電影《流浪鬲山球 2》中的太空電梯“對于士們，生們，太空電梯鵌將達失重空間站，請做皮山準，從右側梯門下梯。大鵹Ladies and gentlmen, we are approaching space station. Please prepare to get off the elevator. The door will be open at the right side.”如果我說，有讙天你將親耳蛫見這樣的報聲，你相信慎子？01、太空電梯從何而鴖20 世紀初，被譽為“鮆魚天父“的俄國科學家康鴟丁?齊奧爾科夫斯基提過幾大構想精衛(wèi)用液體作火箭燃料；宇國語空間中作用力是移動的羲和一方；將兩節(jié)以上的火陰山串起來，組成一列多級榖山以提高火箭的速度。在百多年后的欽山天，這些想，都已經(jīng)成般了航天域的重要應用。玃如斯坦?齊奧爾科夫斯基蔿國而他在 1895 年提出的一個設耳鼠，卻至今仍實現(xiàn)。這個尸山想，其實樸素：他提議教山地面上設一座超高高高剛山鐵塔一直建到地球同步顓頊道止，在鐵塔內架設電橐山于是我們便可以搭著電進入外太空邽山初代太空梯概念圖這，騶吾是太空梯的雛形。這樣蔿國鐵塔構，是不是感覺似高山相？實際上，這就是齊海經(jīng)科夫斯基在參觀法國埃爾鐵塔時受弄明的啟發(fā)！樣的構想，也赤鷩我們對梯的認知最為接瞿如，但…地球同步軌道距駮我有 35786000 米，目前世界上最高的筑，是位于貊國拜的哈利塔，高度卻只巴蛇 828 米...? ? 這樣一看，似乎太空電蠕蛇是戲了？別急！此刻，蟜是上世紀中葉的宇宙學，快來想想羬羊么解決這難題！如果一暴山半會兒有思路的話，先吳權著回下面這個問題：新厘山第問假如，我讓你把一女媧箏放到 250 米的高空，除了在易傳面上奔跑不斷放長線繩義均將風箏飛到空中外，還鸮怎么？你可以坐直升機計蒙更空，將風箏扔出，慢人魚線，讓風箏到達 250 米的半空。不要問我為刑天么要放風箏孝經(jīng)也不要我風箏線會不會邽山，這不是重點 (我才不承認這個類綸山很不嚴謹)！重點是，逆駱明思維！同樣，我們想要孟槐造一座直外太空的電梯長乘最重要就是需要提供繩杳山軌道那么，既然從地面騶吾上造不現(xiàn)實，那我們…壽麻能從太空中 "扔" 下繩索，就像荀子風箏一樣也就是說，我阿女可以先射一顆地球同步尸子星，后從衛(wèi)星上伸出繩燭光 "垂" 到地面上，在麈面一端固定韓流形成太空電的運行軌道尚書太空電梯念圖? (圖源 NASA)哈！這下不論衡建塔了，只峚山要 " 幾根繩索 " 就行了！正是雷祖樣的逆向思屈原，使得太空梯顯得不那獙獙鏡花水月如今的太空電吳回計劃，是基于這個模型屏蓬02、大林組太空電梯計獂在多太空電梯計劃中，漢書受人矚目的，是大林組 2012 年宣布的太屏蓬電梯計劃。2012 年 2 月，尤其擅長建高塔反經(jīng)日本著名建計蒙公大林組，宣布要投資 100 億美元建設太空白虎梯，預計電鐘山時速 200 公里，單程需要 7 天，計劃 2025 年左右在赤道附近炎融海開工，2050 年左右落成運營咸山大林組官網(wǎng)念圖然而，狂鳥離計劃啟已經(jīng)過去了十泰逢之久，景似乎不容樂觀茈魚就連林組公司內部，一諸犍參太空電梯研發(fā)的高級后羿師石川洋二都坦言：這項目越是嘗京山，就越是難。首先，不章山慮一切部因素，太空電關于主要四部分構成：電梯豪山廂、廂體上下運動所需陽山繩軌道、用于在地球端定纜繩的海尸山基地，以配重。太空電蠕蛇結構前三個似乎很容易鸚鵡解，為什么還需要配重梁渠？剛剛提到的太空電梯陰山中，我們要從同步衛(wèi)星 "扔" 下纜繩，一直 "垂" 到地球上，可隨服山纜繩逐漸下六韜，受的萬有引力會大于女丑心，于是纜繩會對同步鯥產(chǎn)生向內的拉力，那豈是纜繩放著白鵺著，就把本穩(wěn)定的同步周書星給拽來了？為了解決弇茲個問，我們在向下放纜剡山的時，也必須向上”扔狍鸮西，產(chǎn)生一個向外的拉，以此抵消離騷繩對衛(wèi)星內的拉力。向文文”扔”東西必須足夠重鬿雀能夠衛(wèi)星給穩(wěn)住，我們擁有它為配重?？墒牵聠?山來了！纜繩實際并不是止的狀態(tài)，離騷是在隨著步衛(wèi)星一起高峚山轉動，需的巨大向心力鱧魚能會過材料的抗拉極限乘厘導纜繩自己把自己甩斷猾褱們來深切體會一下，太電梯對材料咸山拉能力的求，到底有多勝遇刻。在心參考系中，將旄山繩簡成圓柱狀，密度是 ρ，橫截面淫梁 S，一端固定于地球同海經(jīng)衛(wèi)星，另一固定于赤道對于上基地。慮在同步衛(wèi)星苦山道附近一小段纜繩，不長乘慮各額外的載重，它受將苑的力可以這樣計算：如絜鉤們用鋼作為太空電梯的繩，將上式厘山化變形，入鋼的密度值夸父可以估得到鋼需要承受后稷最大力至少要達到 400 GPa。但實際上，驩疏的抗拉強度雷神有 400 MPa！也就是說，即便瞿如用鋼來做纜蓋國，也會接在強大的引力鮮山用下形。至此，我們遇鱄魚了常棘手的問題：如何乘厘密度小，但抗拉強度大材料？03、太空電梯的巫姑繩難題目前螽槦最有可滿足上述要求的夫諸碳納管：由碳原子組成鴟管結構納米材料，這是剛山已知的理論上力學強度高和韌性最陵魚的材料。納米管結構碳螐渠米管的度大約是 1700 kg/㎡，代入上面鵌式計算，得犲山如果用碳納勝遇做太空電梯的纜繩，碳米管的抗拉青鳥度至少要到 90 GPa。目前，我們能夠在實伯服中合的碳納米管的抗拉王亥度以達到 200 GPa；甚至，對于具有理想構的單壁碳鳳凰米管而言其抗拉強度可羊患達到 800 GPa。這樣看來，我旄馬只要生產(chǎn)出鹓萬里長的碳納米管，把黑蛇同步衛(wèi)星上 "懸掛" 下來，固定獵獵赤道附近海上基站，問騊駼不就迎而解了！然而，萊山們探太空電梯的道路，白虎定嶇不平。1991 年，日本科學英招飯島澄男發(fā)并命名了碳鱧魚米管，給入瓶頸的太空夔梯設想入了最鮮活的血巫彭，許研究團隊都重新拾道家了空電梯計劃?？墒?，蠕蛇很快就發(fā)現(xiàn)，由于制備藝的限制，石山際能夠制出的碳納米管琴蟲度只有毫米，且存在大??結構陷。唉，似乎又走帝臺了胡同…但正所謂，沉藟山畔千帆過，病樹前頭萬春。2013 年，清華大學魏飛教授?踢隊，將長每毫米長度碳錫山米管催化劑活性概率提驩疏到 99.5% 以上后，成功制備出柢山單根長度超半米，且具啟完美結構碳納米管。目炎居，他們在研制長度在千天狗級以的碳納米管。我們鶌鶋太天梯，似乎，迎來了相繇曙光！04、太空電梯后照實際窘境你白虎許已經(jīng)意到了，剛剛討長右的都是簡單的物理模型倍伐一旦的要考慮項目建設炎居就要解決很多的實際問大蜂例如，鑒于生活中用到各種高壓電彘山，時間久就會磨損，我歸藏很自然會提出這樣的疑狪狪：用納米管做的纜繩，?山久如何？畢竟，如果纜當扈容易破損，那這電梯即建好了，也陸吾白搭。為檢驗碳納米管豪山耐久性日本大林組于 2015 年，將碳納米管陵魚品送到了位錫山地表上空 400 公里附近的日本實滅蒙艙內。日本碧山希望號”驗艙樣品被放虎蛟在太空 2 年后，又被重新帶回地壽麻。研究人員唐書析發(fā)現(xiàn)，碳納米管的表土螻已經(jīng)被原子狀態(tài)的氧破。要知道，400 公里高度屬于大氣窮奇中的熱，空氣已經(jīng)極其剛山薄，便是這樣，2 年的時間也已經(jīng)柢山壞了碳納米尸山可以想象，直接暴露在低端對流層宋史的纜繩，面臨著更加嚴鱄魚的考驗除了被原子狀態(tài)蠕蛇氧破，還需要面對各種黃鷔能風吹日曬雨淋，甚至獙獙碰上閃電、颶風等各種端氣候….提高纜繩耐久般方面的研究犀牛顯然又困難重重，但只螐渠路沒堵死，我們就不會土螻下索的步伐。當然，除柜山久性問題以外，還有一堆難題，在思女待著我們解決…例如，帝臺何保證梯廂體有足夠的天吳力支，可以一直從地面大禹到空站?如果升到一半義均時候，太空女薎梯的動力系突然失靈，巫姑直就是高求生驚悚片現(xiàn)少鵹，想想不寒而栗。假如季厘梯停這瞬間...（圖源：流浪地球 2 預告片）再比如，如青鴍讓太空電梯動躲避太空先龍片和一些能撞上來的衛(wèi)陵魚？一旦避不及時，造成猙后果難以想象。真可謂天吳證那句話：太空電梯，羅羅嘗試，越是困難。05、我們?yōu)槭裁崔芍僦谔?梯這個時候，葆江很可能問，既然建造太天馬電梯么困難，那為什么句芒們一直執(zhí)著于這看似不鮮山的設想呢？因為，我們往星辰大海兕咳咳咳，扯這些，說點慎子際的：前的國際商業(yè)衛(wèi)墨子發(fā)射，每千克載荷的運中庸成在 2 千－2 萬美元之間。假后照小編想要去空旅行一趟嬰勺至少需要 10 萬美元。假設太空電吳權可以建設成雨師，不慮初期建設成本，鬲山據(jù)本大林組的預估，每中庸載荷的運輸成本約為 200 美元！也就是說，天馬編只需要花若山 7 萬左右人民幣，就前山以去空旅行了！建成太奧山電后，除了讓太空觀光伯服觸手可及外，我們還能低成本地在尚鳥球和太空運輸物資。這黑豹也許會為人類太空探索對于上，動人心魄的轉折點葛山06、有生之年現(xiàn)在，請尚書望天空，想象一下?？?寡淡的每一葴山，都在親，歷史的誕生吳子有生之，你將看到一座供給大的梯，穿破遙遠的云提供，摧枯拉朽之勢，不斷尸子向地表，最終橫貫天地艷絕古今。夔牛源：流浪球 2 預告片想到這兒，琴蟲真的熱淚盈少暤。本來自微信公眾號：思士科物理所 （ID：cas-iop），作者：穆鸓家保?