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太空电梯?别笑 科学家一直在认真思考这个问题

时间:2019-08-13 21:59:03

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太空电梯?别笑 科学家一直在认真思考这个问题

(这一个系列已经准备了好久,不过为了让大家看到严谨的文章,我最近翻阅了一些资料,今天终于正式推出了,欢迎大家关注~)

20世纪70年代,前苏联的航天学专家、被誉为航天之父齐奥尔科夫斯基,在1895年参观埃菲尔铁塔的时候,突然萌生了一个想法:要是我们建一座足够高的电梯,是不是可以直接冲出大气层,升入太空?

这个想法,即使在现代很多人的眼里,都是有点、甚至非常荒诞不经。你咋不上天呢?套用文言文说:阁下何不乘电梯,扶摇直上九万里?

不过,既然是航天专家提出的理论,那就不一样了,人家肯定是有根据的。因此,这个想法一直到现在,仍然是科学家们思考的问题:我们是否真的可以实现坐电梯上太空?

当齐奥尔科夫斯基提出这个想法之后,除了他的同事们之外,最先响应的,就是科幻作家了。科幻作家阿瑟·克拉克在1978年出版的《天堂之泉》中,就描述过和太空电梯相关的桥段。

而我们科幻作家刘慈欣的名作《三体》中,也有过对太空电梯的描述。

所谓的太空电梯,并不是随便送到太空的某个地方。根据齐奥尔科夫斯基最初的想法,它是连接到一个空间站的。通过电梯,将各种物件直接传送到空间站,要比火箭来得方便得多,而且成本要更低。

国际宇航科学院(IAA)指出,如果太空电梯能够实现,那么人类将地球上的物品送到太空的成本将会由每公斤20000美元降到仅仅500美元,可以说降幅相当可观。

没办法,谁让我们的火箭这么“垃圾”呢。

别的不说,就以火箭本身为例,现在大部分火箭都是一次性的,完成发射任务后,箭体和发动机等各种昂贵的部件全都要报废。点火,嗖~造价几千万甚至一亿多美元的火箭就下班了,人们继续造下一枚火箭。相比之下,我国的长征三号火箭基本算是最便宜的一种了,即便如此,一枚长征三号的造价也要6000万美元!

要知道,我们的火箭所消耗的燃料中,有非常大的一部分都是用来摆脱地球引力的。别看火箭一个个直径好几米、长度好几十米,其实真正装人的空间只有6%,火箭主要结构占据了14%,剩下80%的空间全是燃料。

当然了,回收火箭是最直接的降低成本的方法,如果能重复利用火箭,那么成本将大大降低(或者美国的航天飞机,问题在于航天飞机本身造价就十几亿美元,所以得用十几二十次才能和火箭成本相抵)。但是,且不说马斯克的SpaceX 公司首次实现火箭回收的技术,那时候齐奥尔科夫斯基正好死了80年,而距离他提出太空电梯也有恰好1了。即便到了现在,世界各国依然以一次性火箭为主。毕竟火箭回收所需的设备、燃料等,都会影响到火箭本身的效率,马斯克搞的火箭回收技术,本身就不能节省成本。

不止在成本方面,太空电梯还可以极大程度上保障航天员的安全性。不论是火箭还是航天飞机,在历史上带来的太空事故都让我们触目惊心,而且至今记忆犹新,而太空电梯则比这些工具要安全得多。

此外,太空电梯还可以辅助航天器的发射。简单说,就是利用离心力。在地表的时候引力比较强,所以这个想法不太现实。但如果远离地表,而由于距离地心远而角速度不变带来的线速度增加,所以航天器的发射会更加简单。这同样意味着人类进入太空的成本可以大幅下降。

更重要的是,太空电梯是人类进入太空的一条捷径。如果这个项目成功,我们将不再受到火箭建造、发射能力等因素的限制,可以大幅提高开发太空的速度。不论是建造空间站、还是太空发电厂、做太空实验等等,都会更加方便。

科学家还告诉我们:其实我们的地球是实施太空电梯计划最不合适的天体之一,比地球大的太阳系天体都是气体星球,自然不可能建造太空电梯,而地球又是岩石行星中最大的,引力也比较强。如果能把太空电梯引用到火星、土卫六、月球等天体(当然要等到我们开发了这些星球之后)上,对于人类来说会有更好的收益。

所以,太空电梯的设想,是齐奥尔科夫斯基的大胆预想,也给后人提供了借鉴。

当然,除了科幻作家之外,也有很多的科学家仔细考虑过这个问题。他们认为,其实这个太空电梯的想法还是可行的,而且也确实有优势。

因此,在1999年,NASA的马歇尔中心发表了一篇名为《天体:太空的先进基础设施》的文章,正式决定考虑研发太空电梯。而俄罗斯方面,也一直在进行着相关的研究。到现在,越来越多的国家开始意识到太空电梯的巨大优势,开始认真考虑这件事情。

那么,太空电梯该如何实现呢?咱们下一期再介绍。

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