长度96000公里!日本公司研发太空电梯,目标2050年,能实现吗?

姿势分子knowledge 2024-06-09 07:22:17

日本人在航天领域真是“不干正事”。除了立方卫星,就是木头造卫星,唯一成功的月球着陆器还侧翻了。最近,他们又开始研究新项目了:用电梯把人送上太空。

什么是太空电梯?

这事乍听之下有点离谱,但你要是还记得《流浪地球2》的话,就应该还记得,电影里也有这样的桥段。你以为科幻作品是大胆想象,放飞自我,其实还真是科学家们早就构思过的课题。

太空电梯的概念,早在一百多年前,就由火箭之父齐奥尔科夫斯基提出了。但是直到今天,还没有人能够实现这项技术,因为这种技术真的太难了。而且还不是掏不起钱,而是没那个技术——连材料都没有。

要想利用电梯把人送上太空,就得保证电梯的另一侧目的地不能乱动,否则和出口稍微偏差一点,人就白上去了。唯一能够满足这个条件的,就是地球同步轨道,也就是赤道上空约36000公里处。

换句话说,这部电梯要修3.6万公里那么高。

这么高的电梯,先别说会不会倾倒,它连材料的关都过不去。

用什么材料?

按照大家的常识,钢肯定是首选。但遗憾的是,一根3.6万公里的钢条,只要立起来,就会扯断。这就好像你用塑料袋提物品,装得物品太重,袋子就会扯断。钢材也是一样的,如果太长的话,下面的钢材太重,就会把上面扯断。

所以,太空电梯的建筑材料一定要满足两个条件:硬得出奇,轻得离谱。

有这种材料吗?有,那就是碳纳米管。

可是,碳纳米管的制备非常困难,目前最长的碳纳米管,是我国清华大学的科研团队制备出来的,也才只有差不多0.5米,离3.6万公里还差3.6万公里。

人类在第一步就卡住了。

2050年实现太空电梯?

在困难面前,日本人提出了豪言壮语,他们要建造人类历史上第一部太空电梯。2012年,日本的大林组公司宣布,他们将开展太空电梯项目的研究,预计从2025年正式启动,投资1000亿美元,在2050年完成人类的这项壮举,并将其命名为东京天空之树。

6年后,该国发射了两颗超小立方卫星。这两颗卫星在太空中要通过钢索连接,钢索上有一个小容器,作为微型版的太空电梯,通过电机的动力实现移动传送货物。可以说,这是人类历史上第一次用实际行动测试太空电梯技术,看来他们确实不是随便说说。

眼看着距离预计的“开工日期”还有一年的时间,国外的媒体采访了该公司未来技术创造部门的Yoji Ishikawa,了解他们的计划。12年前,为该公司撰写太空电梯项目报告的,正是这个人。果然,Ishikawa坦诚道:他们在明年动工的概率并不高,因为目前还处在研发、蓝图、寻求合作伙伴和推广的阶段。

就像我们刚才说的,碳纳米管的问题不解决,就别想着太空电梯能动工了。而且,3.6万公里的数字还是客气的,因为根据该公司的计划,太空电梯的高度将达到9.6万公里——额外延伸出去的6万公里是为了保持平衡。

除了材料之外,太空电梯还有很多问题需要解决。比如:这么长的电梯缆绳,会不会很容易在张力的作用下绷断?如果遇上雷电天气,乃至遇上了龙卷风、台风、飓风之类的自然灾害,怎么防止太空电梯被破坏?说得更远点,几万公里的太空如果有太空垃圾朝着电梯飞来,该怎么避障?

因此,很多科学家都认为,目前的人类是不可能实现太空电梯的。不过,一旦技术成熟,相信人类会马上就投入到太空电梯的建设中来,因为这种设备的优势实在太巨大了。

太空电梯的优势

首先,太空电梯可以大幅降低人类上太空的成本。以美国宇航局载人登月的Artemis计划为例,仅仅目前预估的4次任务,耗资就达到了41亿美元,相当于每次都超过10亿美元。按照美国宇航局一贯放鸽子的作风,一旦任务延后,随着经济的通胀,成本还要节节攀升。

目前世界上最便宜的火箭,就是马斯克Space X公司的猎鹰9号火箭了。根据目前的数据,该火箭每送1磅的货物上太空,也要耗资1227美元。

但根据以往科学家的估算,如果能够利用太空电梯运送货物,这个数字将可以降到227美元。而Ishikawa的报告更加惊人,他认为他们的太空电梯可以把成本降到每磅57美元!

这可真是为家人谋福利,把价格彻底打下来了。下次直播别卖火箭,直接卖太空电梯吧。

除了节省燃料之外,太空电梯还有许多的好处。如果利用太空电梯发射航天器,那么航行的时间将会大大缩短。现在我们的探测器去一趟火星要6~8个月,如果有太空电梯,这个时间最短可以缩短到40天!

另外,太空电梯也比火箭更加安全,并且动力来自电能,电能又来自太阳能或者微波,更加环保。根据Ishikawa的设想,太空电梯的升降机可以通过电磁作用,达到每小时124英里(200公里)的速度上升。虽然慢了点,但这样的速度产生的振动比较小,可以延长使用寿命。

话说回来,他们必须要先把太空电梯建造起来,才能考虑寿命的问题。Ishikawa也承认,目前他们面临的问题,绝不是一家公司能解决的,这也是他们寻求合作的原因。

他也知道2050年实现太空电梯有很大的难度,但他们依然以此为目标,作为对自己的鞭策。他们相信,没准哪一天一次技术突破,就能让这个理想早日实现了。

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评论列表
  • 2024-06-09 22:59

    我夜观天象,日本岛2025年就会沉没!