太空電梯

2025-07-04 20:24:54 世界杯瑞典 1721

種類

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靜止型的概念圖

靜止型

以平衡锤的方式,以離心力抵消總體重量,但平衡锤必需放置於同步轨道之上。

落下的力量依重力與高度:

g

=

G

M

/

r

2

{\displaystyle g=-G\cdot M/r^{2}}

由於地球的自轉向上的離心力隨高度的增加:

a

=

ω

2

r

{\displaystyle a=\omega ^{2}\cdot r}

因此相反方向兩者的力量總合為:

g

=

G

M

/

r

2

+

ω

2

r

{\displaystyle g=-G\cdot M/r^{2}+\omega ^{2}\cdot r}

其中

g是落下的力量(m s−2),

a是離心力(m s−2),

G是引力常數(m3 s−2 kg−1)

M是地球質量(公斤)

r是從該點到地球中心的距離(公尺)

ω是地球的轉動速度(弧度/秒)

導出公式:

r

1

=

(

G

M

/

ω

2

)

1

/

3

{\displaystyle r_{1}=(G\cdot M/\omega ^{2})^{1/3}}

因此計算出同步轨道在離地心高度約35,786 km處。

高速移動型

又稱「極音速天鉤(英语:Skyhook (structure))」,這是美國航太工程師罗伯特·祖布林(英语:Robert Zubrin)於1993年發表的,低設置高度,結構體下端在離地高度約100公里處,持續以10-15馬赫高速飛行以維持高度。相較於靜止型需要先運送一定質量的平衡锤到太空,高速移動型具有更低的建造成本。

組件

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这个方案旨在建造一部称作空间电梯的运输工具。空间电梯由几个部分组成:

平衡锤:平衡锤是一个比较重的物体,放置于同步轨道上方。

缆绳:缆绳是一条十分长且结实的绳子,上粗下细,用于连接地面与平衡锤。

货舱:货舱用于装载货物,它可以顺着缆绳在空间和近地端基地之间上下移动。

近地端基地:由於受到氣候的影響,不便設置於對流層以下,不然會受到颱風或下雨影響到設備的下墜力量。

材料

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奈米碳管是可行的材料之一

对于建造在地球上的空间电梯,平衡锤需要位于距离地面約3.6万公里上空,使用3.6万公里长的缆绳与地面连接。

这种缆绳必须十分结实,起初被亞瑟·查理斯·克拉克,於其小說《天堂之泉(英语:The Fountains of Paradise)》中建議由單晶材料建造,但其不宜在地球重力下大量生產,但後來發明的碳纳米管也可以胜任。包括平衡锤和缆绳的质心位于地球同步轨道的高度,同时为了保证整个装置固定,地面基站通常建造在赤道附近,同时应该尽量选择商业飞行较少的区域,以避免飞机与缆绳或货舱相撞,同时缆绳和货舱还必须能够抵御来自风和闪电的袭击。

对于建造在月球上的空间电梯,要求相比地球要低,因为月球重力较小,且没有大气因素影响,自转速度较慢,且为同步自转。这种条件下,平衡锤可以建造在月球和地球的引力中点,即月球的拉格朗日點上。

類似或配套設計

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空间电梯並不是唯一非火箭航天发射方案,其他的方案可以和空间电梯組成一個完整的登天系統。

軌道大炮(如質量投射器)

登天塔即上文中一個從地球直伸到數十至數百公里高的台,可以在大氣外直接發射航天器。

軌道環(宇宙騎士BLADE登場)與太空電梯同級大小,在低軌道上包圍地球圓周上空發射航天器的另類結構。

发射环類似軌道環但不需要包圍地球圓周的較小型設計,

軌道天鉤即小型化的高速移動型太空電梯。

太空纜索

是,也是造句
我国有多少种“甜瓜”?哪个品种好吃?今天全读懂,来,涨知识了