试压泵厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
试压泵厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

太空梯的原理电工杂谈电子工程网

发布时间:2019-09-20 19:58:34 阅读: 来源:试压泵厂家

太空梯的原理 - 电工杂谈 - 电子工程网

作者:郭庆春 来源:嵌入式公社

今天看到一篇新闻,讲美国人设计出一种激光动力太空梯,成功爬升了900米。由于对太空梯的概念不很理解,但有很感兴趣,于是就做了一点研究。可惜,网上的中文资料比较欠缺。不是信息少,而是资料质量很差,看得稀里糊涂的。中文的维基百科也没有太空梯条目。阅读了一下英文条目space elevator,才大致搞清了太空梯的基本原理。看来国人做事还是比较浮躁,都是抄来抄去的,实际上作者也不一定理解太空梯是怎么回事。这里根据自己的理解试着描述一下,错误和欠缺的地方请大家修正、补充。

早在1895年,俄国科学家Konstantin Tsiolkovsky就提出了太空梯的概念,之后各国的科学家不断加以完善。具体过程就不多说了,这里简单介绍一下目前太空梯概念的原理。

太空梯主要由四个部分组成:反重力(或重力平衡)装置(counterweight)、绳索、升降梯和底座。我们通常看到的电梯其实也是由这四部分组成。常规电梯的反重力装置就是建筑物,由它来抵消升降梯的重力,使后者可以沿着绳索向上爬升。当然,对于太空梯来讲,理论上我们也可以修建一座高大的建筑物,高到可以伸向外层空间。但实际上我们无法做到,因为制约因素很多。例如,没有一种建筑材料能承受那么大的压力。

所以,更切合实际的做法就是从天空垂下一条绳索,像直升机垂下绳索拉起货物那样。在这里,直升机就是反重力装置。当然,我们无法在太空放置直升机;那里没有空气,所以也就产生不了升力。那么由什么来充当反重力装置呢?有三种选择:小行星、太空站和绳索本身。

小行星作为反重力装置其实也不太现实。因为地球不断自转,而小行星不会和地球自转同步,所以通向小行星的绳索就不好搭建。另外,因为距离遥远,所以绳索的成本也会很高。如果用太空站的话,那么它的高度应该在同步轨道以外,但速度要和地球自转同步,依靠绳索的拉力使它不至于脱离地球而去。使用绳索本身作为反重力装置的原理与此类似。绳索的另一端要伸向外层空间,它运转产生的离心力抵消本身的重力,而且有一定的冗余来承受升降梯的重力。

底座可以是移动的,比如海上平台;也可以是固定的。两者各有优缺点。最后选择哪种方式还很难说。

绳索是个大问题。目前还没有能够胜任的材料。绳索必须非常轻,而且能承受的拉力要非常大。如果采用碳素材料的话,其抗拉强度要超过100GPa。碳纳米材料的理论抗拉强度为140到177GPa之间,完全可以满足要求。因此,绳索材料问题是有希望解决的,虽然现在还不行。

剩下的问题就是升降梯的动力了。该动力无非通过三种方式提供:无线传输、有线传输和升降梯自备。美国人的激光动力太空梯属于无线动力传输方式,就是通过地面的激光器为升降梯传输能量。有线传输也是有可能的,而且也许成本会更低。因为碳纳米材料本身是导电的,也就是说,绳索本身可以作为能量传输的介质。升降梯自备能量的方式要求能量密度非常高,典型的就是核能。

如果太空梯的方式能够实现的话,向太空运送物体的成本会大幅降低。到那个时候,运载火箭就可以休息了。不过,据说我们还要耐心等待几十年时间。

2009-11-11 12:29:00 上传

下载附件 (30.42 KB)

2009-11-11 12:30:41 上传

下载附件 (36.45 KB)

装饰开工进场后要注意什么五金配件

住宅装饰装修施工合同装修工程施工合同液压元件

2010中国互联网大会今日圆满闭幕泊头