太空电梯能变成现实吗太空电梯原理图解

时间：2023-02-01 09:21:26来源：whycl浏览：次分享：

很多朋友在观看《流量地球2》时，都被太空电梯的场景给震撼住了。太空电梯的设定可以说非常具有想象力，这不禁让我们提出一个设想，太空电梯在未来是否会成为现实呢?

太空电梯能变成现实吗

《流浪地球》小说作者刘慈欣称，太空电梯从理论上来说没有任何悬念。但实现它最大的障碍是材料，因为太空电梯要把一根钢索从地面升到地球同步轨道3万公里的高度，目前我们强度最高的材料，大概是碳纤维，它做出的一根锁链，最多只能升到200公里，还是差了很多。

专家称，可能满足上述要求的是碳纳米管，由碳原子组成的管状结构纳米材料，这是目前已知的理论上力学强度最高和韧性最好的材料。2013年，清华大学魏飞教授团队，将生长每毫米长度碳纳米管的催化剂活性概率提高到99.5%以上后，成功制备出了单根长度超过半米，且具有完美结构的碳纳米管。目前，他们正在研制长度在千米级以上的碳纳米管。如果成功，将是一项重大突破。

太空电梯原理图解

不考虑一切外部因素，太空电梯主要由四部分构成：电梯的厢体、厢体上下运动所需的缆绳轨道、用于在地球端固定缆绳的海上基地，以及配重。不过在影片中是却存在一些不合理的设定的。

例如轿厢的形状。影片中，太空电梯采用分段式推进方式——起飞时完全依靠发动机喷射提供反推动力，像火箭发射一样上升;到了一定高度，改为磁力牵引向上，这就和普通电梯差不多了;最后阶段，实现电梯和空间站对接。而搭载人员和货物的轿厢采用方形平台状的设计，据称加速度达到了9个G，因此影片中电梯“发射”的特效画面视觉上相当壮观。

航天科普界有一句戏言：只要发动机给力，板砖也能飞上天。我们有理由怀疑《流浪地球2》的主创团队是否为了致敬这句话，居然真的把太空电梯轿厢设计成了“大号板砖”。考虑到9个G加速度的设定，轿厢在大气层内的上升速度将很快超过声速，然而板砖状而不是流线型的轿厢，在空气动力学上实在太不科学了。

还有在太空电梯被攻击断裂后，位于35786公里高度的方舟空间站很快坠落地球，并落到加蓬的地面站附近，这在物理学上是根本不可能的。

理论上，太空电梯整体结构的重量极为惊人，不会坠落的原因是，超过地球静止轨道高度的超长设计，使得电梯受到的地球引力正好等于环绕地球产生的离心力，具体来说，在35786公里高度的静止轨道以下，电梯受到的重力大于离心力，而静止轨道高度以上，电梯受到的重力小于离心力，太空电梯总体受力平衡，就能稳稳地飘在空中。

20世纪末，科学家们深入探讨了太空电梯的概念，集大成者是美国马歇尔航天中心1999年举办的太空电梯研讨会。2000年8月，马歇尔航天中心正式发布《太空电梯：新千年的先进地空基础设施》报告，对太空电梯概念和研究进行了全面总结。该报告提到，太空电梯是连接地球和太空的基础设施;太空电梯质心位于静止轨道高度，从而做到和地球自转相同的角速度，也就是和地球相对静止;太空电梯将使用电磁推进方式上行和下行轿厢，轿厢升降的能量主要由外部提供;根据速度设计的不同，低速系统以每小时数百公里的速度上行，数天后抵达静止轨道空间站，而高速系统可以达到每小时2000公里甚至更高的速度，抵达静止轨道的时间能压缩到10小时或更短。如此，就真和国际航班的时间差不多了。

太空电梯虽然在工程实施上的难度达到登天级别，但仍有大量科学家、工程师坚持不懈地投入研究，实在是因为它具有极大的发展潜力，能像高速公路和铁路一样向太空大规模运输物资。而且真正能够让运载成本实现数量级的降低。