虽然建造太空电梯的设想已出现了近百年,它的原理也很简单,但是却一直没有真的实现,建造的关键就在缆线身上。
建造的难题
建造长达数万千米的太空电梯缆线所用的材料必须非常轻盈、非常结实,材料成本也很便宜才行。人类技术发展至今日,能达到如此标准的材料屈指可数,最有希望的材料是碳纳米管。按照现在的技术,我们可能需要700万千克的碳纳米管来制造电梯缆线。
然而还是有两个问题:一是现在的技术无法制造出那么多的碳纳米管电缆;二是材料还不够轻。而且,缆线材料还需要面对宇宙辐射、大气腐蚀、太空垃圾等,这些都是在建造太空电梯时需要解决的问题。
另外,研究人员还需解决电梯升降的动力问题。我们无法用电提供升降舱所需的能量,因为长度的关系,整个导线电阻巨大。对此,有人提出了用激光发射助推的方法。在升降舱的底部安装太阳能板,然后在地面上用激光照射它,用激光提供能量,但是电梯升的越高,抵达的光线就越少。与此同时,太阳的光线会随着高度增加越来越强,所以,在升降舱添加一些朝上的太阳能板会更有优势。
微型电梯探路
2007年,日本设立了“太空电梯协会”,同时展开对太空电梯的研究。按照他们的设计,太空电梯的缆线长度约9.6万千米。相当于地球到月球距离的四分之一。为了达到最终的目标,研究人员开始进行阶段性的试验。
2018年9月22日,随着一声巨响,H-IIB型运载火箭(日本大型运载火箭)从地面升空,开始了为期5天的国际空间站之旅。该火箭携带了两颗边长为10厘米的小型立方体卫星,两颗卫星间通过一根10米长的钢缆连接。在缆绳上,研究人员将尝试利用电机驱动一个模拟电梯升降舱的盒子,使其在缆绳上来回移动。
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