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如果建造一座「太空梯」,將地球表面和相對於地球靜止運動的衛星連接起來,那麼,不用火箭我們也能造訪衛星,而且修理「人造衛星」(Artificial Satellite) 或進行「太空旅遊」(Space Tourism) 也將十分方便。20 世紀 50 年代,「蘇聯」(Союз Советских Социалистических Республик, CCCP) 工程師 Yuri Tukhtaknvo 率先提出了太空梯設想,這一創意在後來的科幻小說中經常出現。

太空梯

從理論上講,「太空梯」並不神奇:只要在地球赤道附近的海面上建造一座平臺,將長達 10 萬千米的纜繩從距離赤道上空約 36000 千米的一顆地球同步衛星上降下,並錨定在平臺上;由於地球自轉,所產生的離心力恰好抵消地球的引力,這條纜繩便得到一個向外的張力並豎立起來,就像你在頭頂上甩動一根在一頭拴著小球的繩子一樣;然後,讓一個由「鐳射」(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 或磁場」(Magnetic field) 提供能量的升降器沿纜繩上下移動,運送乘客或貨物——這就是「太空梯」的構想藍圖。

「太空梯」的另一頭選擇在衛星上,目的是保持與地球自轉同步。但嚴格地講,地球不是標準的球體,而是南半球稍為鼓起的洋梨形。因此,即使衛星的運動與地球的自轉同步,從地球上看,衛星也不是靜止的。事實上,如果從赤道橫切開地球,可以看到這個截面並非標準的圓形,所以地球表面及上空各處的重力大小有差異。幾乎穩定的重力點,僅在「摩爾吉布群島」和「加拉帕戈斯群島」上空。在這兩點之外,衛星若要保持靜止的位置,就必須經常噴射氣體使其復位。所以,「太空梯」只能以這兩點上空的靜止衛星為起點,除此之外別無選擇。

為了保持重力平衡,「太空梯」應由兩部分組成:自重心起往上、下兩個方向各自伸展出的幾萬米長的索道或者管道,它們分別被形象地稱為「吊天梯」和「甩天梯」。類似地鐵列車的車輛沿這兩個天梯行駛。因為是垂直行駛,所以車與軌道之間應該有某種固定裝置。一種比較簡單的設想是,在管道四週設置類似「超導磁懸浮列車」的懸浮體。至於列車上下行進的動力,可由類似電梯的吊掛牽引裝置提供,或者直接利用「磁場」變化產生的「電磁力」。

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與地球上的公共交通工具一樣,「太空梯」的列車也將被設置成雙向對開,並在適當的高度安裝「站臺」,以便乘客和貨物上下。這些站臺實際上是固定在太空梯上的太空站。考慮到它們本身的重量及列車的載重等因素,站臺的位置必須適當,因為這關係到「太空梯」的平衡。如果失去平衡,巨大的拉扯力是很難靠「太空梯」本身的強度來抵消的。事實上,即使處於完全平衡狀態,按照計算,眼下也沒有哪怕一種能滿足「太空梯」抗拉強度的材料,這也是「太空梯」構想面臨的一大技術難題。從理論上講,在現有材料中,抗拉強度能滿足「太空梯」需要的材料唯有 20 世紀末發明的「納米碳管」(Carbon Nanotube),它的材質比鋼鐵堅硬許多倍。

只在「摩爾吉布群島」和「加拉帕戈斯群島」上空這兩點建太空梯,顯然具有很大的地域局限性。為此,前「蘇聯」的 G Poliakoff 又提出了「太空項圈」的構想:將這兩點及之外的靜止軌道上的衛星用纜繩連接起來,圍成一圈,這樣一來,這兩點以外的「太空梯」就無需花大力氣來進行軌道控制。這是今後建「太空梯」值得考慮的一個建議。

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    kason2047 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()