我們知道,物體離地球越近,引力就越明顯;反之,離地面越遠,離心力就越強。在纜索的重心位於距地表3。6萬公里的高度時,它所承受的引力和離心力就會達到平衡,纜索便會矗立空中而不倒,這個高度也就是地球同步軌道的高度。
其實早在1960年,蘇聯工程師尤里?阿爾楚塔諾夫在自己的學術文章裡提出過建造“電梯”的設想。後來,美國的工程技術人員和科幻小說作家對這一設想產生了濃厚的興趣。著名科幻作家克拉克更是在他的《天堂的流泉》一書中將“電梯”變為現實。
只是“電梯”到目前為止,因為受到種種原因的制約,因此一直僅僅是存在於科幻小說或者科幻電影中。而現在,為了龐大的“火種計劃”,這項技術立刻就將面臨著從科幻作品中走入現實世界的狀況。
第一零一四章困難和解決方案
“太空電梯”技術如果真的能夠實現,那無疑會給地球的航天業帶來一次不亞於工業革命一般的意義。
“太空電梯”的安全性是運載火箭無法比擬的,相比於時不時來個爆炸什麼的運載火箭,“太空電梯”的安全性無疑要高了許多倍。
同樣,“太空電梯”的運輸成本也要遠遠低於運載火箭。現在人類把一公斤重的物資運送到地球同步軌道(GEO),成本大約在2。5萬美元左右,而如果“太空電梯”真的能夠建造好了,那麼這個成本將會立刻降低到20—40美元/公斤。
僅僅是這兩大優點,就足以讓那些科學家們把目光瞄向了這個目前還處在理論方面的技術。
不過,儘管“太空電梯”在理論上的優越性要遠遠超出使用化學燃料的運載火箭,但決定建造“太空電梯”也是在目前的技術情況下不得已採取的一種方法。
因為要建造“太空電梯”還需要克服許多目前人類還無法掌握的一些科技。
首先一點就是“太空電梯”的纜繩所使用的材料問題。
要知道,建造“太空電梯”所需要的纜繩差不多要十萬公里長,這麼長的一條纜繩,光是其重量就高的嚇人,而且這麼長的纜繩還需要保持足夠的強度,因此要建造一條既輕便又有足夠強度的纜繩,即便是以目前人類的科技,也是難以實現的。
其實早在幾十年之前那些科學家們提出建造“太空電梯”的時候,首先考慮的就是纜繩的問題。結果無論如何也繞不過去這個坎兒。因為按照那些科學家們的想象,建造“太空電梯”所需要的纜繩竟然是鋼鐵製造的。
可這分明就是不可能的事情。要知道即便是鋼纜,如果長度超過二十公里,光是其本身的重量,就足以將鋼纜本身拉斷。而且十萬公里長的鋼纜那得有多麼重?十萬噸還是三十萬噸?誰又有能力將這麼重的纜繩牽引到地球同步軌道上去?
所以在以前,僅僅是一個纜繩的問題,就讓整個“太空電梯”計劃變成了水中花、鏡中月。
不過在上世紀九十年代,人們發明了一種最新型的材料,那就是大名鼎鼎的“碳奈米管”。根據科學家們的推算,如果將“碳奈米管”製成一條寬1米,厚度為2微米的纜帶,那麼十萬公里長這樣的一條纜帶,重量才不過800噸。
也就是說,隨著“碳奈米管”技術的出現,人類建造“太空電梯”纜繩的材料問題已經得到了初步的解決。
只不過,即便是人類擁有了“碳奈米管”的技術,但這種技術依舊還不成熟。按照目前人類對“碳奈米管”技術的掌握,僅僅是能夠將“碳奈米管”製作成毫米級別的纜繩,距離“太空電梯”所需要的纜頻寬度還差得遠。
而且還有一個不容忽視的問題,那就是“碳奈米管”的強度問題。
“太空電梯”所需要的纜繩的強度,最起碼也是要在TPa