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可以利用月球的潮汐锁定和地球对月球的引力制造太空电梯吗? 第1页

  

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概念不对。延伸到地球静止轨道的月球挂绳不是太空电梯。

相关研究的论文:

Spaceline 不是近几十年设想的从地球表面延伸到太空、需要超材料才能承受自身重量的太空电梯,而是从月球上指向地球,延伸到地球静止轨道为止,从而减少缆绳内的力。它可以是整根一样粗也可以是在地月拉格朗日 L1 点处最粗、靠近地球和月球的地方逐渐变细,后者可以节约材料。根据文中的计算,这个构造并不需要碳纳米管等尚无法大规模应用的材料,现在的技术是可以做到的。计算过程在上面的论文里写得非常清楚,打开页面后可以从右上部点击查看 PDF。

Spaceline 随月球一起绕地球旋转,指向地心而并不固定指向地球表面的任何一点,靠月球的潮汐锁定状态和地球的重力牵引来避免偏离地球。论文里没有谈,该设备需要按照地月间距离的变动调整绳长。


地球质量 5.972E24 千克,平均半径 6371 千米

月球质量 7.348E22 千克,平均半径 1737 千米

地月平均距离 384400 千米,约为地球半径的 60 倍

地球静止轨道高度 42164 千米,约为地球半径的 6.6 倍

地月拉格朗日 L1 点距离地球 326000 千米,约为地球半径的 51 倍

按文中计算,从月面到达地球静止轨道的 Spaceline 的线缆横截面最粗处面积 0.1 平方厘米时,可以允许航天器对它施力 100 牛顿而没有任何危险,按材料为超高分子量聚乙烯纤维计算的线缆总质量约 40 吨,这根线缆的成本和将其发射到目标位置的费用在数十亿美元程度,可以允许 2 吨以内的物体从它指向地球的这一边朝月球表面攀爬,但只能从月球表面拉起 100 千克以内的物体,这个设计不是从月球往地球送东西的太空电梯。再向地球延伸会让它的受力状况急剧恶化,目前技术下就做这么长了。只要能用更强韧的材料就能提高它的承受力,但也会大幅度地提高成本,现在这个还算可以接受。

这个计划在理论上是可以的,工程难度有挑战性,不过都还是现代科学技术范围内的理论与操作。

但是,古尔丹,代价是什么呢?


利用 Spaceline 登月的方法是将航天器发射到地球静止轨道后靠太阳能驱动的攀爬器沿着线缆爬到月球,可以帮运载火箭节约燃料,并大大降低在太空中自由运动时的风险——肯定不会和三哥登月那样翻跟斗了。

只是要爬一光秒还多哦。

有点傻哦。

所以他们也没说这个是最大卖点,而是强调我们可以在 Spaceline 通过的地月拉格朗日 L1 点以它为基础建造比国际空间站庞大、安全、适合工作的太空基地,在那里部署科研人员、工程师、发电系统、深空发射系统、太空望远镜、引力波探测器网络、粒子加速器等。地月拉格朗日 L1 点不稳定(在那里的物体稍微靠近月球或地球后会因为受力不平衡而进一步靠近该天体),而且这样一来要送上去的东西非常多,这根缆绳就既能帮助稳定基地又能帮助从地球往基地送载荷、从基地送载荷去月球。

来自缆绳的最大 100N 的拉力可以帮助 1000 吨重的基地在偏离地月拉格朗日 L1 点 400 千米的范围内抵抗引力的不平衡并慢慢回到原位。如果没有缆绳,这需要消耗燃料修正轨道。

显然,这个基地要多少预算就不是缆绳设计者要考虑的了。但如果不建这个基地,近未来没有谁需要这根缆绳。




  

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