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太空电梯有没有可行性？
太空,电梯,缆索太空电梯有没有可行性？
发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：
太空电梯有没有可行性？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
太空电梯设想当然是有可行性的，而且这是人类早晚要迈出去的一步。我们诞生于地球，但绝不能灭亡于地球！所以星际殖民是必须要做的事情。太空电梯，就是星际殖民的基础设施。
图:太空电梯终点站想象图
太空电梯有什么用处
在反引力、时空跳跃等玄幻科技出现之前，去往其他星系只能依靠恒星际飞船。漫长的旅程和凶险的星际环境要求飞船必须携带足够的燃料（聚变或反物质）、有足够高效的推进系统、有自给自足的生态循环系统、有强大可靠的生命保障系统……这样一算，一艘能载千人的恒星际飞船，其重量怎么也得五万吨，想从地面把它发射到太空有点儿不现实。
而太空电梯可以完美解决这个问题。我们可以用很低的成本把人员和各种材料运上太空，建设太空船坞，在太空中组装飞船。这样可以省下巨量的发射成本，也不用斤斤计较飞船的重量了。而且由于太空电梯终点站在3.6万公里以上高度，随地球自转一同旋转，它的速度也是非常高的，从这里发射飞船的话，只需要很小的加速度就可以摆脱太阳系引力了。
太空电梯什么样
太空电梯主体就是一根“绳”，一端连接地球，另一端连接四万公里高处的终点站——平衡锤。这个平衡锤与地球自转同步，始终位于地球表面某一点的上空。太空电梯这个设想并不复杂，但想让它成为现实，难点颇多，人类目前的科技水平还是略显稚嫩。
难点之一:超级缆索
现在能想到的最接近强度要求的材料就是碳纳米管。目前，人类仅能制造几毫米长度的碳纳米管，离生产几千米长、能组合成绳索的要求还差很远呢。另外缆索结构并不简单，它中间还要布置大量超导磁体和各种导线为磁浮升降舱供能，四万公里缆索总重量估计将超过一万吨。建设过程中，只能先建终点平衡锤，从太空把缆索“垂”到地表。这里面又是一堆技术障碍，比如轨道高度维持和同步保持。
难点之二:太空终点站（平衡锤）
地球同步轨道位于3.6万公里高空，但为了平衡缆索重量，终点平衡锤必须大于这个高度，达到4万公里才能维持整个体系的平衡，保证平衡锤不会和缆索一起砸到地上。建设终点平衡锤的难点在经济上，因为它必须用火箭一点一点的发射到太空。现在每公斤货物的发射成本是十多万块钱，这十多万吨的平衡锤光是分批发射到轨道就已经是天文数字的耗资了。
不过平衡锤还可以有很多其它功能，比如太空城市、太空港、船坞、基地之类的。
“难点”之三:地面基站
太空电梯基站最好建在赤道上，以便使终点站处速度更高，更利于飞船发射。地址嘛，在赤道选择一块地质构造稳定的地方就可以了。如果想避免领土主权问题，也可以将基站建成巨型海上机动平台，这更好，还能起到一定调节缆索的作用呢。这个应该算不上什么难点，交给基建狂魔，半年搞定。
难点之四:超高速升降舱
如果升降舱速度是每小时1000公里，跑完40万公里得400个小时，加上加速段和减速段，我的天，得将近20天才能到终点，太慢了吧。所以升降舱肯定不能用轮子或吊索驱动，必须磁悬浮！这样才有望在大气层外加速到每小时一万公里，在两三天内到达终点站。
所以，在关于太空电梯的设想图中，所有运载舱看上去都是一个包裹着缆索的环状或筒状结构，这确实是最佳方案。升降舱的难点在供能上，想让载重上千吨的舱体靠磁动力离开地面，得多大能量呀。除非螺旋着向上攀升。
综上，太空电梯主要是这四大部件，同时也是四大难点。如果全人类通力合作共同攻关，技术上并没有不可逾越的障碍——这总比超时空、钻虫洞、反引力、真空能、曲率驱动……之类靠谱多了吧？所以我认为，太空电梯设想完全具有可行性，一次投入，终身受益，是个好方案。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
是什么阻止我们建造太空电梯？
今年早些时候，科学家提出了一项名为“太空线：用现有技术可以实现的实用太空电梯替代方案”的研究。理论上，该项目是可行的。那是什么阻止了我们？
太空旅行，甚至发送有效载荷，仍然如此昂贵。虽然市场上的竞争逐年上升，从而降低了价格。然而，用SpaceX猎鹰9号可重复使用的火箭发送1公斤的有效载荷仍然需要花费客户大约27000美元，仍然十分昂贵。
价格取决于逃离地球引力所需的燃料成本。为了克服重力，需要大量的能量。
于是人们设想建造一部太空电梯。
首先，太空电梯应该从赤道开始，所以它到达地球同步轨道，这样“一楼”和“最后一楼”就会同步旋转。所以我们最好考虑由巴西、印度尼西亚或肯尼亚主办。
此外，太空电梯需要离心力支撑，因此需要地球静止轨道以外的巨大配重来抵消地球的引力。
更重要的是，有一个根本的限制，使电梯的建设不可能：缺乏材料。没有这样的材料能够在如此大的长度上承受自己的重量：圆形地球同步轨道距离地球表面35786公里。电缆会断开的。
今年，两位研究人员提出了一种“传统”太空电梯的替代方案，他们建议从月球上建造一条“太空线”，而不是从地球上建造太空电梯。
理论上，这是可能的。这条“太空线”将在一端固定在月球上，缆绳本身的重量将使它在地球引力的作用下绷紧，指向地球。
实际上，如果我们采用太空线的想法，我们将面临一些重大挑战。首先，我们从未在月球表面建造过任何东西，如何在地球16.6%的重力下建造这样一个基本的“锚”？
接下来，为了建造一条“太空线”，我们需要从地球上进行多少次发射？这样的项目不仅需要极其复杂的工程，而且需要庞大的预算。
建造一个太空电梯需要克服艰巨的技术难题，其中最困难的是要找到一种适合做绳索的材料。钢铁肯定不行，碳纳米管是碳原子组成的长带，它的强度是钢材的1000倍，是建造太空电梯的理想候选者。但如何才能把纳米管编制成数万千米长的绳子也是个必须解决的问题。
科学家说有一种理想的材料可以做这根绳，那就是“弦”，但目前还存在于理论中。
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