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太空电梯建造难度大 排除摇摆是个难题(图)

2014-9-16 16:36| 发布者: 编辑| 查看: 113| 评论: 0

摘要: 据新科学家杂志报道,如果从地球向太空延伸的太空电梯建造成功,这将大幅削减太空旅行的费用成本。但是近期最新一项富有争议的研究表...

 

 

据新科学家杂志报道,如果从地球向太空延伸的太空电梯建造成功,这将大幅削减太空旅行的费用成本。但是近期最新一项富有争议的研究表明,建造和维护太空电梯要比之前面临着更大的挑战,其原因是太空电梯必须在内部建造推进器,以稳定太空电梯致命的摇摆振动。
起初太空电梯的设计理论十分简单,从地球赤道附近配置延伸至太空的绳索,随着地球的自转地心引力将太空电梯的绳索逐渐拉紧。基于电梯原理新型太空交通工具通过绳索发送至太空,太空电梯由地面的激光或其他能源提供驱动力。太空电梯将大幅削减昂贵的火箭发射成本,使人类抵达太空变得更经济便捷。
太空电梯处于摇摆振动
但是这一计划已停滞了近十年,其中的一个原因是太空电梯所用的绳索必须足够结实,但当前的技术却无法生产这样的绳索。纳米管有可能胜任该任务,但是其长度必须非常长,而且不能采用像现今一些容易被探测到的材料。目前,一项最新研究使得该计划变得更加令人灰心沮丧,捷克天文学协会科学院的卢伯斯?佩雷克说,“如果建造一个太空电梯,必须安装一个推进器以避免潜在且十分危险的摇摆振动。这将增加了建造的难度和电梯建造和维护成本。”
之前的研究显示,当太阳风向太空电梯施加压力时,来自月球和太阳的重力作用将使绳索变得摇摆不定。这将有可能使太空电梯摇摆造成太空交通障碍,比如:太空电梯可能会碰撞上人造卫星或者太空垃圾残骸,这样的碰撞将导致绳索断裂或太空电梯失事。
活动的锚
之前人们认为通常地面上配置一个可活动的锚可以排除绳索的摇摆作用力,锚有计划地摆动可以抵消绳索的摇摆。但是佩雷克在接受《新科学家》记者采访时说,“该作用并不明显,之前提议对被动摇摆的绳索进行控制的地面锚并不能消除绳索摇摆。”
曾经深入研究太空电梯方案的美国新墨西哥州采矿工艺协会的安德斯?乔根森认同太空电梯存在稳定性问题,但他指出目前没有提供一个定量分析报告,尚不确信推进器是否需要绳索的稳定性。
虽然乔根森承认电梯的摇摆不可能完全消除,但地球磁场可以自然地削弱太空电梯的任何摇摆振动。同时,他指出目前并不能排除活动锚可以控制绳索摇摆的可能性。
面临严峻挑战
乔根森称,如果制造推进器需要绳索,太空电梯将面临着严峻的挑战。悬挂在绳索上的太空电梯每隔一定时间会面临维护、燃料补给以及后勤保障等问题。
2003年详细研究太空电梯概念的美国宇航局研究员布拉德利?爱德华兹称,之前的研究暗示着太阳和月球将是导致轻微摇摆的惟一因素。同时他警告推进器连接在绳索上是复杂的操作,相应的硬件要求较高。

据新科学家杂志报道,如果从地球向太空延伸的太空电梯建造成功,这将大幅削减太空旅行的费用成本。但是近期最新一项富有争议的研究表明,建造和维护太空电梯要比之前面临着更大的挑战,其原因是太空电梯必须在内部建造推进器,以稳定太空电梯致命的摇摆振动。

起初太空电梯的设计理论十分简单,从地球赤道附近配置延伸至太空的绳索,随着地球的自转地心引力将太空电梯的绳索逐渐拉紧。基于电梯原理新型太空交通工具通过绳索发送至太空,太空电梯由地面的激光或其他能源提供驱动力。太空电梯将大幅削减昂贵的火箭发射成本,使人类抵达太空变得更经济便捷。

太空电梯处于摇摆振动

但是这一计划已停滞了近十年,其中的一个原因是太空电梯所用的绳索必须足够结实,但当前的技术却无法生产这样的绳索。纳米管有可能胜任该任务,但是其长度必须非常长,而且不能采用像现今一些容易被探测到的材料。目前,一项最新研究使得该计划变得更加令人灰心沮丧,捷克天文学协会科学院的卢伯斯?佩雷克说,“如果建造一个太空电梯,必须安装一个推进器以避免潜在且十分危险的摇摆振动。这将增加了建造的难度和电梯建造和维护成本。”

之前的研究显示,当太阳风向太空电梯施加压力时,来自月球和太阳的重力作用将使绳索变得摇摆不定。这将有可能使太空电梯摇摆造成太空交通障碍,比如:太空电梯可能会碰撞上人造卫星或者太空垃圾残骸,这样的碰撞将导致绳索断裂或太空电梯失事。

活动的锚

之前人们认为通常地面上配置一个可活动的锚可以排除绳索的摇摆作用力,锚有计划地摆动可以抵消绳索的摇摆。但是佩雷克在接受《新科学家》记者采访时说,“该作用并不明显,之前提议对被动摇摆的绳索进行控制的地面锚并不能消除绳索摇摆。”

曾经深入研究太空电梯方案的美国新墨西哥州采矿工艺协会的安德斯?乔根森认同太空电梯存在稳定性问题,但他指出目前没有提供一个定量分析报告,尚不确信推进器是否需要绳索的稳定性。
虽然乔根森承认电梯的摇摆不可能完全消除,但地球磁场可以自然地削弱太空电梯的任何摇摆振动。同时,他指出目前并不能排除活动锚可以控制绳索摇摆的可能性。

面临严峻挑战

乔根森称,如果制造推进器需要绳索,太空电梯将面临着严峻的挑战。悬挂在绳索上的太空电梯每隔一定时间会面临维护、燃料补给以及后勤保障等问题。

2003年详细研究太空电梯概念的美国宇航局研究员布拉德利?爱德华兹称,之前的研究暗示着太阳和月球将是导致轻微摇摆的惟一因素。同时他警告推进器连接在绳索上是复杂的操作,相应的硬件要求较高。

 

 


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