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春节档《流浪地球2》热播,延续第一部的经典,这部年度级科幻大片,给大家展示了更多的科幻场景,月球坠落、太空站和太空电梯等等。其中最惹眼的莫非太空电梯了。在电影中,只要乘坐太空电梯就能直入太空。相信很多80、90后的人都看过一部动漫《宇宙骑士》在剧情里人类就在地球上建立了类似于太空电梯的建筑,从地球坐电梯可以直接登月。
太空电梯事实上太空电梯的概念早在多年前就有了,是前苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出的设想。不过当时因为科技水平和材料的限制更多的就只是一种假想,那么百余年后的如今,人类可以建造出天空电梯吗?
正所谓无利不起早,建造太空电梯可以极大的加快人类探索宇宙的脚步,国际宇航科学院(IAA)曾经分析过,如果太空电梯能够实现,那么人类将地球上的物品送到太空的成本将会由每公斤美元降到仅仅美元。运输成本的降低,让科学家们能将更多更重的物品送入太空,这样人类可以在太空中建造更复杂更高级的太空研究所。同时在太空电梯上人们可以更好地利用地球的自转获得更大的线性速度,将飞行器和航天设备发到更远的地方,探索更多宇宙的奥秘。
太空电梯想要建造太空电梯,首先要想的就是建在哪里、通向哪里?
首先太空电梯的始发地要和地表保持恒定的相对位置,也就说天空电梯将随着地球一起自转,为了让电梯可以有稳定的终点,就需要有一个与地球处于同步轨道上的卫星。所以从理论上来说太空电梯无法直通任何一颗地外天体,即便是距离最近的月球。毕竟地球自转一周需要一天,而月球公转一周是一个月,这种不同步会让太空电梯瞬间断裂。
为了能获得更多的地球自转带来的线性速度,建在地球赤道附近是最划算的。不过地球赤道附近大部分地区都是海洋,而且很多地区还处于地震带上,这让太空电梯的建造地的选址也是大问题,目前公认比较好的选址,就是国际日期变更线(也就是°经线,大部分位于太平洋)以东、美洲大陆以西的区域。
太空电梯太空电梯为了实现接轨地球上空的同步轨道卫星,所以太空电梯的高度必须达到公里,这个高度有多夸张呢?地球赤道一圈也就公里,这个电梯的高度差不多相当于地球赤道的长度了。这高就算是电梯从地面升到太空也需要很长时间,地球上最快的高铁时速公里,也需要60个小时,需要2天半走成一次单程。
早在年美国宇航局就曾经认真考虑过这项技术,不过20多年过去了,为什么这项技术仍然处于理论阶段呢?答案很简单,那就是难度太大了。
想象是美好的,现实是残酷的。现如今桎梏建造太空电梯的难题,就是最基础的材料。虽然人们用了不到百年的时间建造出了高达多米的摩天大楼,但与太空电梯那公里的高度来说,目前人类建造的高楼就太小儿科了。目前人们最常用的建材就是钢铁。不过,随着钢铁的加长,它会变得跟面条一样软。而且即便是加粗效果也不是很明显,研究表明,钢铁的断裂长度为6.4公里,远远达不到太空电梯的要求。
碳纳米管目前有一种非常适合的材料—碳纳米管。将碳进行纳米化处理,它会变得非常坚硬,而且很轻,不过目前人类造出来的碳纳米管最长的也就只有0.5米,这个长度远远达不到建造太空电梯的要求,而且即便是将来真的做出来了长达数十万米长的碳纳米管,如何将它送上公里的高空也是一个难题。
总而言之,太空电梯的好处有很多,但由于材料和技术问题,距离实现还太过遥远。等到人类的科技达到建造太空电梯的水平时,可能人类的航天技术已经有新突破了,那个时候去月球、火星可能就跟现在坐长途飞机一样。
月球基地与太空电梯相比,目前人类在火星或月球建造基地更容易一些,毕竟这些事情全世界都在做着!