今天給各位分享太空電梯設(shè)計(jì)圖的知識(shí)，其中也會(huì)對(duì)太空電梯設(shè)計(jì)圖片大全進(jìn)行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題，別忘了關(guān)注本站，現(xiàn)在開始吧！，本文目錄一覽：，1、，美國(guó)“天梯”工程將于多久完工？，2、，太空電梯是哪個(gè)小說(shuō)，3、，你們說(shuō)，太空電梯在未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)嗎？
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美國(guó)“天梯”工程將于多久完工？
差不多要10年 添加新圖片天梯，又譯空間電梯，是一種低成本將有效載荷從地球或其它星球的表面運(yùn)輸?shù)娇臻g的解決方案。這個(gè)方案旨在建造一部稱作天梯的運(yùn)輸工具。 對(duì)于建造在地球上的天梯，平衡錘需要位于距離地面至少3.6萬(wàn)千米上空，使用3.6萬(wàn)千米長(zhǎng)的纜繩與地面連接。這種纜繩必須十分結(jié)實(shí)，目前已經(jīng)的材料中，只有碳納米管可以勝任。包括平衡錘和纜繩的質(zhì)心位于地球同步軌道的高度，同時(shí)為了保證整個(gè)裝置固定，地面基站通常建造在赤道附近，同時(shí)應(yīng)該盡量選擇商業(yè)飛行較少的區(qū)域，以避免飛機(jī)與纜繩或貨艙相撞，同時(shí)纜繩和貨艙還必須能夠抵御來(lái)自風(fēng)和閃電的襲擊。對(duì)于建造在月球上的天梯，要求相比地球要低，因?yàn)樵虑蛑亓^小，且沒有大氣因素影響，自轉(zhuǎn)速度較慢，且為同步自轉(zhuǎn)。這種條件下，平衡錘可以建造在月球和地球的引力中點(diǎn)，即月球的拉格朗日點(diǎn)上。天梯的概念最初出現(xiàn)在1895年，但是甚至就在幾年前，它還僅僅只是一種科學(xué)幻想，因?yàn)檎也坏揭环N合適的材料來(lái)制造足夠強(qiáng)度的纜繩。隨著近年納米技術(shù)取得的突破性進(jìn)展，建造一部現(xiàn)實(shí)的天梯已經(jīng)成為可能，預(yù)計(jì)其建造成本約100億美元，遠(yuǎn)少于超過(guò)國(guó)際空間站或航天飛機(jī)計(jì)劃的投資。 組成 平衡錘：平衡錘是一個(gè)比較重的物體，放置于同步軌道上方。 纜繩：纜繩是一條十分長(zhǎng)且結(jié)實(shí)的繩子，上粗下細(xì)，用于連接地面與平衡錘。 貨艙：貨艙用于裝載貨物，它可以順著纜繩在空間和地面之間上下移動(dòng)。 地面基站：地面基站用于將纜繩固定在地面上，并為貨艙的移動(dòng)提供能源，能量通過(guò)激光傳送到貨艙。 核心部件 天梯概念藝術(shù)圖天梯的核心部件將是碳納米管合成纜繩，它只有幾厘米寬，幾乎只有一張紙那么厚。碳納米管發(fā)現(xiàn)于1991年，它的發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家認(rèn)為天梯是能夠建成的。Spaceward Foundation的布拉德利·愛德華茲（Bradley Edwards）博士稱，“以前，找到合適的材料難度太大了。但現(xiàn)在，我們離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)越來(lái)越近，因?yàn)樵谥圃焯技{米管和有效的拉絲機(jī)方面都取得了進(jìn)展，這種拉絲機(jī)能將制作伸向太空的纜繩所需的材料拉得足夠長(zhǎng)?！?碳納米管在強(qiáng)度上可能會(huì)比鋼高100倍，但卻像塑料一樣柔韌。碳納米管之所以會(huì)有如此高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗鼈兙哂蓄愃朴谧闱虻莫?dú)特結(jié)構(gòu)。一旦科學(xué)家們能夠用碳納米管制成纖維，那么就有可能制作出形成天梯纜繩所需的細(xì)絲。以前考慮的材料要么是強(qiáng)度不夠，要么是不夠柔韌，無(wú)法制成纜繩，而且易斷。 太空電梯公司的研究主管湯姆·紐金特（Tom Nugent）說(shuō)，“這種材料具有非常高的彈性模量，并且它們的抗張強(qiáng)度也非常高，而且，理論上使天梯相對(duì)容易建造的所有材料特性，這種材料都具備了。” 有兩種方法可以制作纜繩： 用數(shù)米或更長(zhǎng)的長(zhǎng)碳納米管編成類似繩子的結(jié)構(gòu)。截至2005年，最長(zhǎng)的納米管也只有幾厘米長(zhǎng)。 可以將較短的納米管置入到聚合物基中。目前的聚合物與碳納米管之間結(jié)合得不夠緊密，因而在拉緊時(shí)會(huì)將基質(zhì)拉離碳納米管。 一旦制作出長(zhǎng)碳納米管纜繩，就會(huì)將它纏成一個(gè)軸狀物發(fā)射到軌道中。當(dāng)太空船載著這個(gè)軸狀物飛至特定高度（可能是近地軌道）時(shí)，它就會(huì)開始將這個(gè)軸狀物散開，使纜繩落回到地球上。同時(shí)，這個(gè)軸狀物會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)到更高的高度。當(dāng)纜繩落入地球的大氣層時(shí)，就會(huì)有相應(yīng)的裝置捕捉到它并使它繼續(xù)下落，最后將它錨定到海洋中的一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上。這條纜繩有點(diǎn)像鐵軌，將用作進(jìn)入太空的航線。這樣，就可以用機(jī)械升降機(jī)順著這條纜繩上升到太空中。 使用 升降機(jī)盡管纜繩仍是一個(gè)處在概念階段的部件，但天梯的所有其他部件均可以利用現(xiàn)有的技術(shù)制造出來(lái)，這些部件包括機(jī)械升降機(jī)、錨站和光束動(dòng)力系統(tǒng)。到纜繩制造出來(lái)時(shí)，其他部件也差不多都準(zhǔn)備好了，在2018年左右即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射。 升降機(jī) 機(jī)械升降機(jī)將順著纜繩升入太空。升降機(jī)上的滾輪夾緊纜繩，滾輪胎面與纜繩之間的摩擦力往下拉繩索，這樣，摩擦力產(chǎn)生的反作用就會(huì)使升降機(jī)得以順著天梯向上攀爬。 錨站 錨定平臺(tái)天梯的下端將連在赤道附近的太平洋海域中的一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上，該平臺(tái)將纜繩錨定在地球上。 平衡站 纜繩的最頂端將有一個(gè)很重的平衡站。在早期的天梯計(jì)劃中，曾考慮捕捉一顆小行星并將它用作平衡站。但是，在太空電梯公司和科學(xué)研究所（ISR）最近關(guān)于天梯的計(jì)劃中，多數(shù)還是考慮使用人造平衡站。實(shí)際上，可以將用來(lái)制造纜繩的設(shè)備（包括用來(lái)發(fā)射纜繩的太空船）組裝成平衡站。 動(dòng)力光束 升降機(jī)將利用位于錨站或錨站附近的自由電子激光系統(tǒng)來(lái)提供動(dòng)力。ISR稱，這種激光會(huì)將2.4兆瓦特的能量傳送給附著在升降機(jī)上的光電池，這種光電池可能由砷化鎵（GaAs）制成，然后光電池可以將這些能量轉(zhuǎn)化成電能以供傳統(tǒng)的鈮磁直流電電動(dòng)機(jī)使用。 一旦投入使用，升降機(jī)幾乎每天都可以在天梯上往返運(yùn)動(dòng)。升降機(jī)的大小各異，最初為5噸，最大可達(dá)20噸。20噸重的升降機(jī)的有效載荷可達(dá)13噸，其內(nèi)部有900立方米的空間。升降機(jī)將以約190公里/小時(shí)的速度順著纜繩向上運(yùn)載貨物，所運(yùn)貨物從人造衛(wèi)星到太陽(yáng)能電池板，五花八門，最后它還將載人上天。 保持正常運(yùn)轉(zhuǎn) 位于100,000公里的高空中時(shí)，天梯將很容易遭到包括天氣、空間碎片和恐怖分子在內(nèi)的許多危險(xiǎn)因素的破壞。隨著天梯從計(jì)劃階段走向設(shè)計(jì)階段，開發(fā)人員開始考慮這些危險(xiǎn)因素及相應(yīng)的克服辦法。實(shí)際上，為了確保始終都有可以使用的天梯，開發(fā)人員計(jì)劃建造多個(gè)天梯。從第一個(gè)天梯開始，后續(xù)天梯的建造成本將依次遞減。第一個(gè)天梯將用作其他天梯的建造平臺(tái)。開發(fā)人員通過(guò)這樣做來(lái)確保在某一個(gè)天梯遇到問題的情況下，其他天梯仍能繼續(xù)向太空運(yùn)送人員和物資。 避開空間碎片 與空間站或宇宙飛船一樣，天梯將需要具備避開碎片、人造衛(wèi)星等軌道物體的能力。錨定平臺(tái)將采取主動(dòng)回避措施來(lái)保護(hù)天梯免遭此類物體的破壞。目前，北美防空司令部（NORAD）所跟蹤物體的大小都在10厘米以上。保護(hù)天梯需要配備軌道碎片跟蹤系統(tǒng)，它能夠探測(cè)到大小為1厘米左右的物體。目前正在為其他空間計(jì)劃開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。 “我們的計(jì)劃是將纜繩錨定到海洋中的一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上，”太空電梯公司的湯姆·紐金特（Tom Nugent）說(shuō)，“實(shí)際上你可以來(lái)回移動(dòng)錨定點(diǎn)的位置，從而將纜繩拉離人造衛(wèi)星的航道?！?防御攻擊 將天梯置于偏遠(yuǎn)位置將是降低恐怖分子攻擊風(fēng)險(xiǎn)的最佳方法。舉例來(lái)說(shuō)，第一個(gè)錨定點(diǎn)將位于赤道附近的太平洋海域，與任何空中航線或海洋航線的距離至少為650公里，這是太空電梯公司透露的信息。任何攻擊都只能威脅到天梯的一小部分裝置，即15公里處及以下的所有裝置。此外，天梯將是十分寶貴的全球資源，可能會(huì)受到美國(guó)及其他國(guó)家/地區(qū)軍隊(duì)的保護(hù)。 研究進(jìn)展 太陽(yáng)景觀的概念藝術(shù)圖天梯對(duì)全球帶來(lái)的潛在影響力堪與另一項(xiàng)偉大的運(yùn)輸成就美國(guó)洲際鐵路相媲美。這條洲際鐵路于1869年在美國(guó)猶他州的普瑞蒙特瑞（Promontory）竣工，它首次連通了美國(guó)的東海岸和西海岸，加快了美國(guó)西進(jìn)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)程。這條鐵路建成后，橫貫全美的旅行只需幾天就可以完成，而在此之前則需數(shù)月。它還開拓了新的市場(chǎng)，諸多全新的產(chǎn)業(yè)皆因它而興起。到1893年，美國(guó)已建成五條洲際鐵路。 天梯這一想法與洲際鐵路有許多相通之處。天梯將開創(chuàng)地球與太空之間永恒的連通之門，這道門永遠(yuǎn)都不會(huì)關(guān)閉。雖然它不會(huì)加快太空之行的速度，卻能使太空與地球之間的往來(lái)更為頻繁，并將開創(chuàng)一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代。天梯的建成將大大降低向太空運(yùn)送貨物的成本，或許這就是促成天梯這一想法的最大動(dòng)力。盡管天梯的升降機(jī)比采用化學(xué)推進(jìn)的宇宙飛船慢，但這種升降機(jī)卻將每公斤的發(fā)射成本從22000到44000美元降到900美元左右。 據(jù)“天梯——NIAC第二階段最終研究報(bào)告”（The Space Elevator, NIAC Phase II Final Report）的作者布拉德利·愛德華茲透露，目前估算的天梯建造成本為60億美元，法律法規(guī)方面的費(fèi)用為40億美元（愛德華茲就是布拉德利·卡爾·愛德華茲博士，他是“碳設(shè)計(jì)”（Carbon Designs）公司的總裁和創(chuàng)始人。）。相比之下，1971年預(yù)測(cè)的宇宙飛船計(jì)劃的成本為52億美元，但最終卻耗費(fèi)了195億美元。此外，宇宙飛船每飛行一次都要耗費(fèi)5億美元，這一數(shù)字超過(guò)當(dāng)初估算的50多倍。 天梯可能會(huì)取代宇宙飛船成為主要的航天器，并將用于人造衛(wèi)星部署、國(guó)防、旅游和其他開發(fā)。再往后，太空船將順著天梯的纜繩攀升至太空中，然后再朝向其主目標(biāo)發(fā)射。這種發(fā)射方式所需的燃料更少，因?yàn)樗∠铝瞬捎脗鹘y(tǒng)方式發(fā)射時(shí)沖出地球大氣層所需要的部分燃料。有些設(shè)計(jì)人員還認(rèn)為，天梯可以建在包括火星在內(nèi)的其他行星上。 NASA曾資助愛德華茲博士的研究長(zhǎng)達(dá)三年。但在2005年，它僅給研究天梯的各家公司提供了2800萬(wàn)美元的獎(jiǎng)金。盡管它仍然非常關(guān)注這一計(jì)劃，但眼下它更愿意靜觀其變，等待出現(xiàn)更為實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
太空電梯是哪個(gè)小說(shuō)
《三體》中的太空電梯，有可能成為現(xiàn)實(shí)嗎？
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中科院物理所
回答于 2023-01-21
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《流浪地球2》中出現(xiàn)了太空電梯的身影
導(dǎo)讀：
劉慈欣的長(zhǎng)篇科幻小說(shuō)《三體》的動(dòng)畫片版已于去年年底在B站上映，電影《流浪地球2》將在今年春節(jié)的1月22日開始在全國(guó)各大影院閃亮登場(chǎng)。它們有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是里面都有太空電梯的場(chǎng)景。太空電梯只是科幻嗎？會(huì)有真正實(shí)現(xiàn)的那一天嗎？
撰文 ｜ 龐之浩
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國(guó)外科幻片中的太空電梯
記得小時(shí)候看過(guò)一本18世紀(jì)德國(guó)著名的兒童文學(xué)作品，書名為《吹牛大王歷險(xiǎn)記》。書中的主人公為了到月亮上撿回他扔上去的銀斧，就在地上種了一粒土耳其豌豆，豌豆苗生長(zhǎng)很快，不久就長(zhǎng)到天上去了。他順著豆藤向上爬，僅一個(gè)多小時(shí)，就成功爬上了月亮。于是，這根能通向月亮的豆藤就永遠(yuǎn)刻印在了我的心里?；孟肟偸悄敲疵利悺２贿^(guò)，這美麗的幻想，或許真的能照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
很久以來(lái)，人類就夢(mèng)想通過(guò)建造太空電梯上天，并一直不斷努力。有研究表明，這個(gè)夢(mèng)想將在本世紀(jì)實(shí)現(xiàn)。2021年11月，國(guó)際太空電梯聯(lián)盟主席斯旺表示，未來(lái)太空電梯作為永久性物流基礎(chǔ)設(shè)施，可將物資和人員運(yùn)到太空，成為進(jìn)入太空的新通道。
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太空電梯示意圖
SAIXIANSHENG
科幻將變現(xiàn)實(shí)？
用一根粗大的吊索，一端固定在位于地球赤道上的平臺(tái)上，另一端緊緊抓住距地面約3.6萬(wàn)千米、在地球靜止軌道上運(yùn)行的航天器，就可使一個(gè)形似電梯的吊箱載著貨物、人員沿吊索駛向太空……這就是一些國(guó)家研究人員正在嘗試設(shè)計(jì)的太空電梯。
現(xiàn)在，進(jìn)入太空的主要工具是運(yùn)載火箭，即通過(guò)消耗大量燃料來(lái)擺脫地球引力。運(yùn)載火箭所攜帶的燃料要占到火箭總重量的90％以上，每運(yùn)送1千克有效載荷上天平均需耗資至少1萬(wàn)美元。
雖然太空電梯造價(jià)昂貴，但不需要?jiǎng)佑么罅咳剂希虼私ǔ芍蟮倪\(yùn)行費(fèi)用比運(yùn)載火箭低兩個(gè)量級(jí)，且可像高速公路一樣24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，將航天器、物資和包括旅游者在內(nèi)的人員帶到太空去。英國(guó)一項(xiàng)測(cè)算顯示，用太空電梯運(yùn)送1個(gè)人和貨物的費(fèi)用相當(dāng)于用航天飛機(jī)運(yùn)費(fèi)的0.25％。國(guó)際宇航科學(xué)院秘書長(zhǎng)讓·米歇爾·康坦表示，利用太空電梯運(yùn)輸，每千克物資運(yùn)輸成本約為500美元，比使用火箭每千克至少要花1萬(wàn)美元更便宜的多。
太空電梯的概念最早由俄國(guó)科學(xué)家、航天學(xué)之父齊奧爾科夫斯基在20世紀(jì)初提出，他曾建議利用一個(gè)太空繩索系統(tǒng)，在空間站之上形成人造地心引力。此后，俄國(guó)早期太空預(yù)言家塔斯安德爾也提出在地球與月球之間搭建一條繩索連接的太空電梯，他認(rèn)為地心引力能夠讓繩索伸展開來(lái)，使其成為用于運(yùn)送負(fù)荷的空中索道。1965年，蘇聯(lián)航天技術(shù)總負(fù)責(zé)人科羅廖夫組織中央機(jī)器制造設(shè)計(jì)局開始為第一個(gè)太空繩索設(shè)備做準(zhǔn)備，打算用一條鋼纜將聯(lián)盟號(hào)宇宙飛船與運(yùn)載火箭的末級(jí)進(jìn)行連接。不幸的是，這一工程在科羅廖夫去世后就被中止。1979年，著名科幻大師克拉克在其小說(shuō)《天堂噴泉》再次提出太空電梯的概念，并引起了廣泛注意，因?yàn)樗哂欣碚摶A(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，但存在一系列非常復(fù)雜的工程學(xué)問題，最大的挑戰(zhàn)在于沒有人能造出數(shù)萬(wàn)千米長(zhǎng)的超強(qiáng)纜繩。
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用氣球試驗(yàn)太空電梯繩索
后來(lái)，在2003年9月15日在美國(guó)圣達(dá)菲召開的研討會(huì)上，俄羅斯和美國(guó)等國(guó)家的70多位科學(xué)家和工程師對(duì)太空電梯進(jìn)行了討論，最終一致認(rèn)為它將在21世紀(jì)內(nèi)變成現(xiàn)實(shí)。這個(gè)曾被視為科學(xué)幻想的革命性工程近些年有了較大進(jìn)展，并有多種方案。
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美國(guó)電梯港集團(tuán)公司的太空電梯廣告
其中，美國(guó)電梯港集團(tuán)公司正在研制的太空電梯可以一次運(yùn)送30名乘客，在6個(gè)小時(shí)內(nèi)抵達(dá)10萬(wàn)千米外的太空。一旦建成，目前地球上運(yùn)程最長(zhǎng)、達(dá)800多米的迪拜塔電梯無(wú)疑將被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩入塵埃。
SAIXIANSHENG
基本原理簡(jiǎn)單
2018年9月25日，日本用貨運(yùn)飛船把一對(duì)用于世界首次太空電梯試驗(yàn)的立方體衛(wèi)星送往“國(guó)際空間站”。接著又從“國(guó)際空間站”釋放了這對(duì)邊長(zhǎng)為10厘米的立方體衛(wèi)星，它們之間用長(zhǎng)約10米的纜索連接；然后嘗試把一個(gè)像電梯吊箱的容器通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的纜索從一端移動(dòng)到另一端。
這是人類首次在太空中移動(dòng)纜索上的容器，也邁出了人類實(shí)現(xiàn)太空電梯的一步。
太空電梯的原理并不復(fù)雜，基本上就是用一條長(zhǎng)長(zhǎng)的纜繩一端固定在地球上，另一端固定在地球同步軌道的平衡物(如大型衛(wèi)星或空間站)上。在引力和向心加速度的相互作用下，纜繩繃緊，太空電梯將利用太陽(yáng)能或激光能沿纜繩上下運(yùn)動(dòng)。
具體說(shuō)就是用一根粗大的吊索，一端固定在位于地球赤道的平臺(tái)上，另一端緊緊抓住在地球靜止軌道運(yùn)行的航天器上，這樣就可使一個(gè)形似電梯的吊箱載著貨物沿吊索駛向太空。
太空電梯由四大件組成：基座、纜索、電梯艙和動(dòng)力系統(tǒng)。
基座是太空電梯在地面上的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)?；仨氝x在地球赤道地區(qū)，可以建在陸上，如高山頂上或高塔尖上；也能建在海上，像一個(gè)巨大的港口，世界各地的旅客和物資通過(guò)海、陸、空交通運(yùn)輸源源不斷地來(lái)到這里，然后乘坐或裝上太空電梯的電梯艙運(yùn)往太空。
纜索是太空電梯的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。制造纜索的材料必須有很高的拉伸強(qiáng)度/質(zhì)量比，可大規(guī)模生產(chǎn)，并且還要造價(jià)低廉。
電梯艙是乘坐人員和承載貨物的部位，功能跟傳統(tǒng)電梯一樣，但原理和結(jié)構(gòu)不同。電梯艙雖然也是沿著纜索向上爬，但從天上垂下一根超長(zhǎng)的繩子來(lái)將電梯艙吊上去是不太可能的，它要“自己想辦法”爬上去。最簡(jiǎn)單的方法是在電梯艙上裝馬達(dá)，帶動(dòng)夾著纜索的一組輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而取得向上的拉動(dòng)力。馬達(dá)的電源可以從纜索上取得，也能用裝在電梯艙上的發(fā)電機(jī)，但這兩種都會(huì)增加電梯艙的重量。比較省重量的方法是在電梯艙上安裝調(diào)諧太陽(yáng)電池板，然后從地面發(fā)射激光將電梯艙“射”上去。
其上升動(dòng)力有多種方案，可采用太陽(yáng)能、核能和電磁場(chǎng)等。但目前研究表明，采用激光和微波方式比較合適。
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標(biāo)準(zhǔn)的太空電梯升降廂
聽起來(lái)很美，但如何構(gòu)建它呢？
首先，要建造一個(gè)基座平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)要位于一個(gè)暴風(fēng)雨、閃電和巨浪較少的海域,還要遠(yuǎn)離飛機(jī)的航線和衛(wèi)星的軌道。太空電梯必須能防雷擊，否則它將容易被斬?cái)唷?/p>
接著，發(fā)射卷有纜索的航天器到太空，讓纜索的一端借助重物墜回地面，最終與地球上的平臺(tái)相連接，同時(shí)，另一端連接位于太空的航天器上展開。地球自轉(zhuǎn)時(shí)，太空電梯纜索就會(huì)產(chǎn)生向上的離心力，而地球的重力將纜索往下拉，這樣纜索就平衡了。
最終，將履帶軌道固定在纜索的兩端，并且依靠從地面發(fā)射的激光轉(zhuǎn)換成的電能作為動(dòng)力加以推動(dòng)。它將建造成為管狀形的通道，沿軌道來(lái)回運(yùn)行時(shí)，可以將航天器、各種貨物和乘客帶入太空。他們可以乘座太空電梯沿管道升降。
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運(yùn)行在地球靜止軌道太空電梯的示意圖
現(xiàn)在，美國(guó)航空航天局和歐洲航天局等著名航天機(jī)構(gòu)都參與到了太空電梯合作中，但令科學(xué)家們最頭疼的是研發(fā)資金短缺。美國(guó)航空航天局太空電梯首席科學(xué)家愛德華茲估計(jì)該項(xiàng)目至少要花費(fèi)70～100億美元。
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早期的太空電梯設(shè)想
SAIXIANSHENG
俄美積極攻關(guān)
俄羅斯和美國(guó)都在研制太空電梯。其基本思路是一樣的，不同的是俄羅斯的太空電梯首先考慮的是如何從太空往地球運(yùn)回物資，而美國(guó)提出的太空電梯的重點(diǎn)是從地面向太空運(yùn)送物資。
俄羅斯擬在月球表面建立永久性基地，然后用太空電梯將貨物運(yùn)至月球基地或者運(yùn)回地球。盡管這種太空電梯的運(yùn)行速度非常緩慢，但卻可以大幅降低人類進(jìn)行太空探測(cè)的費(fèi)用。俄羅斯設(shè)計(jì)的太空電梯由人造衛(wèi)星、宇宙飛船、有效載荷艙以及細(xì)長(zhǎng)堅(jiān)韌的特種索道組成。
歐洲航天局曾委托俄羅斯建造一部可以把太空物資直接從“國(guó)際空間站”運(yùn)回地球的太空電梯。具體方案是：裝有貨物的太空艙從“國(guó)際空間站”通過(guò)一根大約400千米長(zhǎng)的纜繩送回地球。雖然纜繩很長(zhǎng)，但其重量不會(huì)超過(guò)6千克，是用特別材料制成的。進(jìn)入大氣層后，纜繩會(huì)燃燒掉，之后，貨物依靠自帶的氣球繼續(xù)落向地球。但由于資金等原因,這一項(xiàng)目現(xiàn)已被擱置。
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從海上通天的太空電梯
美國(guó)西雅圖高電梯系統(tǒng)公司的太空電梯項(xiàng)正在進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研發(fā)。其核心部分是研制一條距離地球表面將近10萬(wàn)千米長(zhǎng)的纜繩。其靠近地球的一端將被固定在可能位于太平洋中部某個(gè)地方的基站，而另一端將連接到一個(gè)在太空中繞地球靜止軌道運(yùn)行的物體上以充當(dāng)平衡錘，它本身所具備的動(dòng)力將能夠使纜繩繃緊，從而使飛行器等運(yùn)載工具能夠上下穿梭。
在俄美設(shè)計(jì)的太空電梯中，太空電梯的吊索是一條可兩面使用的軌道，其周圍包裹著管道，電梯可借助磁懸浮技術(shù)在管道內(nèi)沿吊索的兩面上下對(duì)開。
由于太空電梯的纜繩要承受地心引力和離心力的雙重拉扯，所以目前建造太空電梯的最大障礙是纜索的建造，它需要用又強(qiáng)又輕的材料制成，并能夠經(jīng)受住大氣層內(nèi)外向它襲來(lái)的任何物體的撞擊。為此，太空電梯的概念提出后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，它被認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)椴还苡枚嗝磮?jiān)固的材料制造纜索，都承受不了太空電梯的重量而發(fā)生斷裂。
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日本太空電梯繩索試驗(yàn)設(shè)備
1990年，美國(guó)科學(xué)家想到了使用像鉆石一樣強(qiáng)韌但又高彈的納米碳管。其初步設(shè)想是：支撐太空電梯的纜繩是一束由10億條、 長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)千米的納米碳管制成，每條納米碳管含有7.2×1017個(gè)碳原子。
從理論上講，1米寬、如紙般薄的納米管織物便足以負(fù)載太空電梯了?？茖W(xué)家認(rèn)為，用碳納米管制成纜索可以從近地衛(wèi)星（甚至月球）懸掛到地面，不會(huì)因自重而斷裂，可以用來(lái)為太空太陽(yáng)能電站向地面輸電，或制作太空電梯。
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日本雄心勃勃
1991年，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的碳納米管，此后太空電梯這一概念又有可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，因?yàn)樘技{米管的強(qiáng)度是鋼材的幾十到近百倍。
日本計(jì)劃從距離地球赤道地面36000千米的地球靜止軌道衛(wèi)星上垂下一條納米材質(zhì)的電纜，利用這條電纜，再安裝升降電梯，便可以制成太空電梯了。
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日本研制的碳納米管
目前，日本在碳納米管的開發(fā)方面已取得一定進(jìn)展。上文提到的日本科學(xué)家在1991年發(fā)現(xiàn)的碳納米管，就是日本名古屋名城大學(xué)的飯島澄男用通電的碳煤煙研制出來(lái)的，這是一種名為巴基球的特殊原子結(jié)構(gòu)。在研究過(guò)程中，飯島澄男發(fā)現(xiàn)，各種材料當(dāng)它的尺度達(dá)到納米級(jí)時(shí)，它的物理特性如電、磁、熱、強(qiáng)度等都會(huì)發(fā)生很大的變化。碳納米管是石墨中一層或若干層碳原子卷曲而成的籠狀“纖維”，直徑只有幾到幾十納米，內(nèi)部是空的。這樣的材料很輕，但很結(jié)實(shí)，密度是鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的近百倍。也就是說(shuō)，一根像縫衣線大小的碳納米管就能承受一輛汽車的重力。
日本大林建設(shè)公司計(jì)劃在2050建成的太空電梯，該太空電梯由6個(gè)長(zhǎng)18米，直徑7.2米的橢圓柱形電梯間組成，時(shí)速約200千米，每次可運(yùn)送旅客30位。該項(xiàng)目拉動(dòng)電梯的纜索就將采用比鋼堅(jiān)固20多倍的碳納米管材料。電梯纜線固定在地表一個(gè)定點(diǎn)上，然后利用地球自轉(zhuǎn)的離心力拋出去，另一頭系著一個(gè)起平衡作用的鉛墜。太空電梯電纜的中間部位是一個(gè)空間站，站內(nèi)將建設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)施及居住的空間。
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日本設(shè)想的太空電梯
其實(shí)，為了取得平衡，避免在地球靜止軌道上的空間站因太空電梯太重被拉回地面，保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在空間站的上面還要裝另外一條纜索懸浮在太空中以起平衡作用，從而緩解太空電梯承受的地球引力，即空間站位于電梯纜索的中間部位，站內(nèi)將建設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)施及居住的空間。這樣，纜索的總長(zhǎng)度將達(dá)到9.6萬(wàn)千米。
機(jī)廂在向太空爬升過(guò)程中的動(dòng)力問題是巨大的挑戰(zhàn)。日本擬采用新干線列車技術(shù)來(lái)解決太空電梯進(jìn)入太空的動(dòng)力問題。日本太空升降艙協(xié)會(huì)有關(guān)負(fù)責(zé)人甚至不無(wú)樂觀地說(shuō)，希望未來(lái)就像出國(guó)旅行一樣，人人都可以坐著太空電梯上太空。預(yù)計(jì)，日本的太空電梯工程總建設(shè)費(fèi)用至少達(dá)到1萬(wàn)億日元。
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學(xué)生設(shè)計(jì)的太空電梯概念圖
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月球太空電梯
美國(guó)科學(xué)家皮爾遜曾制定過(guò)一個(gè)月球太空電梯方案:在運(yùn)行于月球同步軌道上的衛(wèi)星和月球表面間建立一個(gè)“升降機(jī)”，“升降機(jī)”由人造復(fù)合纖維纜繩拴住，衛(wèi)星則好像飛翔在太空中的風(fēng)箏。皮爾遜認(rèn)為這一設(shè)想在理論上是可行的，因?yàn)樵虑蛞χ挥械厍虻?/6，依靠目前科技水平制造的合成纖維纜繩已經(jīng)足夠滿足承擔(dān)運(yùn)輸工作的強(qiáng)度要求。與此同時(shí)，在月球周圍也不存在廢棄的火箭推進(jìn)器、衛(wèi)星以及其它太空垃圾所帶來(lái)的危險(xiǎn)，又使這一計(jì)劃免除一項(xiàng)后顧之憂。
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在這張從太空俯瞰地球的構(gòu)想圖上，人類可以乘坐太陽(yáng)能（或電磁）交通工具沿著太空電梯出入天庭。
他描述了一幅美妙的月球太空電梯圖畫：滿載物資和補(bǔ)給的纜車順著微微彎曲的月球太空電梯纜繩從天際中垂直落下，降落在月球的某一地點(diǎn)，地球探險(xiǎn)者可以輕松到達(dá)月球表面任何角落，尋找地下的固態(tài)水。
也許有人會(huì)覺得皮爾遜的想法過(guò)于瘋狂，但美國(guó)航空航天局的先進(jìn)概念研究所卻不這么認(rèn)為。這家獨(dú)立機(jī)構(gòu)在2004年就資助皮爾遜7.5萬(wàn)美元用于設(shè)計(jì)其月球太空電梯。
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乘太空電梯登天
2014年，由美國(guó)航空航天局前工程師邁克爾?萊恩創(chuàng)辦的電梯港集團(tuán)公司宣稱，由于在月球上建太空電梯比在地球上建更容易，所以該公司可用現(xiàn)有技術(shù)在月球上建造一座太空電梯，并表示這一想法能在較快成為現(xiàn)實(shí)。其具體設(shè)想是：從月球上空5萬(wàn)千米處垂向月球表面的月球太空電梯，因?yàn)樵虑虻囊π?，并且月球上基本沒有空氣，所以可以大大降低對(duì)纜繩強(qiáng)度的要求，只需使用一種名叫柴?。╖ylon）的高強(qiáng)度、高耐熱性復(fù)合纖維，就能實(shí)現(xiàn)打造月球太空電梯的夢(mèng)想。
從理論上講，制造月球太空電梯的材料會(huì)比制造地球太空電梯要輕許多，其纜繩的一端固定在月球表面某個(gè)面朝地球的地點(diǎn)。不過(guò)，月球太空電梯較小，只能運(yùn)輸200～250千克的貨物。如果用它來(lái)采集和運(yùn)輸月球礦石標(biāo)本，則完全足夠，這也將使月球采礦和運(yùn)回地球的成本大大降低。
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太空電梯方案之一
建成后的月球太空電梯還可以與地球太空電梯連成一體，將來(lái)有一天，人類只需經(jīng)過(guò)幾次換乘，就可以乘坐太空電梯從地球抵達(dá)月球了。
近年，又有一種新的太空電梯方案問世——可充氣太空電梯。根據(jù)設(shè)計(jì)和建造方案，該太空電梯將高約20千米。未來(lái)，航天員和運(yùn)載火箭可先搭乘可充氣太空電梯進(jìn)入位于平流層的電梯頂端發(fā)射平臺(tái)，然后再點(diǎn)火起飛進(jìn)入太空。它相當(dāng)于運(yùn)載器的第一級(jí)平臺(tái)，而且航天器還可以返回塔頂平臺(tái)加油再重新起飛。這一技術(shù)有望為傳統(tǒng)火箭節(jié)約30%以上的燃料。
長(zhǎng)期以來(lái)，工程師們一直認(rèn)為太空電梯研制難度太大，因?yàn)闆]有任何物質(zhì)能夠支撐自己達(dá)到太空的高度。然而這種最新解決方案繞開了這個(gè)問題。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，只需將太空電梯建造到高達(dá)20千米的平流層。太空電梯建造到平流層總比直達(dá)地球靜止軌道高度要容易、可行得多。
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工程困難重重
目前，研制太空電梯最大的挑戰(zhàn)是能否以低成本、大規(guī)模生產(chǎn)出碳納米管纖維材料，因?yàn)檫@種材料現(xiàn)在還只是毫米級(jí)制品，距實(shí)用差距甚遠(yuǎn)。從理論上說(shuō)，如果用碳納米管纖維材料造出直徑1毫米的碳納米繩，該納米繩就可以承載60噸的重量。迄今為止，科學(xué)家仍然無(wú)法用碳納米管編織出長(zhǎng)長(zhǎng)的纜繩。此外，每克碳納米管就價(jià)值500美元，要制造出一條10萬(wàn)千米長(zhǎng)的碳納米纜繩就十分昂貴了。
另外，向太空發(fā)射各種電梯建設(shè)材料花費(fèi)巨大，且如果太空電梯因嚴(yán)重事故崩塌，空中和地面的損失也將十分驚人。
還有，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)向太空電梯施加壓力時(shí)，來(lái)自月球和太陽(yáng)的重力作用將使繩索變得搖擺不定。這將有可能使太空電梯搖擺造成太空交通障礙，太空電梯也可能會(huì)碰撞上人造衛(wèi)星或者太空垃圾殘骸，這樣的碰撞將導(dǎo)致繩索斷裂或太空電梯失事。為此，太空電梯必須在內(nèi)部建造推進(jìn)器，以穩(wěn)定太空電梯致命的搖擺振動(dòng)，但這又將增加了建造的難度和電梯建造和維護(hù)成本。也有關(guān)專家認(rèn)為，地球磁場(chǎng)可以自然地削弱太空電梯的搖擺振動(dòng)，用活動(dòng)錨也可控制繩索搖擺。
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太空電梯的基站可以建在海上。
再者，在地球外層、距離地面1000～20000千米的區(qū)域，分布著一條強(qiáng)度很高的輻射帶，而在穿越該區(qū)域的過(guò)程中，航天員們可能會(huì)受到致命的輻射。如果缺乏有效的防護(hù)措施，乘坐太空電梯的乘客將會(huì)受到高強(qiáng)度射線的照射。此前，對(duì)于從事高軌道航天飛行的航天員們來(lái)說(shuō)，分布在地球外部的輻射層已構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。當(dāng)年參加“阿波羅”計(jì)劃的航天員們?cè)┰竭@一地區(qū)。由于當(dāng)時(shí)飛船的速度很快，因此他們受到射線照射的時(shí)間很短，計(jì)量也不足以致命。然而，太空電梯的爬升速度卻要慢很多——不會(huì)超過(guò)200千米/小時(shí)。這就意味著，搭乘太空電梯的航天員必須在輻射區(qū)中呆上至少3天的時(shí)間。對(duì)此，雖然科學(xué)家們已提出了多種解決方案，但任何一種都存在著這樣或那樣的缺陷。
有一種解決方案是在太空電梯外部建造一個(gè)防護(hù)層。但這會(huì)是太空電梯變得異常笨重和復(fù)雜，難以克服地球引力的影響。
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太空電梯會(huì)受到太空垃圾的襲擊
另一種解決方案是將起始平臺(tái)設(shè)在遠(yuǎn)離赤道的地區(qū)，這樣輻射帶的強(qiáng)度就不會(huì)太過(guò)強(qiáng)烈。但專家們認(rèn)為，即使這樣，仍無(wú)法確保航天員不會(huì)受到致命劑量輻射的傷害。況且，如果太空電梯的起始點(diǎn)太靠近北緯45°地區(qū)，那么地球旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力將會(huì)使固定太空電梯的纜繩偏向南方，同時(shí)，它還會(huì)受到各種惡劣天氣條件的影響。
還有科學(xué)家提出可在太空電梯周圍構(gòu)建一層人造磁場(chǎng)。通過(guò)這種方式將可有效抵御各種危險(xiǎn)的射線。但此舉會(huì)嚴(yán)重削弱太空電梯的升力，導(dǎo)致向太空運(yùn)送物資和人員的能量消耗大幅度增加。
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科幻片中太空電梯基座
太空電梯還會(huì)面臨許多安全問題需要解決。例如，雷擊、流星、太空碎片、颶風(fēng)、原子氧等，其中有的已經(jīng)有對(duì)策了。例如，有兩種辦法可使太空電梯免遭雷擊：其一是將太空電梯的基座選在地球上的無(wú)雷區(qū)，因?yàn)榈厍蛏嫌行┑貐^(qū)常年無(wú)雷；其二是將太空電梯的基座建在6000米高的山頂上，因?yàn)樵诖烁叨纫话愫苌侔l(fā)生閃電。對(duì)付太空碎片的辦法是：對(duì)太空垃圾進(jìn)行密切的跟蹤和監(jiān)視；采用移動(dòng)基站，使纜索避開太空垃圾的撞擊；在500～1700千米這一段增加纜索的厚度。對(duì)付颶風(fēng)的辦法是將基座建在沒有颶風(fēng)的區(qū)域，或者增加纜索的強(qiáng)度。
另外，由于建造太空電梯所用的碳納米繩技術(shù)過(guò)難，成本過(guò)高，所以地球太空電梯至今仍停留在美好的藍(lán)圖階段，但月球太空電梯有可能先問世。如果地球太空電梯取得突破性進(jìn)展，人類就將走進(jìn)大眾太空旅游的新時(shí)代。
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結(jié)語(yǔ)
目前，碳納米管和超強(qiáng)石墨烯被認(rèn)為是建造太空電梯纜繩的理想材料；在設(shè)計(jì)方面，科學(xué)家目前已提出8個(gè)比較穩(wěn)健、合理的科學(xué)設(shè)計(jì)方案；在工程方面，一些國(guó)家的科學(xué)家已開展一些小型實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)備深入驗(yàn)證。我國(guó)清華大學(xué)魏飛教授團(tuán)隊(duì)曾成功制備出世界上最長(zhǎng)的、單根長(zhǎng)度達(dá)半米以上的碳納米管，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。相關(guān)內(nèi)容近日在線發(fā)表在國(guó)際著名期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)納米》上。
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藝術(shù)家筆下通往天堂的太空電梯
國(guó)際太空電梯聯(lián)盟主席斯旺在2021年11月介紹：根據(jù)目前設(shè)計(jì)，太空電梯攀爬速度約為每小時(shí)200千米。未來(lái)，隨著纜繩加長(zhǎng)、轎廂攀爬速度加快，預(yù)計(jì)8天可到達(dá)地球同步軌道，14天可到達(dá)月球，61天可到達(dá)火星。斯旺認(rèn)為，未來(lái)人類建火星村、月球村需要發(fā)射大量物資到太空，星際旅行也備受期待，太空電梯非常具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。太空電梯用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)，不像發(fā)射火箭那樣消耗大量化學(xué)燃料，而且太空電梯產(chǎn)生空間碎片的可能性很小，是一條綠色天路。
國(guó)際太空電梯聯(lián)盟副主席萊特稱，火箭發(fā)射不會(huì)因此被拋棄，因?yàn)榛鸺忍针娞菟俣雀欤苎杆俅┰捷椛鋷?，已?jīng)有人提出以“太空電梯+火箭”的方式運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。
根據(jù)目前的科技水平和發(fā)展速度看，有人預(yù)計(jì)太空電梯將在2050—2100年投入業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。
參考資料：
你們說(shuō)，太空電梯在未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)嗎？
在上個(gè)世紀(jì)，人類做了一些相當(dāng)了不起的事情。萊特兄弟在1903年發(fā)明了第一架飛機(jī)之后，我們僅用了66年的時(shí)間就將一個(gè)人送上了月球。我們的工程和科學(xué)能力顯然令人驚嘆，但也許是時(shí)候讓我們來(lái)看看超越以往任何想象的挑戰(zhàn)了……也許現(xiàn)在是時(shí)候建造太空電梯了。
什么是太空電梯呢？
太空電梯的概念最早是由康斯坦丁·齊洛夫斯基（Konstantin Tsiolovsky）于1895年提出的，他是同一位紳士，他提出了著名的“火箭方程式”，將火箭送入太空（從根本上說(shuō)，他對(duì)太空事業(yè)的貢獻(xiàn)是巨大的）。
齊奧洛夫斯基的太空電梯概念是受埃菲爾鐵塔啟發(fā)的，埃菲爾鐵塔大約在同一時(shí)間建造。
他想知道人類是否可以建造一座足夠高的塔，塔的頂端可以延伸到太空中很遠(yuǎn)的地方，這樣我們就可以不用發(fā)射火箭到達(dá)那里，而只需跳上這座高得離譜的建筑上的電梯，越過(guò)重力的屏障到達(dá)恒星！
目前，世界上最高的建筑是迪拜的哈利法塔，高達(dá)829.8米（2722英尺）。它保持著人類創(chuàng)造的最高建筑的紀(jì)錄，超過(guò)了此前華沙無(wú)線電桅桿646.38米（2120.7英尺）的紀(jì)錄，后者在建造過(guò)程中實(shí)際倒塌?？尚械奶针娞荼仨氈辽俑哌_(dá)35,786公里（22,236英里），這是物體到達(dá)地球靜止軌道的高度。相比之下，如果哈利法塔只有一個(gè)咖啡杯的高度（8.25厘米），那么太空電梯的高度將是3.56公里—比哈利法塔實(shí)際高度的4.3倍還要高！
哈利法塔，圖片來(lái)源：mafengwo
對(duì)地靜止軌道是從地球表面到赤道的高度，物體完成一個(gè)軌道所花費(fèi)的時(shí)間與地球的旋轉(zhuǎn)周期相同，即一天。從本質(zhì)上講，這意味著，如果您乘坐的航天器在地球靜止軌道上，就在地球某個(gè)點(diǎn)的正上方（比方說(shuō)，印度尼西亞的坤甸就在赤道上），那么您永遠(yuǎn)都不會(huì)相對(duì)于該點(diǎn)移動(dòng)。因此，如果您向下看，這座城市將始終保持在您下方，如果您在軌道上，該城市將永遠(yuǎn)不會(huì)相對(duì)于您移動(dòng)。
太空電梯應(yīng)該由什么來(lái)制作呢？
記住，36000公里（達(dá)到地球靜止軌道）是我們需要達(dá)到的最低高度，太空電梯才能正常工作。然而，質(zhì)量中心必須在地球靜止軌道高度；再低一點(diǎn)，系統(tǒng)就會(huì)變得不穩(wěn)定。理想情況下，太空電梯的高度約為100000公里（62000英里）。想一想……我們說(shuō)的覆蓋距離實(shí)際上是到月球距離的三分之一！在這段距離內(nèi)，我們將不得不開始建造太空中的大部分電梯，還有幾艘大型宇宙飛船和數(shù)千人在零重力下建造這座塔。
請(qǐng)記住，36,000公里（到達(dá)對(duì)地靜止軌道）是我們使太空電梯正常運(yùn)行所需的最低高度。
但是，質(zhì)心必須在對(duì)地靜止軌道高度上；稍微低一點(diǎn)點(diǎn)，系統(tǒng)將變得不穩(wěn)定。理想情況下，太空電梯的高度約為100,000公里（62,000英里）。想一想……我們正在討論的距離實(shí)際上是距月球距離的1/3！在這樣的距離下，我們將不得不開始在太空中建造大部分的電梯，這依靠著幾艘大型太空飛船和成千上萬(wàn)的人在零重力下建造塔的努力。
另一種方法是將一個(gè)巨大的色帶線軸發(fā)射到對(duì)地靜止軌道上，然后將其向下放到地球上，而另一個(gè)線軸被向上釋放（遠(yuǎn)離地球）以抵消力并停留在軌道上。最初的飛船將停留在對(duì)地靜止軌道上，并有長(zhǎng)電纜沿兩個(gè)方向延伸。這個(gè)想法看起來(lái)像是科幻小說(shuō)中的東西，它似乎也確實(shí)是這樣。這項(xiàng)工作所需的工程和材料技術(shù)比我們目前的能力要先進(jìn)得多。
太空升降機(jī)需要極高的抗拉強(qiáng)度，才能抵消將這個(gè)巨大的100,000公里結(jié)構(gòu)拉下的重力以及將其拉動(dòng)的配重的離心力和慣性（我們一會(huì)兒就會(huì)了解到）向上。它需要在極端高溫和低溫，來(lái)自大氣的不可預(yù)測(cè)的力以及來(lái)自外層空間的輻射中保持穩(wěn)定并發(fā)揮功能。最重要的是，它必須在不斷撞擊的微小隕石和太陽(yáng)風(fēng)粒子中存活下來(lái)。是否確實(shí)存在滿足所有這些要求的物質(zhì)？我們認(rèn)為碳納米管可能是答案。
碳納米管
碳納米管是納米工程的圓柱形碳結(jié)構(gòu)；自然界中，我們無(wú)法找到它們，而且它們很難制造。它們是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最堅(jiān)硬、最堅(jiān)固的物質(zhì)，而且具有很高的抗拉強(qiáng)度，這正是我們需要的那種太空電梯材料。它們也具有導(dǎo)電性，因此我們無(wú)需鋪設(shè)額外的電線即可為攀登者或電梯供電。
然而，即使碳納米管電纜有著巨大的強(qiáng)度，碳納米管電纜也只能在破碎前支撐其自重約5000至7000 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于太空電梯所需的100,000 km。話雖這么說(shuō)，技術(shù)的進(jìn)步最終可能使我們達(dá)到可行的階段，以生產(chǎn)出正確的材料或操縱我們已經(jīng)擁有的材料。
配重
太空電梯的頂部也將需要配重。換句話說(shuō)，電梯必須被固定在非常重的物體上，就像它被固定在地底一樣。你建造的電梯越高，這個(gè)配重就需要越輕，以抵消你增加到電纜本身的額外質(zhì)量。配重是確保地球靜止軌道高度以上的質(zhì)量與其以下的質(zhì)量大致相同所必需的；因此，向上拉動(dòng)系統(tǒng)的離心力等于向下拉動(dòng)系統(tǒng)的重力。
如果我們建造最小高度為35,786公里（22,236英里）的太空電梯，則配重將需要很大，像月球大小的三分之一那么大。一種方法是捕獲一顆小行星，并將其帶入環(huán)繞地球的軌道，這時(shí)我們可以建造通往它的電梯。如果大約在6500萬(wàn)年前有偉大的人類工程師，那么消滅恐龍的小行星也許可以用來(lái)建造太空電梯……
如果您的電梯高度超過(guò)50,000公里，它的頂端會(huì)繞著地球快速移動(dòng)，達(dá)到所謂的逃逸速度，即你將飛出繞地球軌道的速度。在那一點(diǎn)上，你可以簡(jiǎn)單地跳出電梯到達(dá)月球，盡管你的軌道計(jì)算必須非常精確才能避免漂浮到太空之中。如果恒星（或行星）對(duì)齊，那么使用延伸到100,00 km的電梯，您將有足夠的速度來(lái)計(jì)劃前往木星。
如果這么難，為什么要建造一個(gè)太空電梯呢？
所有這些問題似乎收效甚微?？紤]到物理、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的限制，建造太空電梯幾乎是不可能的。再者，有必要嗎？我們已經(jīng)能夠把東西送上太空，國(guó)際空間站上也有人居?。ūM管他們?cè)诖蠹s450公里的近地軌道上，而不是100,000公里）。答案是成本。目前，將一磅（0.45公斤）的有效載荷送入環(huán)繞地球的軌道大約需要10,000美元；對(duì)于星際旅行，這筆費(fèi)用會(huì)高得多。建造太空電梯后，發(fā)送相同有效載荷的成本將在90美元左右，成本降低99%。
建造太空電梯將是人類迄今為止最雄心勃勃的工程。這使得萊特兄弟的成就相比之下顯得微不足道，盡管意義不小。人類似乎總是通過(guò)自己的工程能力找到超越自己的方法。我們總是在尋找下一個(gè)要克服的障礙，下一個(gè)要克服的挑戰(zhàn)。也許建造太空電梯需要的技術(shù)和人力是我們今天根本無(wú)法想象的，但不要忘記，150年前，飛行對(duì)人類來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。從這個(gè)角度看，真的不知道我們離建造100,000公里的太空電梯有多近！
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