2024年10月15日至18日,在日本举办的一个展览会上,有一家名叫“大林组”的日本厂商公布了一项新的“太空电梯”计划,据报道这家日本公司争取在2050年实现这一宏伟构想。
目前,人类前往太空的手段通常是通过火箭运输,但火箭发射需要消耗大量的燃料,而且对于大规模运输来说效率极低,成本也非常高。
另一方面,通过线缆连接地球和太空进行运输的“太空电梯”被认为不需要消耗大量燃料,是一种低成本且运输效率高的运输方式。
特别是,自从科学家发现了强度很高、材质又很轻便的新材料—“碳纳米管”以来,太空电梯构想不再是完全的科学幻想。
需要从上到下进行建设
太空电梯的建设与普通建筑物不同,从地面开始向上建设是不可能实现的,因此科学家设想了一种特殊的方法,即通过从太空(人造卫星)向地面垂下由碳纳米管制成的线缆的方式进行建造。
人造卫星因为地球的引力和向外的离心力相平衡,可以维持一定的高度并持续环绕地球运行。如果处于高度36000公里的轨道上,卫星公转速度与地球的自转速度相同,那么如果把卫星放置在赤道上,从地面上看它似乎是静止的。
此外,从静止卫星向地面垂下线缆时,由于垂下的线缆部分会受到地球更强的重力,如果就这样放置不管,卫星的轨道高度就会不断降低,最终导致坠落。因此科学家设想通过在对面(太空侧)也延伸出线缆的方式来保持平衡,这样就可以让卫星在保持相同高度的同时进行建设。
最终,当从卫星上垂下的线缆到达地面,对面(太空侧)作为配重放置的线缆也到达96000公里的太空高度时,太空电梯的建设就完成了。
日本这家公司计划建设的这款太空电梯的总长度为96000公里,除了作为地球上的起点“地球港”和静止轨道上的“静止轨道站”等外,还可以根据不同的高度设置用于各种用途的“综合宇宙基地”。
例如,设置与火星重力相同的火星重力中心、与月球重力相同的月球重力中心,研究人员可以利用各自的重力环境进行实验和研究。
此外,在比地球静止轨道更高的地方,可以利用电梯的旋转速度发射宇宙飞船或人造卫星,这比从地球使用火箭进行运输的成本更低。
【在太空电梯的不同高度可以设置的站点用途示例】
在太空电梯的3900公里处:设置火星重力中心模拟火星重力
8900公里处:设置月球重力中心
23750公里处:设置低轨道卫星入轨中心(可以直接将人造卫星投入近地点为300公里的地球低轨道)
36000公里处:静止轨道(GEO)站(可将人造卫星直接投入地球静止轨道)
57000公里处:火星联络站(可从这里启航前往火星)
96000公里处:电梯顶点(可在这里发射前往太阳系深处的探测器)
据大林组称,这款太空电梯建设工期预计为25年,如果从2025年开始建设地球港,预计2050年就可以完成,但由于建设地点的选择需要时间,实际上可能需要更长的时间。
日本企业“大林组”正在挑战充满人类希望的未来太空电梯构想,全世界都在关注其未来的发展。
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