太空電梯能變成現實嗎太空電梯原理圖解

時間：2023-02-01 09:21:26來源：whycl瀏覽：次分享：

很多朋友在觀看《流量地球2》時，都被太空電梯的場景給震撼住了。太空電梯的設定可以說非常具有想象力，這不禁讓我們提出一個設想，太空電梯在未來是否會成為現實呢?

太空電梯能變成現實嗎

《流浪地球》小說作者劉慈欣稱，太空電梯從理論上來說沒有任何懸念。但實現它最大的障礙是材料，因為太空電梯要把一根鋼索從地面升到地球同步軌道3萬公里的高度，目前我們強度最高的材料，大概是碳纖維，它做出的一根鎖鏈，最多只能升到200公里，還是差了很多。

專家稱，可能滿足上述要求的是碳納米管，由碳原子組成的管狀結構納米材料，這是目前已知的理論上力學強度最高和韌性最好的材料。2013年，清華大學魏飛教授團隊，將生長每毫米長度碳納米管的催化劑活性概率提高到99.5%以上后，成功制備出了單根長度超過半米，且具有完美結構的碳納米管。目前，他們正在研制長度在千米級以上的碳納米管。如果成功，將是一項重大突破。

太空電梯原理圖解

不考慮一切外部因素，太空電梯主要由四部分構成：電梯的廂體、廂體上下運動所需的纜繩軌道、用于在地球端固定纜繩的海上基地，以及配重。不過在影片中是卻存在一些不合理的設定的。

例如轎廂的形狀。影片中，太空電梯采用分段式推進方式——起飛時完全依靠發動機噴射提供反推動力，像火箭發射一樣上升;到了一定高度，改為磁力牽引向上，這就和普通電梯差不多了;最后階段，實現電梯和空間站對接。而搭載人員和貨物的轎廂采用方形平臺狀的設計，據稱加速度達到了9個G，因此影片中電梯“發射”的特效畫面視覺上相當壯觀。

航天科普界有一句戲言：只要發動機給力，板磚也能飛上天。我們有理由懷疑《流浪地球2》的主創團隊是否為了致敬這句話，居然真的把太空電梯轎廂設計成了“大號板磚”。考慮到9個G加速度的設定，轎廂在大氣層內的上升速度將很快超過聲速，然而板磚狀而不是流線型的轎廂，在空氣動力學上實在太不科學了。

還有在太空電梯被攻擊斷裂后，位于35786公里高度的方舟空間站很快墜落地球，并落到加蓬的地面站附近，這在物理學上是根本不可能的。

理論上，太空電梯整體結構的重量極為驚人，不會墜落的原因是，超過地球靜止軌道高度的超長設計，使得電梯受到的地球引力正好等于環繞地球產生的離心力，具體來說，在35786公里高度的靜止軌道以下，電梯受到的重力大于離心力，而靜止軌道高度以上，電梯受到的重力小于離心力，太空電梯總體受力平衡，就能穩穩地飄在空中。

20世紀末，科學家們深入探討了太空電梯的概念，集大成者是美國馬歇爾航天中心1999年舉辦的太空電梯研討會。2000年8月，馬歇爾航天中心正式發布《太空電梯：新千年的先進地空基礎設施》報告，對太空電梯概念和研究進行了全面總結。該報告提到，太空電梯是連接地球和太空的基礎設施;太空電梯質心位于靜止軌道高度，從而做到和地球自轉相同的角速度，也就是和地球相對靜止;太空電梯將使用電磁推進方式上行和下行轎廂，轎廂升降的能量主要由外部提供;根據速度設計的不同，低速系統以每小時數百公里的速度上行，數天后抵達靜止軌道空間站，而高速系統可以達到每小時2000公里甚至更高的速度，抵達靜止軌道的時間能壓縮到10小時或更短。如此，就真和國際航班的時間差不多了。

太空電梯雖然在工程實施上的難度達到登天級別，但仍有大量科學家、工程師堅持不懈地投入研究，實在是因為它具有極大的發展潛力，能像高速公路和鐵路一樣向太空大規模運輸物資。而且真正能夠讓運載成本實現數量級的降低。