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2021-02-15 13:43
建造太空電梯的難度有哪些?
10
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1 # 使用者7415111395883
太空電梯的材料要求非常高,現在並沒有合適的材料。
太空電梯基本的想法是從太空垂下來的“繩子”,透過合適的配重讓整個電梯的重心在對應的星球的同步軌道上,比如在地球上建造的話,需要讓電梯的重心處在地面之上大約三萬六千千米的地方。這樣繩子是在引力的作用下垂下來的,所以繩子上受到的力就是引力,在引力作用下運動。然而地球是旋轉的,我們站在地面上看太空電梯的行為其實十一個非慣性系,這個可能會有潛在的問題,下面會提到。技術上主要有幾個問題: 材料強度 弦振動 載人或載物艙的運動 這裡面材料強度的問題是最大的問題了。我們電梯的繩子是在引力作用下運動的,如果僅僅要求繩子不會在自身重力作用下斷掉,那麼我們用最最佳化的方法來建造繩子,也就是下面細上面粗,因為上面的繩子需要承擔下面所有繩子自身的重量,這樣的話,我們假定要求承載100噸,那麼所需要的響應的材料的質量: 鋼材:大於整個宇宙的質量;(因為鋼材在1G的重力下面會被自身拉斷,如果是上下均勻的鋼材,1G重力下最長只能11.3km,而即便是這種上粗下細的設計,地面上1cm,到了上端也有cm 才能保證不被自己拉斷,這個計算現在顯然已經不正確了,因為現在鋼材自身的引力已經太大了,不能只考慮地球引力,不過可以看看這個硬算的結果,體味一下。) 凱夫拉縴維:月球質量的 1%; 碳奈米管:十四萬噸;(按照碳奈米管的最理想情況來計算) 這樣看起來我們用碳奈米管來建造就好了啊,因為看起來這個像是可以實現的。可是可是,這只是按照碳奈米管的理想情況來計算的,我們現在還不能製造特別長的碳奈米管,更別說是製造多少千米的碳奈米管了。所以材料問題,現在是沒法解決的。
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太空電梯基本的想法是從太空垂下來的“繩子”,透過合適的配重讓整個電梯的重心在對應的星球的同步軌道上,比如在地球上建造的話,需要讓電梯的重心處在地面之上大約三萬六千千米的地方。這樣繩子是在引力的作用下垂下來的,所以繩子上受到的力就是引力,在引力作用下運動。然而地球是旋轉的,我們站在地面上看太空電梯的行為其實十一個非慣性系,這個可能會有潛在的問題,下面會提到。技術上主要有幾個問題: 材料強度 弦振動 載人或載物艙的運動 這裡面材料強度的問題是最大的問題了。我們電梯的繩子是在引力作用下運動的,如果僅僅要求繩子不會在自身重力作用下斷掉,那麼我們用最最佳化的方法來建造繩子,也就是下面細上面粗,因為上面的繩子需要承擔下面所有繩子自身的重量,這樣的話,我們假定要求承載100噸,那麼所需要的響應的材料的質量: 鋼材:大於整個宇宙的質量;(因為鋼材在1G的重力下面會被自身拉斷,如果是上下均勻的鋼材,1G重力下最長只能11.3km,而即便是這種上粗下細的設計,地面上1cm,到了上端也有cm 才能保證不被自己拉斷,這個計算現在顯然已經不正確了,因為現在鋼材自身的引力已經太大了,不能只考慮地球引力,不過可以看看這個硬算的結果,體味一下。) 凱夫拉縴維:月球質量的 1%; 碳奈米管:十四萬噸;(按照碳奈米管的最理想情況來計算) 這樣看起來我們用碳奈米管來建造就好了啊,因為看起來這個像是可以實現的。可是可是,這只是按照碳奈米管的理想情況來計算的,我們現在還不能製造特別長的碳奈米管,更別說是製造多少千米的碳奈米管了。所以材料問題,現在是沒法解決的。