据《科学美国人》杂志网站报道,在西弗吉尼亚大学的物理学家Leonardo Golubovic和他的学生Steven Knudsen在不久前举行的美国物理学会会议上,推出了自己的“太空电梯”新概念。
早在2012年,日本一家叫做大林的公司就提出将建立一个碳纳米管的太空电梯。据Business Insider报道,大林公司声称公司将在2050年完成太空电梯的建造并投入使用。大林公司和其他业内专家认为这个太空电梯将会大大减少未来太空旅行和货物运输的风险和成本,目前使用航天器进行货物运输的成本是22000美元/公斤左右,如果使用太空电梯,运输成本将大幅减少,仅需200美元/公斤。
“太空电梯”的概念最先由俄罗斯太空先驱者Konstantin Tsiolkovsky在1895年提出,建造一座从地球表面延伸到地球静止轨道(35786公里)的独立塔,随后被美国斯克里普斯海洋研究所等研究机构重新定义。
尽管他们的概念设计不尽相同,但是都有一些基本元素:一根缆绳固定到近海浮动平台,并延伸到对地静止轨道,再连接到卫星或者空间站,这其间长度可达62000英里(约合99779千米)。电梯舱将被固定到缆绳上,用来运输货物或者太空观光。
其中最大的问题是缆绳的材料,由于要承受地球重力的拉伸,缆绳必须拥有异常强大的拉伸强度。现在最有希望的材料是碳纳米管,因为其不仅拥有很大的拉伸强度,而且同时也有合适的电磁特性,不过目前均还在试验阶段。
而此次由Golubovic提出的新的“太空电梯”的概念不同于以前,让以前的一根缆绳连接地球表面到对地静止轨道,变成了一个旋转环。
他们在2009年首次提出这个设计,希望解决电梯舱上升时的能量供应问题,通过旋转环,无需额外从传统发动机或是激光来的推动力,能够使得电梯舱沿着系绳上行。现在Golubovic的实验室已经有了新的更为复杂的计算机模拟,证明这样一个太空电梯不必限制于地球,甚至都不需要一个到地球表面的连接。
据《科学美国人》介绍,太空电梯如果成功,将带来大量好处:能够使用较少的能源移动更多的大型有效负荷(从而降低成本),减少对环境影响(电磁能源比火箭燃料排放的废弃物更少)。此外,美国广播公司还认为,太空电梯还可以解决世界能源问题,通过在电梯上安装太阳能发电机,无限太阳能将可以被送回地球。
同样致力于降低太空运输成本的还有特斯拉创始人埃隆·马斯克(Elon Musk),他在2002年创立SpaceX公司,意在建造可回收火箭,来降低太空旅行成本。4月15日,SpaceX公司进行了今年的第三次火箭回收实验,尽管发射成功,但是火箭回收仍然失败。埃隆·马斯克认为太空电梯很可能是自己可回收火箭的一个竞争对手,但是他对太空电梯能够成功持怀疑态度,他认为太空电梯面临的挑战可能难以克服,“如果有人能证明我错了,那就太好了。”埃隆·马斯克此前在麻省理工学院演讲时表示。
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