太空電梯的工作原理
在這個藝術家的概念,電梯将能夠攜帶多達13噸貨物進入太空,由一束雷射驅動的。更多的圖檔空間探索。(來源:LIFTPORT組)
1981年4月12日,哥倫比亞号航天飛機從肯尼迪航天中心在佛羅裡達州,開始第一個太空任務,也意味着一個可重複使用的航天器夢想成真了。自那以來,美國國家航空航天局已經完成了超過100次的太空任務,但空氣任務的成本變化不大。航天飛機和不能重複使用俄羅斯飛船發射成本約10000美元每磅每公斤(22000美元)。
正在開發一種新型的空間運輸系統可以使靜止軌道(GEO)旅遊變得越來越普遍,并可以使全球經濟變化。
碳納米管複合材料制造的電梯是固定在一個海上平台,由一個小型抗衡延伸到空間,長約62000英裡(100000公裡)。然後,連接配接到電纜機械調整腳沿着電纜可以進行攀岩,和人類進入太空,貨物的成本每磅100美元至400美元(每公斤220到880美元)。
在本文中,我們将學習如何從科幻太空電梯的概念的現實生活。
太空電梯繩帶
太空電梯平衡的結束将會使碳納米管繩帶緊張狀态。(照片:LIFTPORT組)
為了更好地了解太空電梯的概念,我們把一根繩子球遊戲,繩子停泊在一個杆,另一端是一個球。通過這個比喻,繩子是碳納米管複合繩帶,極是地球,球平衡。現在,想象一下周圍的球極不斷高速旋轉,使繩子緊。這是太空電梯的大意。餘額在高速繞着地球,把繩帶、自動電梯上下。
根據LiftPort設計提出,太空電梯的高度大約是62000英裡(100000公裡)。LiftPort太空電梯及其零部件進行了設計和開發的幾家公司之一。團隊來自世界各地的2006年10月,新墨西哥州拉斯克露絲,X獎杯舉行太空升降機争奪400000美元的比賽一等獎。
電梯的核心元件是一個碳納米管複合材料電纜帶,隻有幾厘米寬,幾乎像一張紙一樣薄。在1991年發現碳納米管讓科學家們相信太空升降機可以建造。根據太空發展基金會的布拉德利愛德華茲博士說:“在過去,材料方面的挑戰太大了。但是現在我們生産的碳納米管,并建立相應的機器已經越來越先進,這些機器可以足夠材料伸出長度、伸展空間鋼繩帶。”
根據一些早期的計劃,其餘的建築材料制成的餘額将被使用。(來源:LIFTPORT組)
碳納米管的強度可能是鋼100次,塑膠的靈活性。這種力量來自其獨特的結構類似于足球。一旦科學家可以使纖維、碳納米管可以建立用于制造太空升降機電纜帶線。之前的材料可用或缺乏力量或靈活性不足,不能制成繩帶,它很容易打破。
LiftPort湯姆紐金特集團研究主管說:“他們非常高彈性模量、抗拉強度也很高,這表明,這類材料在理論上應該能夠簡化施工空間的電梯。”
電纜有兩個方法:
碳納米管——幾米或更長時間,編織繩的結構相似。到2005年,最長的納米管仍然是隻有幾厘米長。
短的納米管可以放置在聚合物基質。目前聚合物不能與碳納米管結合,這導緻了碳納米管在矩陣是開動時的緊張情緒。
如果長電纜與碳納米管可以産生,就會卷成一個卷,然後送入軌道。攜帶筒管航天器達到一定高度,如低地球軌道,它将開始松線軸、電纜一端回落至地球。同時,軸将繼續轉移到更高的高度。當春天帶來了地球的大氣層,它将被捕獲,然後落在海裡和錨定的移動平台。
帶電纜可以用作鐵路軌道的空間。而提升坦克帶着繩子爬進空間。
太空升降機有多高
如果您可以建構,太空電梯繩帶将代表一個現代世界的奇迹,并将最高的建築。2005年,世界上最高的自立式鐵塔是多倫多上方1815英尺5英寸(553.34米)的加拿大國家塔。太空升降機将超過加拿大國家塔的180720倍!
62000英裡(100000公裡)的太空電梯将遠高于航天飛機的平均海拔(115 ~ 400英裡/ 185 ~ 643公裡)。事實上,它等于到月球的距離(237674英裡/ 382500公裡)的四分之一。
把太空電梯
電梯艙将剪輯扭曲以每小時200英裡的速度攀升。(來源:LIFTPORT組)
雖然電纜帶仍然是一個概念結構,但太空電梯的所有其他元件可以使用現有的技術來建構,包括自動升降艙、地面站和雷射功率系統。電纜,當它完成後,其他元件将幾乎已經準備好啟動2018年左右。
電梯小屋
自動升降艙将使用繩帶引導進入太空。電梯動輪将夾在坦克和拉繩帶,使電梯機艙爬到頂峰的電梯。
地面基站
太空電梯的起點将赤道太平洋的移動平台,該平台将繩子固定在地上。
平衡
符合的平衡将會配備一個重量級的。太空升降機早期計劃包括捕捉小行星并使用它作為抗衡。然而,像LiftPort和科學研究所,是準備使用人工平衡。平衡,事實上,可能是電纜帶生産裝置,包括用于發射宇宙飛船的電纜,組裝。
雷射功率系統
提升坦克将在地面基站或自由電子雷射功率系統。根據科學研究所,電梯上的雷射裝置艙的砷化镓太陽能電池啟動2.4兆瓦的電力,和光伏電池能量轉換成電能,使用傳統铌磁直流電機。
一旦投入使用,提高坦克幾乎每天都可以爬太空升降機。電梯艙重量範圍從最初的5噸到20噸。20噸吊罐将能夠攜帶多達13噸有效載荷,并有900立方米的空間。電梯艙将每小時118英裡(190公裡)的速度攀岩繩帶,航母從衛星到各種各樣的商品,如太陽能電池闆,和人類。
太空電梯的維護
太空升降機電纜帶應固定在赤道太平洋移動平台。作為太空升降機幫助避免軌道碎片系統作為移動平台的一部分,可以重新定位。(來源:LIFTPORT組)
太空電梯62000英裡(100000公裡)長,很容易受到許多危險的影響,包括天氣、空間碎片和恐怖分子。随着進步空間的電梯設計方案,開發人員正在評估風險和尋求克服這些風險的方法。事實上,為了確定總有一個空間電梯可以工作,開發人員計劃建造更多的電梯。工程造價,每一個的成本遠低于前者。第一個太空升降機将作為一個平台,幫助建立更多的太空電梯。在這樣做的過程中,開發人員要確定,即使一個太空電梯問題,其他電梯也可以繼續提供有效載荷送入太空。
為了避免太空垃圾
像一個空間站和航天飛機,太空電梯需要能夠避免跟蹤對象,如碎片和衛星。地面基站将采取主動的方式給保護太空升降機不受這樣的影響對象。目前,北美航空航天防禦司令部(北美防空司令部),可以跟蹤目标超過10厘米(3.9英寸)。和保護太空升降機需要一個軌道碎片跟蹤系統,可以檢測的大小約1厘米(0.39英寸)對象。項目開發技術的其他空間。
“我們的計劃是把繩子帶固定在移動平台在海洋裡,“LiftPort湯姆紐金特說,“事實上,你可以通過移動地面站将繩子從衛星軌道。”
應對恐怖襲擊
太空電梯孤立的地位将大大減少恐怖襲擊的風險。根據LiftPort,例如,第一個地面站将赤道太平洋404英裡從任何課程或通道(650公裡)。隻有一小部分的太空升降機範圍内各種類型的攻擊,即9.3英裡(15公裡)或以下。此外,太空升降機是一種寶貴的資源在世界各地,可能是受到美國和其他國家的軍事力量的保護。
太空電梯的影響
藝術家讓太陽角的概念圖。(來源:LIFTPORT組)
太空升降機潛在全球影響力另一個偉大的成就——相比之下,美國的橫貫大陸的鐵路運輸。橫貫大陸的鐵路建于1869年在猶他州海角,連接配接東部和西部海岸在美國第一次加速美國西部的發展。穿越的從幾個月減少到幾天。它還開辟了新的市場,也帶來了新的行業。到1893年,美國有五個橫貫大陸的鐵路。
太空電梯的概念和橫貫大陸的鐵路有很多共同之處。太空升降機将建立一個永久的,從不關閉空氣連接配接。雖然它不使太空旅行更快,但它可以使空間更頻繁地旅行,并将打開一個空間發展的新時代。也許最大的驅動力為空間電梯項目,它将大大降低商品的成本進入太空。雖然低于化學推進航天飛機,但nt發射成本從10000到20000美元/磅,每磅降至約400美元。
據美國宇航局的第二階段的最終報告作者布拉德利愛德華茲(和碳的創始人兼總裁設計)介紹,目前的估計,建造太空電梯的成本為60億美元,法律和監管成本為40億美元。可以參考相比,航天飛機計劃在1971年預計将耗資52億美元,但最終,耗資195億美元,此外,每個飛行成本是5億美元,超過50次的初始估計。
太空電梯是一個很好的替代航天飛機主要交通工具,用于衛星部署、國防、空間旅行和進一步探索。最後一點,飛船可以爬上空間電梯繩帶,然後對其主要目标在太空發射,發射這種類型的燃料從地球的大氣層比要求。一些設計師還認為,電梯可以建立在其他行星,包括火星。
美國國家航空航天局愛德華茲博士做了三年的研究資助。2005年,然而,它隻研究空間的電梯公司配置設定2800萬美元。雖然他們仍然對這個項目感興趣,但現在他們更願意等待更實質性的發展。
:凱文BONSOR
财政年度:杜松子酒
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