太空电梯 太空电梯在未来是否可以实现 它又是如何工作的

为了实现可重复使用航天器的梦想，哥伦比亚号航天飞机于1981年4月12日从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空，开始了它的首次太空任务。此后，NASA发射了100多次任务，但太空次任务的价格没有太大变化。无论是航天飞机还是不可重复使用的俄罗斯航天器，发射成本约为每磅1万美元。

太空电梯带

电梯末端的配重将保持碳纳米管带绷紧。

为了更好地理解“Tai 空电梯”的概念，请想象一个绳球游戏，其中一根绳子的一端连接到杆上，另一端连接到球上。在这个比喻中，绳子是碳纳米管复合带，杆是地球，球是配重。现在让我们假设球绕着杆旋转，并且它旋转得非常快，所以它可以保持绳子拉紧。这是泰空电梯的总体思路。配重绕地球旋转，以保持电缆平直，并允许自动提升装置在电梯皮带上上下滑动。

根据LiftPort提出的设计，电梯的高度约为6.2万英里。LiftPort是为Tai 空电梯或电梯部件制定计划的几家公司之一。2006年10月，来自世界各地的队伍争夺在新墨西哥州拉斯克鲁塞斯举行的X Trophy Tai 空电梯大赛一等奖——40万美元。

Tai 空电梯的核心是碳纳米管复合碳带，只有几厘米宽，几乎和一张纸一样薄。1991年碳纳米管的发现让科学家们相信它们可以用来建造电梯。太空沃德基金会的布拉德利·爱德华兹博士认为，“在过去，物质挑战太大了。但是现在，我们在制造碳纳米管和制造机器方面的进展越来越先进。这些机器可以生产大量所需的材料，也就是说，一根电缆将延伸到空的空间。

根据一些早期的计划，剩余的建筑材料将被用作配重。

碳纳米管的强度是钢的100倍，柔韧性是塑料的100倍。碳纳米管之所以具有如此高的强度，是因为其独特的足球状结构。一旦科学家能够用碳纳米管制造纤维，他们就有可能制造电梯电缆。以前可用的材料要么太软，要么太硬，电缆容易腐烂。电梯港集团研究总监汤姆·纽金特表示:“它们具有高弹性模量和高抗拉强度，所有这些都从理论上表明，这种材料应该会使制造电梯变得相对容易。”

绳索有两种制造方法:

几米长或更长的长碳纳米管被编织成绳状结构。截至2005年，最长的碳纳米管仍然只有几厘米长。

较短的纳米管可以放在聚合物基质中。目前的聚合物不能很好地与碳纳米管结合，这导致基质在张力下被拉离纳米管。

一旦长碳纳米管形成，它将被缠绕成线轴，然后发射到轨道上。当携带线轴的航天器到达一定高度时，它将开始缠绕，从而将电缆降低回地球。同时，线轴将继续移动到更高的高度。当电缆下降到地球大气层时，它将被捕获，然后下降并固定在海洋中的移动平台上。

电缆将作为一种铁路进入泰空的轨道。然后，将使用机械升降机将电缆提升至空。

什么样的电梯太空合格

如果泰空电梯建成，它将是历史上最高的建筑，也是现代世界的奇迹。到2005年，世界上最高的独立式塔楼是加拿大多伦多的加拿大国家电视塔，高度为1815英尺5英寸，Tai 空电梯比它高180.720倍。6200英里长的Tai 空电梯将上升到远高于航天飞机平均轨道的高度。

。事实上，这相当于地球和月球之间距离的近四分之一，月球距离地面237674英里。

乘泰空号电梯到顶层

电梯两端的攀登者将以大约每小时200英里的速度卷起绳索。

虽然功能区仍然是一个概念性的组件，但摄影礼遇集团可以使用已知的技术来构建电梯的所有其他组件，包括机器升降机、锚定站和动力梁系统。当功能区完成后，其他组件将准备在2018年左右推出。

电梯

机器升降机将使用缆绳将其提升到空中。电梯上的牵引踏板可以将其夹在缆绳上，拉动缆绳，使电梯上升。

锚地

Tai 空电梯的起点是赤道太平洋的移动平台，将电缆固定在地球上。

平衡力

在功能区的顶部，会有一个很重的配重。Tai 空电梯的早期计划包括捕获一颗小行星并将其用作配重。然而，像LiftPort和科学研究所这样的最新计划包括使用人工配重。实际上，配重可以通过用于建造电缆的设备来组装，包括用于发射电缆的航天器。

动力梁

电梯将由位于锚泊站上或附近的自由电子激光系统供电。根据印度空间研究中心的说法，激光束向光伏电池发射2.4兆瓦的能量，光伏电池可能由附着在电梯上的砷化镓制成，然后将其转换成电能，供传统的铌磁体DC电机使用。

一旦投入使用，电梯几乎每天都能升到Tai 空。电梯的尺寸从5吨到20吨不等。这台20吨重的起重机将能够承载多达13吨的有效载荷，并且具有900立方米的空空间。电梯将运载从卫星到太阳能电池板的货物，最终人类将以大约每小时118英里的速度上升到功能区。

Tai 空电梯维护

Tai 空电梯的电缆将固定在赤道太平洋的移动平台上。移动平台可以作为系统的一部分重新定位，以帮助电梯避免轨道碎片。照片由Liftport集团提供。在62，000英里的长度上，Tai 空电梯将容易受到许多危险的影响，包括天气、Tai 空碎片和恐怖分子。随着泰空电梯设计方案的制定，开发商正在考虑这些风险以及克服这些风险的方法。事实上，为了确保始终有一部工作电梯，开发商计划建造几部电梯。每一个都会比上一个便宜。

首台Tai 空电梯将作为平台，并在此基础上建设更多的Tai 空电梯。通过这样做，开发者可以确保即使一个电梯遇到问题，其他电梯也可以继续向电梯发送有效载荷。避免空之间的碎片。就像空空间站或航天飞机一样，电梯也空需要有避开轨道物体的能力。锚定平台将采取主动避让措施，以保护空之间的电梯免受此类物体的影响。目前，北美防务空联合司令部追踪大于10厘米的物体。保护空之间的电梯将需要一个轨道碎片跟踪系统，该系统可以探测大约1厘米大小的物体。

这项技术目前正在为其他空项目开发。Liftport的汤姆·纽金特说:“我们的计划是将丝带固定在海洋中的移动平台上。事实上，你可以移动你的锚，拉出卫星的电缆。“战胜袭击太空电梯的孤立位置将是降低恐怖袭击风险的最大因素。例如，根据Liftport公司的说法，第一个锚定点将位于赤道太平洋，距离任何海上航线空或海上航线404英里。只有少数电梯会受到任何可能的攻击，任何9.3英里或更短的攻击。

更多的电梯将成为宝贵的全球资源，并可能受到美国和其他外国军事力量的保护。空电梯冲击艺术家对太阳景观的定义。照片由Liftport集团提供。将电梯对世界的潜在影响与另一项伟大的交通成就——美国横贯大陆铁路相比较。这条横贯大陆的铁路于1869年修建在犹他州的海角，首次连接了美国的东西海岸，加快了美国西部的移民速度。跨境旅行从几个月减少到几天。也开拓了新的市场，催生了全新的产业。到1893年，美国有五条横贯大陆的铁路。

Too 空电梯与横贯大陆铁路有很多相似之处。Tai 空电梯将在大地和Tai 空之间建立一个永久的连接，这个连接永远不会关闭。虽然不会让泰空之旅更快，但会让泰空之旅更频繁，开启泰空发展新时代。或许驱动Tai 空电梯想法的最大因素是，它将大大降低向Tai 空送货的成本。虽然速度比化学推进航天飞机慢，但升降机将发射成本从每磅1万至2万美元降低到每磅约400美元。目前，估计建造Tai 空电梯的费用为60亿美元，法律和监管费用为40亿美元。Tai 空电梯，NIAC二期最终报告。布拉德利·卡尔·爱德华兹博士，总裁兼创始人)。

1971年，航天飞机项目的成本估计为52亿美元，但最终花费了195亿美元。此外，每次航天飞机飞行的成本为5亿美元，比最初的估计高出50多倍。Tai 空电梯可以代替航天飞机作为卫星部署、国防旅游和进一步探索的主要空运载工具。对于后一点，航天器将爬上电梯带，然后发射一次到其在Tai 空的主要目标。这种类型的发射比通常冲出地球大气层所需的燃料更少。也有设计师认为，Tai 空电梯可以建在其他星球上。包括火星。美国宇航局资助爱德华兹博士的研究三年。然而，在2005年，它只向研究电梯的公司提供了2800万美元。虽然对这个项目还是感兴趣，但现在更愿意坐下来等待更具体的进展。作者凯文·邦索

作者:KEVIN BONSOR

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