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劍橋、哥大研究生欲造32萬公里登月電梯 只需10億美元

時間:2019-09-15 19:52:47
  • 來源:博客園
  • 作者:新智元
  • 編輯:豆角

由于登月飛船的發(fā)射要靠成本高昂的火箭,登月一直是一件極度燒錢的事?,F(xiàn)在,哈佛和哥倫比亞大學(xué)的幾位研究生好好算了一下,結(jié)果發(fā)現(xiàn),“太空電梯”在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是劃算的,這部新型電梯實(shí)際上就是一條長達(dá) 32 萬公里的電纜!

劍橋、哥大研究生欲造32萬公里登月電梯 只需10億美元

自 60 多年前的太空黎明到來之后,人類目前只有一種方法可以登上月球:火箭。但是現(xiàn)在,兩位研究生表示,我們現(xiàn)在應(yīng)該能夠通過一種高科技電梯,在地球和月球之間運(yùn)送人類和貨物。

太空電梯的想法并不新鮮。自 1895 以來,航天夢想家一直在談?wù)撨@個話題,人們提出了所謂的“經(jīng)典太空電梯”的概念性目標(biāo),可以作為人們往返月球的交通工具。但由于高昂的成本和技術(shù)上的限制,“太空電梯”的概念始終只存在于想象和文學(xué)作品中。

在今年 8 月 25 日 arXiv 上發(fā)表的一項(xiàng)研究中,兩位論文作者聲稱,“太空電梯”在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具備可行性,只需大約 10 億美元成本,并開始打造這樣一部“月球太空電梯”。這個概念最初于 1977 年杰羅姆·皮爾森在一次會議上正式提出。

本研究的共同作者之一,劍橋大學(xué)天文學(xué)研究生 Penoyre 表示:“這個太空電梯的價格之便宜讓我大吃一驚,只要一個有點(diǎn)想法和熱情的億萬富翁就有能力建造實(shí)現(xiàn)?!?

拉一條 32 萬公里長的電纜,通往月球

這篇論文的兩位共同作者 Penoyre 和 Sandford 都是哥倫比亞大學(xué)天文學(xué)研究生,他們將這個月球空間電梯稱為 Spaceline。其中心環(huán)節(jié)是一條長達(dá) 20 萬英里(32 萬公里)的線纜,一頭固定在月球上,另一頭指向地球上方,可能位于距離地球 27000 英里的軌道上。(由于月球的相對運(yùn)動,線纜無法固定在地球表面。)

最簡單版的 Spaceline 線纜可能或不會超過 88000 磅,這個重量沒有超出下一代 NASA 和 SpaceX 火箭的有效載荷范圍,而且可以用 Kevlar 或其他現(xiàn)有材料制成,而不是非要用難以制造的碳基材料不可,過去人們一直認(rèn)為建造太空電梯必須使用碳基材料。

未來的太空旅行者將能夠使用航天器從地球飛到懸掛線纜的末端,然后轉(zhuǎn)移到太陽能機(jī)器人車輛上,使電纜爬上月球。航程可能需要數(shù)天或數(shù)周時間。回程則剛好相反。

為什么花費(fèi)數(shù)億甚至數(shù)十億美元建造月球空間電梯,而不是依靠成熟的火箭技術(shù)呢?Penoyre 和 Sandford 在他們的論文中說,前者最終可能更經(jīng)濟(jì),特別是能夠?qū)⒃牧蠌脑虑虻V山帶回地球。

美國航空航天研究所發(fā)表的一篇論文估計(jì),月球空間電梯系統(tǒng)可以通過將月球材料運(yùn)送到月球和地球之間的空間站,需要 53 次旅行就能收回成本。

走!到月亮上去挖礦!

劍橋、哥大研究生欲造32萬公里登月電梯 只需10億美元

多年來,專家一直瞄準(zhǔn)月球作為有價值的原材料的潛在來源,從氦-3,可能在聚變反應(yīng)堆中使用的熟悉氣體的重型,到釹、釓等稀土礦物,用于制造手機(jī),醫(yī)療掃描儀和其他高科技設(shè)備。

“太空電梯就像鐵路,除非有很大的交通流量,否則不值得建造?!狈鹆_里達(dá)州棕櫚灣衛(wèi)星技術(shù)公司 Space Initiatives 的首席科學(xué)家 Marshall Eubanks 說道。他說,論文中使用的計(jì)算過程是可靠的,但地球軌道衛(wèi)星可能會與巨大的電纜發(fā)生碰撞,這可能是一個潛在的問題,可以將電纜保持在地球軌道空間通道之外來緩解這個問題。

盡管太空電梯相對于火箭運(yùn)輸具有潛在優(yōu)勢,但無論是月球空間電梯,還是經(jīng)典太空電梯都沒有獲得太空機(jī)構(gòu)或航空航天制造商的太多關(guān)注。

自 20 世紀(jì) 70 年代末以來,美國宇航局一直資助經(jīng)典太空電梯概念的研究。但截至目前,太空電梯領(lǐng)域還沒有誕生 SpaceX 這樣的企業(yè)。不過中國和日本的企業(yè)分別提出了在 2045 年和 2050 年之前建造經(jīng)典太空電梯的建議。

Space Initiatives 首席執(zhí)行官查爾斯·拉德利表示:“令人沮喪的是,月球太空電梯的想法并沒有獲得多少動力,但這確實(shí)是一個可行的想法,而且在經(jīng)濟(jì)上看,是一個可以顛覆游戲規(guī)則的想法。”

一些專家認(rèn)為,至少在最初階段,經(jīng)典太空電梯可能比月球太空電梯更有意義,因?yàn)榍罢吒兄谔剿髟虑?。比如可以使用?jīng)典太空電梯在地球軌道上組裝一個巨大的航天器,然后從那里發(fā)射。專家表示,這可能比克服巨大重力從地球表面發(fā)射宇宙飛船更容易。

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