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电梯连接地球宇宙

发布作者:黑白之间 发布时间:2008-12-29 浏览次数:1063 文章评论:0
如果建造一座太空梯,将地球表面和相对于地球静止运动的卫星连接起来,那么,不用火箭我们也能造访卫星,而且修理人造卫星或进行太空旅游也将十分方便。20世纪50年代,苏联工程师尤里?阿尔图塔诺夫率先提出了太空梯设想,这一创意在后来的科幻小说中经常出现。

  从理论上讲,太空梯并不神奇:只要在地球赤道附近的海面上建造一座平台,将长达10万千米的缆绳从距离赤道上空约36000千米的一颗人造地球同步卫星上降下,并锚定在平台上;由于地球自转,所产生的离心力恰好抵消地球的引力,这条缆绳便得到一个向外的张力并竖立起来,就像你在头顶上甩动一根在一头拴着小球的绳子一样;然后,让一个由激光或磁场提供能量的升降器沿缆绳上下移动,运送乘客或货物——这就是太空梯的构想蓝图。

  将太空梯的另一头选择在卫星上,目的是保持与地球自转同步。但严格地讲,地球不是标准的球体,而是南半球稍为鼓起的洋梨形。因此,即使卫星的运动与地球的自转同步,从地球上看,卫星也不是静止的。事实上,如果从赤道横切开地球,可以看到这个截面并非标准的圆形,所以地球表面及上空各处的重力大小有差异。几乎稳定的重力点,仅在莫尔吉布群岛和加拉帕戈斯群岛上空。在这两点之外,卫星若要保持静止的位置,就必须经常喷射气体使其复位。所以,太空梯只能以这两点上空的静止卫星为起点,除此之外别无选择。

  为了保持重力平衡,太空梯应由两部分组成:自重心起往上、下两个方向各自伸展出的几万米长的索道或者管道,它们分别被形象地称为“吊天梯”和“甩天梯”。类似地铁列车的车辆沿这两个天梯行驶。因为是垂直行驶,所以车与轨道之间应该有某种固定装置。一种比较简单的设想是,在管道四周设置类似于超导磁悬浮列车的悬浮体。至于列车上下行进的动力,可由类似电梯的吊挂牵引装置提供,或者直接利用磁场变化产生的电磁力。

  与地球上的公共交通工具一样,太空梯的列车也将被设置成双向对开,并在适当的高度安装“站台”,以便乘客和货物上下。这些站台实际上是固定在太空梯上的空间站。考虑到它们本身的重量及列车的载重等因素,站台的位置必须适当,因为这关系到太空梯的平衡。如果失去平衡,巨大的拉扯力是很难靠太空梯本身的强度来抵消的。事实上,即使处于完全平衡状态,按照计算,眼下也没有哪怕一种能满足太空梯抗拉强度的材料,这也是太空梯构想面临的一大技术难题。从理论上讲,在现有材料中,抗拉强度能满足太空梯需要的材料唯有20世纪末发明的纳米碳管,它的材质比钢铁坚硬许多倍。

  只在莫尔吉布群岛或加拉帕戈斯群岛上空这两点建太空梯,显然具有很大的地域局限性。为此,前苏联的G?伯利亚科夫又提出了“太空项圈”的构想:将这两点及之外的静止轨道上的卫星用缆绳连接起来,围成一圈,这样一来,这两点以外的太空梯就无需花大力气来进行轨道控制。这是今后建太空梯值得考虑的一个建议。

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