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月球太空电梯有望问世 各种型号构想(图)
发布时间:2012-10-31   来源:北京日报  作者:  编辑:

  

  月球太空电梯有望先问世。

  建在海上的太空电梯(示意图)。

  乘太空电梯登天(示意图)。

  新闻背景

  最近,由美国航空航天局前工程师迈克尔-莱恩创办的电梯港集团公司宣称,由于在月球上建太空电梯比在地球上建更容易,所以该公司可用现有技术在月球上建造一座太空电梯,并表示这一想法能在8年内成为现实。

  十九世纪末就提出幻想

  现在进入太空的主要工具是运载火箭,它是通过消耗大量燃料来摆脱地球引力的。目前的运载火箭所携带的燃料要占到火箭总重量的90%以上,它每运送1千克有效载荷上天平均需耗资约1万美元。而太空电梯虽然造价昂贵,但不需要动用大量燃料,因此建成之后的运行费用比运载火箭低两个量级,且可像高速公路一样24小时运转,将航天器、有关货物和旅游者等带到太空去。

  用一根粗大的吊索,一端固定在位于地球赤道的平台上,另一端紧紧抓住距地面约3.6万千米、与地球同步运行的航天器上,就可使一个形似电梯的吊箱载着货物沿吊索驶向太空……这就是一些国家研究人员正在尝试设计的太空电梯。它似乎是科学幻想,然而在科技高速发展的今天,该梦想很有可能变成现实。

  太空电梯的概念早在1895年就由俄国科学家、航天学之父齐奥尔科夫斯基提出。此后,俄国早期太空预言家塔斯安德尔也提出在地球与月球之间搭建一个太空电梯。1979年,著名科幻大师克拉克在其小说《天堂喷泉》再次提出太空电梯的概念,并引起广泛注意。

  2003年9月15日在美国圣达菲召开的研讨会上,俄罗斯和美国70多位科学家和工程师们对太空电梯进行了讨论,最终一致认为它将在21世纪内变成现实。近些年,这个曾被视为科学幻想的革命性工程在一些相关技术上有了较大进展,并出台了多种方案。

  太空电梯还能在建造空间太阳能站中发挥重要作用。随着地球人对能源需求的不断增加,空间太阳能站有可能成为最具吸引力的获取能源的方式。不过,用火箭发射空间太阳能电站时会产生振动,而且要求有效载荷必须能够承受发射时的压力,所以用传统发射方式并不适合把大量易碎的太阳能电池板送入轨道,而太空电梯则不存在这些问题。

  难点在制造高强度缆索

  太空电梯的原理并不复杂,基本上就是一条长长的缆绳一端固定在地球上,另一端固定在地球同步轨道的平衡物(如大型卫星或空间站)上。在引力和向心加速度的相互作用下,缆绳被绷紧,太空电梯将利用太阳能或激光能沿缆绳上下运动。

  首先,要在大洋中建造一个漂浮的平台,这个平台要位于一个暴风雨、闪电和巨浪较少的海域,还要远离飞机的航线和卫星的轨道。太空电梯必须能防雷击,否则它将容易被斩断。据设计,太空电梯将重达20吨,整个外形很像一个圆球下面系一根长达10万千米缆索来充当太空电梯上下的轨道。

  将履带轨道固定在缆绳的两端,并且依靠从地面发射的激光转换成的电能作为动力加以推动。它将建造成为管状的通道,沿轨道来回运行时,可以将航天器、各种货物和乘客带入太空。

  简言之,要先发射卷有缆索的卫星或空间站,让缆索的一端借助重物坠回地面,最终与地球上的平台相连接,同时,另一端在位于外太空的卫星或空间站上展开。地球自转时,太空电梯缆索就会产生向上的离心力,而地球的重力将缆索往下拉,这样缆索就平衡了。

  乘人的太空电梯是加压的密封舱。如要发射卫星,当卫星由太空电梯送到地球静止轨道高度时,自然就获得了沿静止轨道运行所需要的速度3.08千米/秒,而不需要另外加速就成为地球静止卫星。发射低轨道卫星时可使卫星沿太空电梯上升,到达预定高度时就离开太空电梯。这时卫星已经获得一定的切向速度,再补充一定速度就行了。如果加大补充速度,就可以使卫星脱离地球,飞向行星际空间。

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