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月球上栓电缆,通向地球静止轨道,太空线路运输设想很新颖
  • 发布时间:2019-09-20
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  • 人类在整个太阳系中扩张的最大障碍可能是逃离地球的引力,这意味着非常高的价格。我怎样才能避免使用高能火箭?

    2002年,NASA的Brad Edwards博士提出了太空电梯的想法。根据该研究,具有空间站配重的柔性且耐用的电缆可用作可行的空间电梯。太空升降机允许有效载荷沿着从地球延伸到轨道的电缆穿过,并且可以提供一种绕过许多形式的高成本的方法。然而,现代材料还不够先进,它们不够结实,现在很难制造出能够支撑自身重量的电缆。

    所以现在有研究人员在现代技术的背景下,空间线(Spaceline)的概念,这是一个经典的太空电梯替代品。通过将固定在月球上的线延伸到地球重力井的深处,人类可以建造一条稳定的可穿越的电缆,使人类和物体能够从地球附近自由移动到月球表面。使用现有材料,可以构建一条延伸到地球静止轨道高度的电缆,并且可以在地球和月球之间轻松穿过和建造。

    哥伦比亚大学和剑桥大学的研究人员在8月25日发表在ArXiv预印纸网站上的一份研究报告中详细阐述了这一想法。该空间线将锚定在月球表面,然后落入地球周围的地球静止轨道,就像铅锤,等待宇航员抓住然后进入空间。这种概念验证论文发现,空间线可以用现有材料建造,增加了太空旅行的可能性,甚至可能是轨道定居点。

    根据这一愿景,宇航员不需要火箭飞离轨道,只需要到达太空线的尽头,这可以降低火箭发射的成本和挑战。一旦它到达太空真空,就没有地球的引力和大气压力。在航天器到达太空线的终端后,它用太阳船锁定并沿着长电缆爬上。这条太空线将成为人类太空基础设施的一部分,就像早期的铁路一样。与在深空中使用火箭等其他手段相比,人员和物资的运输更加简单和容易。

    基于任何现有材料,地球上最早设想的太空电梯太费力了。地球的重力和旋转速度越大,电缆在完成之前就会断裂。进行这项新研究的工作人员说,当电缆只连接到月球时,灾难性崩溃的风险将会降低。在本文中,研究人员反复提出碳纳米管将是最好的材料,但它们还没有大规模批量生产。

    根据这项研究的计算,似乎有几种现有材料可以接受这一挑战。只需找到可以大规模生产的最坚固的材料。虽然这是一个好主意,但唯一需要补充的是空间线需要能够在深空中存活很长时间。这还需要材料科学专家的进一步证据。研究人员经常考虑使用超高分子量聚乙烯纤维材料进行计算,因为它们具有一些良好的性能。

    至于线路本身,研究人员考虑了许多形状,并得出结论,极端窄端的电缆最合适,因此它不会在重力压力下坍塌,并在中间加厚以防止破损。在目前的研究中,天文学家没有考虑可能在低地球轨道上发生的空间碎片碰撞。目前,其他有关太空电梯的研究项目也面临着这一挑战。

    如果一切顺利,有朝一日可以实现太空线,那么未来的人类可以用这种方法作为轨道望远镜,研究中心;它甚至可以用于建造可以在拉格朗日徘徊的设施,在那里月球和地球相等但相反的引力被应用。与低地球轨道不同,拉格朗日点是最适合建造基地的地方。我们可以想象,大量的预制板被送到生产线并组装成一组不断增长的建筑物。我希望方便快捷的空间线很快就会问世。

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