A. 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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B. 太空電梯能變成現實嗎
太空電梯暫時不能變成現實。
太空電梯雖然常常只在小說或者科幻影視作品中被提到,但是實際上太空電梯卻是一個科學界也非常關注的話題,未來科技前沿十大科技猜想中就有太空電梯的身影。曾經科學界對於太空電梯的爭論一直都層出不窮,不過實施起來的技術都是目前人類無法達到的。
科學家認為如果僅僅只是從經濟上考慮,那麼建造一台能從地球通往其他星球的電梯只需要十億美元就能搞定。
但是目前關於建造方面的技術卻是人類科技完全無法達到的,首先地球和月球,甚至其他星球都是在不斷變動的,而想要直接拉出一台兩頭相通的電梯幾乎不可能,所以科學家認為只能考慮將一頭固定在月球上,還有一頭則可以安放在地球的軌道上,但是這也就意味著人們在乘坐後需要經歷一次「轉車」才能從地球到達月球。
而且最主要的是建造這樣一台太空電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鋼纜,要知道僅僅只是1600米的南京長江大橋就使用了上萬噸的鋼纜,更不用說是距離數萬光年的其他星球了,並且設備遭受太空中太陽風暴、宇宙輻射等因素的影響,也會在無形中增加維護成本。
C. 劍橋哥大兩所研究生欲造登月電梯,這有可能嗎
有可能吧,只要技術足夠成熟就可以。8月25日,兩位劍橋、哥大天文學研究生Penoyre和Sandford在arXiv上發表研究稱,「月球太空電梯」在技術上和經濟上具備可行性,只需大約10億美元成本其中劍橋大學研究生Penoyre表示:這個太空電梯(登月電梯)的價格便宜得讓人吃驚,只需要一個有點想法,有點熱情的億萬富翁,就足以支持其(登月電梯)的建造。
而劍橋和哥大的兩位天文學研究生設計這部太空電梯(登月電梯)的原因,同樣是因為建造太空電梯(登月電梯)會比火箭技術更經濟,更便宜,而且通過太空電梯(登月電梯),還能從月球上運回月球礦山上的原材料。可能兩位天文學研究生也有考慮,所以他們把地球端的位置,放在了距地球4萬公里高空的軌道上。
D. 你們說,太空電梯在未來可以實現嗎
在上個世紀,人類做了一些相當了不起的事情。萊特兄弟在1903年發明了第一架飛機之後,我們僅用了66年的時間就將一個人送上了月球。我們的工程和科學能力顯然令人驚嘆,但也許是時候讓我們來看看超越以往任何想像的挑戰了……也許現在是時候建造太空電梯了。
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要克服的障礙,下一個要克服的挑戰。也許建造太空電梯需要的技術和人力是我們今天根本無法想像的,但不要忘記,150年前,飛行對人類來說仍然是一個遙不可及的夢想。從這個角度看,真的不知道我們離建造100,000公里的太空電梯有多近!
E. 登月一直是一件極度燒錢的事, 為什麼說「太空電梯」是劃算的
一位研究太空殖民地和相關空間工程學科近四十年的技術專家和工程師說:「目前的材料並沒有足夠大的拉伸強度和足夠低的密度讓我們構建電纜。」後來,碳納米管的發現為太空電梯理念帶來了新的生命,將其從科幻小說轉移到高級工程學研究。碳水化合物比水密度高30%,比鋼強32倍,碳納米管理論斷裂長度超過10000公里。但是,如何用碳納米管製造一條長達10萬公里的太空電梯?不幸的是,沒有人知道,至少現在還沒有。已經構建的最長的碳納米管只有幾英寸長。
使你解決了這些問題,你仍然需要處理另一個問題 ——這就是太空垃圾和活動中的衛星。你必須找到它,並清理它。然後還必須在所有現有的衛星中安裝躲避功能,除了地球同步軌道的衛星。大多數衛星和垃圾將不定時的以很快的速度沖擊電纜,雖然躲避衛星不是大問題,但是清理太空中6000噸的垃圾卻很棘手。
F. 劍橋大學和哥倫比亞大學研究生想造32萬公里的登月電梯,是不是異想天開
自60多年前的太空黎明到來之後,人類目前只有一種方法可以登上月球:火箭。但是現在,兩位研究生表示,我們現在應該能夠通過一種高科技電梯,在地球和月球之間運送人類和貨物。太空電梯的想法並不新鮮。自1895以來,航天夢想家一直在談論這個話題,人們提出了所謂的「經典太空電梯」的概念性目標,可以作為人們往返月球的交通工具。但由於高昂的成本和技術上的限制,「太空電梯」的概念始終只存在於想像和文學作品中。
為什麼花費數億甚至數十億美元建造月球空間電梯,而不是依靠成熟的火箭技術呢?Penoyre和Sandford在他們的論文中說,前者最終可能更經濟,特別是能夠將原材料從月球礦山帶回地球。美國航空航天研究所發表的一篇論文估計,月球空間電梯系統可以通過將月球材料運送到月球和地球之間的空間站,需要53次旅行就能收回成本。
G. 日本太空電梯是玩笑嗎
Obayashi打算使用六個橢圓形的太空電梯,每個電梯的尺寸為18米x 7.2米,可容納30人,通過電纜從海上平台連接至距離地球36,000公里的衛星。電纜上的容器將前後移動並由一台相機記錄下來。
電梯將由電動機皮帶輪提供動力。這些汽車將以高達200公里/小時的速度行駛,並在離開地球8天後到達空間站。用於車輛的電纜總長度為96,000公里,總成本估計為90億美元。預計運輸成本約為太空梭的百分之一。
H. 劍橋和哥大研究生想造登月電梯,未來我們可以隨便去太空旅行了嗎
要想把我們送到外太空,我們必須得知道外太空在軌是什麼東東,在軌是指我們在朝一個物體墜落但是我們速度太快從而錯過掉下來,外太空也是這樣只不過如果你橫向速度超級快,地球球面的形狀會讓你在被重力往回拉的同時以同樣快的速度超遠離它的方向飛出去,所以我們發射的火箭為了能進入近地軌道,既要能很快的往上飛,又要能以很快地橫向飛,如果飛的角度調低一下就是洲際彈道導彈了(一個國家的航天水準也是其導彈水準一個體現)。
不過太空電梯建成後,我們可以以每公斤100美元來升空。太空電梯由四部分組成,超級纜繩(抗輻射、抗腐蝕、抗拉、抗高溫、抗低溫)、錨、配重以及爬升器。配重處位於距地面超過三萬多公里位置,通過纜繩與地球錨相連。目前這還是設想,我們還需要克服太多的技術障礙,而且建設只能成功不能失敗,這樣的工程科學家提出先在月球做一個,負責運送月球氦-3到地球,為未來地球的人造太陽提供原材料。
I. 如果造成登月電梯,會有人敢坐嗎
8月25日,兩位劍橋、哥大天文學研究生Penoyre和Sandford在arXiv上發表研究稱,「月球太空電梯」在技術上和經濟上具備可行性,只需大約10億美元成本。
其中劍橋大學研究生Penoyre表示:這個太空電梯(登月電梯)的價格便宜得讓人吃驚,只需要一個有點想法,有點熱情的億萬富翁,就足以支持其(登月電梯)的建造。
還有網友提出了疑問,他們說:月球不轉了嗎?地球不轉了嗎?而且地球自轉的速度比月球繞地球公轉的速度快,所以地球這端該如何解決呢?
對此,可能兩位天文學研究生也有考慮,所以他們把地球端的位置,放在了距地球4萬公里高空的軌道上。但是,還有一個沒有被解決的問題是,地球和月球之間的距離並不是固定的,所以難道這個線纜也是可伸縮的嗎?還有網友們提到的,到底該留下誰在上面看電梯呢?我想,如此「高科技」的太空電梯(登月電梯),肯定需要有專門的技術人員來操控吧!否則,如果因為操作出現故障,維修起來也很困難吧!
但也有網友認為他們的想法可能會實現,因為有網友說:從地心說的顛覆到機械時代的迸發,人類每一次進步,都是因為一群天馬行空的瘋子。
J. 太空電梯的理念已經被提出,那我們可以搭乘太空電梯去看看外面的世界嗎
對於太空電梯是人類大規模走向太空的必然選擇嗎之話題,我個人認為,太空電梯構想是不可能實現人類大規模走向太空生存活動的。為什麼會這樣說呢?因為,原因有如下兩個方面:一是太空電梯的構想是不成立的,太空電梯從起到始必須要有兩個支點才能成立,曾有人構想過:從地球上構建一座太空電梯直接延伸與月球連接,
大大超出了地球生命(包括人類)適應性的生存能力,根本是無從適應的惡劣環境情況。因而,也是人類無法大規模走向太空之構想的選擇。所以說,太空電梯這一構想是不成立的,是不可能實現人類大規模走進太空中進行漫遊和生存活動的情況。因此,太空電梯不是人類大規模走向太空之必然選擇的手段。不知這樣的回答是否准確?!如讀者閱後覺得我說的有道理,希給個點贊並關注我,歡迎大家加入相關討論和學習。宇明於東莞市。