kg,需要将其所需的材料统统运到距地面以上35780公里的同步轨道上,在那里由太空轨道安装中心向沿上下两个方向建造导轨。
很显然,这么多的物质运到太空很不容易,用现有的航天运载工具是很不划算的,很现实的办法是在安装太空电梯之前,先安装一个小型的太空电梯,用它来运输未来的太空电梯,同样道理,在安装小型太空电梯之前,还应该有一个微型太空电梯,而微型太空电梯所用的导轨材料不是廉价的碳纤维,而是昂贵的碳纳米管(可你说,没有像碳纳米管这样的材料,一切都将没有希望)。
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地球太空站是一道靓丽的风景线,空中的C城让地球上40%地方夜晚“伸手不见五指”成了过去,即使在白天,也有可能找到她;晚上,它是仅次于月亮的第二明亮的“星星。
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到月球的路线是:从A城乘坐太空电梯,路过B城、C城和D城,两天后到达月球站,在月球站转乘地月太空飞船,飞抵月球太空站的“地球站”,然后乘坐月球太空站上的太空电梯到达月球表面,返回的路线,不用我说了吧?往返票价:150000美元。
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月球太空站:月球的太空电梯式太空站最有特点,它的伸向太空的一端刚好永远指向地球,不过,虽然月球的引力小,但是实际在它上面建造太空电梯的费用却比在地球上要大几十倍(同等规模),其主要的原因除了月球距离我们遥远以外,还有一个很重要的原因就是月球的自转速度很小。因此,在140年内在月球上建造太空电梯,远不如在月球上直接采用火箭输送更合算。其实,等地球上有了太空电梯,加上月球的引力小,月球上的火箭输送费用将会小到让我们感觉非常轻松。
太空加工厂:主要是将由吊天梯送上来的原材料(或成品、半成品零部件)进行加工、组装,主要是太空工厂所需的设备。比如太空轴承厂、太阳能发电站、飞船组装中心,太空望远镜和人造月亮以及太空加工厂自身所需的装备和太空公路系统等。
太空轴承厂:制造人类所需的高精度、高速、重载轴承的钢球。
太阳能发电站:在太空工厂上的太阳能光电发电,相同面积时其发电量是地球的5倍,而且太空上有的是廉价的“地皮”,在失重的条件下可以大大减少材料消耗,大量的使用还能降低光电板的费用、提高其效率。该发电站除了自用以外,更多的将通过微波的方式送往地面供人类使用。
飞船组装中心:
太空望远镜:这里的每一台太空望远镜的能力是哈勃望远镜的10倍以上,而成本却比“哈勃”还低2倍。
和人造月亮:地球上每一个10万人以上的居住区都将拥有自己的“人造月亮”,其亮度为“满月”时的亮度,而在一些需要的地区(比如灾区), 数十个(或100个)人造月亮能把那里变得像路灯下一样明亮甚至更亮。由于它利用的是阳光,太空的金属材料不容易腐蚀和疲劳,同步轨道上调整角度既方便又省力,所以基本上是一种一劳永逸的事情。
导轨材料及形状:导轨的材料是太空天梯的关键,除了性能需要考虑以外,成本上主要要考虑两大块:一个是发射费用,另一个时材料本身的成本。就目前而言:
1. 用火箭送往同步轨道的费用是7~10万美金/公斤;
2. 上述的太空电梯,其运输成本只有15美元/公斤;
3. 碳纳米管的抗拉强度2×1011Pa,密度1200公斤/米3,目前尚没有能成功的制作出所需的形状,有待于开发,但是希望是很大的,只是时间问题,目前成本3万美元/公斤(由于本项目需求量极大,有望突破1万美元/公斤),截面抗拉成本为6×10-5美元/米牛顿;
4. 碳纤维的抗拉强度1.5×1010Pa,密度1000公斤/米3,目前成本10美元/公斤,截面抗拉成本为6.7×10-7美元/米牛顿。
可见,在运输成本上,太空电梯只有火箭的1/5000,在材料成本上,碳纤维只有碳纳米管的1/100,因此,在建造第一个太空电梯的时候,所用的导轨材料必须用火箭送往同步轨道,这时选用碳纳米管最佳,而且规模不能太大。而以后的太空电梯,由于可以采用先前的太空电梯来运输,运输成本大大降低,就可以选用廉价的碳纤维做导轨,规模可以愈来愈大,数量愈来愈多,而成本确愈来愈低。
(可以这样的形象比喻:地球火箭在生命的最后才疯狂到了极点!)
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③ 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。
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。
④ 浅谈太空电梯:真的会被造出来吗
亲爱的楼主:
搭乘电梯直接上太空
这项计划美国日本已经发布、
中国目前还没有相关计划
估计2040年左右会有吧
但是也是未知数
祝您步步高升
期望你的采纳,
⑤ 太空电梯可行吗建造太空电梯需要掌握哪些技术
关于目前我们人类社会的一个发展情况来说的话,不容置疑,这会向着更高层次发起改变,这也是我们人类是不可抵挡的趋势。本身我们人类就是非常具有潜力的一种生物,何况我们可以把心中所想的,变成我们现实中所存在的这些东西。那么在现在,我们的人类建设的高楼也越来越高,时候就有人提出关于我们人类是否可以建造太空电梯。那么建设太空电梯可行吗?建设太空天梯需要哪些技术?这其中的答案主要涉及以下几点。
三、技术大概也是一个难题。最后一点就是其中的一个技术,也是一个难题,关于这其中所涉及到的一个关于天气问题,还有风力,以及我们还要在其中空气中的各种闪电和暴雨。
⑥ 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。
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。
⑦ 太空电梯原理并不复杂,为什么至今还没造出来呢
为什么要加配重?是因为要减少电梯的高度。回到刚才那根绳子的问题,根据计算,要使引力和离心力达到平衡状态,这根绳子必须笔直向上伸10万公里,而我们的电梯没必要建10万公里这么高,所以要在绳索(电梯)上端加一个大铁块,根据离心力公式,上端质量增加后,相应地缩短其长度也可达到平衡状态。
太空电梯建设卡在材料上了,理想材料是质量轻,抗拉伸能力强,人们研究了近一个世纪,直到1991年,日本物理学家发现了碳纳米管,这种材料被称为"超自然材料",它的特点是重量轻,只有钢的六分之一,用它制造太空电梯,抗拉伸强度可达到300GP,为所需值的4倍多,是非常理想的材料,如果用这种材料做成一根绳子伸向太空,挂上轿厢就成太空电梯了。
但是,碳纳米管还处于实验阶段,长度只能做得很短,目前清华大学的最新科研成果、世界第一长度的碳纳米管长度也仅仅有半米长,要做成几万公里长的太空电梯现在还不现实,尽管如此,经过科学家们的努力,终会有突破的一天。
⑧ 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。
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。