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一键升天!太空电梯了解一下

原标题:一键升天!太空电梯了解一下

原标题:日本测试“太空电梯” 太空旅行有多远?

我们的征途是星辰大海。

黑科技!日本将测试迷你太空电梯 直接到太空!

从明朝时将自己绑在火箭椅上试图上天,却不幸在火箭爆炸中献出生命的万户,到 1903 年寒冬里乘坐自制飞机在空中飞行了 12 秒 36.5 米的莱特兄弟......古往今来,人类对头顶深邃的天空从未停止过好奇与向往。

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新京报讯 搭乘电梯直通太空,听起来像是科幻小说的情节,但是日本科学家正努力将此变为现实。本月日本将进行迷你版太空电梯实验,这将是世界首个测试电梯在太空中运动的实验。日本科研团队的目标是2050年建成太空电梯,届时将乘客带到3.6万千米的高空旅行。

当然,随着苏联宇航员加加林在 1961 年 4 月 12 日首次代表人类飞向了太空,以及此后越来越多的火箭和人类踏足太空,今天的人类似乎对此也习以为常了。

用碳纳米管制作缆绳连接地面和太空

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据日媒《每日新闻》报道,日本静冈大学工学部的科研团队与日本建设公司大林组合作开发了迷你版太空电梯,将视天气情况在本月进行实验。负责研发的日本静冈大学教授能见公博表示,实验将用一段10米长的钢制缆绳,连接2颗边长为10厘米的小型立方体卫星。这2颗卫星将搭乘H2B火箭7号机从鹿儿岛县种子岛宇宙中心前往国际空间站。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。安装在卫星上的照相机将会记录,盒子如何在实际的宇宙空间中移动,以此测试太空电梯模型的可行性。静冈大学的研发团队表示,虽然是迷你版太空电梯实验,但如果能够在宇宙空间确认运行情况,将会成为实现构想的第一步。

但是对于绝大多数的普通大众来说,今天太空仍旧是个只能抬头仰望的地方,原因无二,高昂的火箭发射成本使得上天这件事只能被用于科学研究或者是成为少数富人的玩物。

参与太空电梯实验的日本建设公司大林组还在单独推进研发工作。据大林组公司网站介绍,他们构想用碳纳米管制作缆绳,6组升降电梯依靠电动机在其上运行,升降舱将建成直径为7.2米的鸡蛋状,可承载30人。电梯从地面出发,预计8天到达空间站。该公司评估这一套太空电梯系统大约需要20年的建造时间,耗价约10万亿日元。大林组的太空电梯研发组负责人石川洋二接受《朝日新闻》采访时表示:“太空电梯从理论上来说可以实现。未来,太空旅行将盛行。”

即使是目前马斯克的 SpaceX「猎鹰 9 号」(Falcon 9)因为其可回收利用的特性而能将火箭发射成本控制在平均 6200 万美元(约合 4.25 亿元人民币),这样的高价依然不是普通人能承受得起的。

太空电梯将大大节约太空运输成本

图片 4▲猎鹰 9 号海上回收

太空电梯的想法最早由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基于1895年提出,他提议在地球静止轨道上建设一个太空城堡,用一根缆绳将地面与城堡相连,以此实现太空运输。1979年英国作家阿瑟·克拉克将这个概念写入了科幻小说《天堂的喷泉》,引起了公众的广泛关注。在科幻作家刘慈欣的作品《三体》中,也有关于太空电梯的描述。其实太空电梯的基本原理就是,用一条长缆绳,其一端固定在地球上,另一端固定在地球静止轨道(距离地面约3.6万千米)上运行的航天器或者空间站上,在引力和向心加速度的相互作用下,缆绳会绷紧,一个类似于电梯的升降舱在缆绳两端上下运动。

不过据日本《每日新闻》报道,来自日本静冈大学工程学院的研究团队将在日本种子岛宇宙中心发射两颗小型卫星,并计划在两颗卫星之间长 10 米的线缆间进行测试,为之后能大幅削减人员、物资上天成本的「太空电梯」进行验证。

本世纪初,随着新材料的不断出现,太空电梯的构想不再那么遥不可及,来自美国、日本、俄罗斯等各国的科学家纷纷开始探索,因为一旦建成将大大节约太空运输成本。日本是最积极的国家之一,10年前就集结了各路专家组成“日本太空电梯协会”,对此展开研究。2013年,日本教授青木义男试制的“登山者”电梯在富士山山麓进行实验,电梯成功升到了地上1200米的高度。但由于日本法律的限制,不可进行更高海拔高度的测试。日本太空电梯协会会长大野修一认为,太空电梯将是人类探索太空资源的必要工具。

《三体》真的要来了么?

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太空电梯比火箭有何优势?

真·天梯

事实上,在 1895 年,苏联的火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基受巴黎的埃菲尔铁塔启发,便提出了可以在地球静止轨道(地球赤道上空 35786 公里,在这个轨道上的航天器绕地一周的时间与地球自转时间相同)上建设一座通天塔,并通过缆绳和地面相连。

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在过去的 100 多年中,这样的整体设计思路也没发生什么大的变化。

与船舶和海洋里的钻井平台一样,整个太空电梯装置在地面设有一个巨大的锚用于固定整个电梯的位置。而在太空里的另一端,则是一个用来提供拉力,将整个线缆绷紧的配重装置。至于在中间的,就是用来承载太空电梯上下运行的线缆了。

而在整个装置部署之后,乘客及货物可以搭乘电梯以每小时 200 公里的速度沿着线缆上天,整个行程大约为一周。

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至于这样的太空电梯建成之后的好处,自然也就是上文中提到的可以压缩运输成本。据预计,使用太空电梯在地球和太空间往返的运输成本将从目前「猎鹰 9 号」的每公斤约 7000 美元下降至约 200 美元(约合 1370 元人民币)。而更低的成本则意味着在太空里更大的想象空间。

6 月 27 日,历经 4 年,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的「隼鸟 2 号」探测器抵达了目标小行星「龙宫」附近,并将在进行 1 年多的观测和采集样本之后于 2020 年返回地球。

图片 8▲隼鸟 2 号

事实上,日本采集小行星样本的计划也只是全球各航天大国小行星采矿计划中的一部分。

去年,我国就公布了建设小行星基地的计划,并计划在 2020~2025 年间将机器人或宇航员送到小行星上,并将矿产带回地球;美国的 NASA 也计划于 2022 年发射飞行器前往「灵神星」小行星,值得一提的是,「灵神星」上的铁资源价值超过 1000 亿亿美元。

而如果太空电梯建成,它无疑将成为外星矿产与地球之间、人类与浩瀚的宇宙之间绝佳的中转站。

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不过问题来了,既然这样的太空电梯能带来这么多好处,那为何在这个概念被提出的 100 多年后的今天,它仍然还处在测试验证阶段呢?

人类现在进入外太空只能依靠火箭运输,不仅运输成本高昂,而且会对地球环境造成影响。据彭博社,目前的国际商业卫星发射中,每千克荷载的运输成本约2.5万-4万美元之间。日本建设公司大林组预估,太空电梯建成后,每千克荷载的运输成本约为200美元。

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