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上一期,咱們討論了新一代航天渠道:太空電梯。自從齊奧爾科夫斯基提出這個概念後,已經過去一百多年了,科學家終於開始認真考慮這個問題。而當他們開始考慮的時候,發現問題還真不少。

研發太空電梯,首先要考慮的問題就是:在哪裡建?太空電梯不是你想建,在哪都能建。

我們必須要保證:這個位置上的空間站,和地球是同步的,否則空間站和電梯的基座一旦有微小的位置偏差,電梯就要“折斷”了。很顯然,這個航天器必須位於和地球同步的軌道,也就是所謂的同步衛星(或者空間站),這個軌道也叫地球靜止軌道。這個位置,只能在赤道上(在其他經度上是不現實的,那樣要麼會脫離軌道,要麼就要有永久的動力推動)。

另外,即便是地球的赤道周長有40075公里,也不代表哪裡都可以。

首先,咱們得避開地震帶吧?否則地球一哆嗦,太空電梯就有斷裂的風險。

其次,咱得儘量躲著經常狂風暴雨或者雷電交加的地方吧?否則越高處力矩越大,電梯未必扛得住、整天挨雷劈更是心理陰影面積大大的。

另外,為了避免意外帶來的傷害,這個電梯也要儘量在無人區選址才可以,這就更加縮小了可供選擇的範圍。

不過好在,雖然赤道經過的區域大部分是海洋,但這個基站是可以建立在海上的,就像放大版的海上鑽井平臺一樣。如果建立在海上,就可以避免發生意外時傷及無辜,另外還有一個優勢,我們賣個關子,留到下一期再介紹。

即使選址可以定在海上,也不代表哪裡都可以。目前,相對比較受到認可的位置,是國際日期變更線(也就是180°經線,大部分位於太平洋)以東、美洲大陸以西的區域。

實際上,解決了地點問題,還只是萬里長征第一步。除此之外,還有一系列足以讓科學家絞盡腦汁的難題等著他們。

比如太空電梯的高度。

按照前面同步衛星軌道的計算方法,是距離地面35786公里的高處,這是高中物理的知識。但實際上,為了能夠平衡整個電梯,防止被甩出去,我們必須要建造得更高才行。也就是說,我們需要從地表建起高達近36000公里的電梯,連線到空間站上,然後再向上繼續建造。這個總體的高度,目前世界各國並沒有定論,但一般來說,都是在10萬公里左右,也就是地月距離的1/4(為了別把大家嚇到,我們後面暫時都按照大約36000公里的資料來介紹)。

要知道,目前人類的最高建築哈利法塔,也不過只有828米。而這個電梯,就像我們說的,有接近36公里高,是哈利法塔的四萬多倍……

第一個問題就是:我們如何建設這樣高的建築。

最起碼,如此高的建築,穩定性得有保證吧?這是個簡單的槓桿原理,越高的建築力矩越大,所以對穩定性的要求就越高。一旦有地震或者狂風來搗亂,這部太空電梯都要面臨生死的考驗。因此,僅僅是安全性,就對人類的科技就提出了極高的挑戰。

其次,我們要建這麼高的建築,也得有這麼高的裝置,還要有把材料送到這麼高的技術。而哈利法塔在把鋼筋混凝土泵到600米多一點的高處,改用純鋼筋建築,這也是人類把混凝土泵到高空的紀錄(不過,沒人說這個電梯必須是鋼筋結構,我們後面會討論)。當然,科學家目前普遍認可的建築方式,是從太空往下吊的方式建造,不過,這對人類的火箭發射頻率和數量就會提出更高的要求。

同樣的,我們介紹哈利法塔的幾個資料:佔地面積34.4公頃,也就是34.4萬平方米,合著底座每一個邊的長度都有一站地那麼遠;大樓本身造價10億美元,還不包括裡面的購物中心、人工湖、其他塔樓群的費用。由此可見,太空電梯所面臨的問題,都是非常艱鉅的問題。

實際上,關於天空電梯專案,NASA總共提出了四大要素:地球基站、纜繩、升降機和平衡錘,分別要採用哪種模式,這些都是繞不開的話題。

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