为毛“天梯”没人做呢？

来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 12:47:58
<br /><br />天梯计划，即在地球赤道建一条直通同步轨道的“电梯”。建成后凡太空运载都可以通过此电梯进行低成本运载，成本缩减为原火箭发射的万分之一。原来因天梯的自重和结构强度的因素，找不到适合的材料进行建造。近几年纳米管材料发现后使得天梯的建筑材料有了着落。预计投入成本600亿美元。
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一直有人做小规模实验……借此探索必须的技术。
还没搞清楚整个工程可行性之前，600亿说投就投是人干的出来的事情么？
谁说是600亿的？
这么先行者的事让美帝和十一区去做吧{:qiliang:}
600亿是在某资料上看的，当然是粗估，按当时纳米稀的单价估算的。没考虑同步轨道上的终端成本，也没纳入超长纳米纤维制造编织的成本。我只希望在有生之年能看见这玩意儿。在上面玩蹦极是多么的HAPPY。
希望此生能够看到阿，那样的话地球圈化学火箭运载就会崩溃，然后大家纷纷把材料运到太空去组装
地球长这么长尾巴，小心被外星人摔链球
梯子所用的材料不好解决.
那么高的高度用什么材料才能承受自身重力？
那样大家就能背着氧气筒爬梯子去宇宙了，哈哈
首先怀疑工程上的可实现性
其次即使有可能工程上能实现
６００亿美元？
再加两个０都不见得够用
教主真身 发表于 2010-12-14 12:39

不光这样，这也是建造永久型轨道科研、生产、军事基地的前提。
另外我怀疑这个天梯从原理上来说就是一个完全的错误
从原理上是可行的
高中学习物理奥赛时老师就让我们用微积分积过，受力最大的地方的张力大概是碳纳米材料极限张力的一半
参见高达00
rt12 发表于 2010-12-14 12:51

只修3万6千公里是远远不够的，需要在此高度同时向上、向下修建，向下是3万6，向上是10多万，才能达到引力的平衡，建成后总长度合计要14多万公里，工程量之巨大，目前来说可行性是个大问题，即便能够建成，日常运行维护也会是很大的挑战，现阶段经济上未必合算。
dodge 发表于 2010-12-14 13:21

应该不需要，只要在一端建造个质量足够大的终端就好了，要稍高于同步轨道，这样终端的离心力大于地球引力会把天梯绷直的。
等人革连成立了再说吧{:wu:}
可能是现在没有如此长的纳米碳管吧。。
万一断了砸下来可不是好玩的。
其实还有一个更好的选择就是直接在宇宙采集材料开展工业，地球只要用化学火箭发射人员即可。
比方说月球是个好选择
别说三万六千公里了，
有本事你长个一米长的碳纳米管让咱开开眼
百臂巨人 发表于 2010-12-14 13:58
关键在于补给问题，这是很大一笔费用。天梯如果能建成，去太空基地跟在三环上班差不多。
无名闻天下 发表于 2010-12-14 13:14

不是材料的问题
而是这个系统就不是个平衡的系统
一个同步轨道上的物体
受到除重力外的向下拉力
轨道当然会降低而不能保持
当然有人说过在同步轨道的远离地球端也弄个一样的梯子来保持对同步轨道的拉力平衡
但是再考察远离地球的这一部分
假设连接轨道的这一端作为一个刚性点
那么另一端也由于受到拉力而很快降到同步轨道上
所以整个系统是不平衡的
除非不断运去燃料给他提供速度增量
为啥让我想起了高达00里的通天塔
snsoy 发表于 2010-12-14 13:29

你那一个终端可没东西固定
所以他也要给降下来的
cruelworm 发表于 2010-12-14 14:06
这个需要精确计算，由天梯拉扯终端以地球自转的同步角速度旋转，如果这个终端所在轨道高于同步轨道，那在这个速度下，离心力是大于引力的，不会下坠。
关键难点
一是超长纤维的编织，从微观结构上面如何保证？微观结构上如果失去一个碳原子则拉力丧失30%。这也是为什么现在1米长的纳米管强度还没有超过3G帕的先例。而天梯理想强度至少要30G帕以上。
二是太空垃圾问题，高速碎片击中天梯，后果是灾难性的，天梯弹向地球，你会发现地球是圆的。:D
snsoy 发表于 2010-12-14 14:13


    如果是刚性的，可以通过天梯本身让终端保持速度。
如果是碳纳米管的柔性天梯，那么不提供燃料的话终端的高度会越来越低，天梯的倾斜度会越来越大。


回复 29# 百臂巨人

所以说要精确计算了，刚性肯定不可能。只要能在一定长度下维持离心力与引力的平衡，是不会出现降轨情况的，毕竟同步轨道以上已经是高度真空，不存在阻力问题了。
你所说的降轨情况在有阻力的情况下是这样的，需要一个切线方向的拉力平衡阻力，而无阻力情况下只需要一个向心方向的力。

回复 29# 百臂巨人

所以说要精确计算了，刚性肯定不可能。只要能在一定长度下维持离心力与引力的平衡，是不会出现降轨情况的，毕竟同步轨道以上已经是高度真空，不存在阻力问题了。
你所说的降轨情况在有阻力的情况下是这样的，需要一个切线方向的拉力平衡阻力，而无阻力情况下只需要一个向心方向的力。

不是材料的问题
而是这个系统就不是个平衡的系统
一个同步轨道上的物体
受到除重力外的向下拉力
轨 ...
cruelworm 发表于 2010-12-14 14:04


有很多同轨卫星啊，不需要燃料补充速度的。
高于同轨受力会不会降轨就要看其离心力与引力加拉力之间的差值了。高于同轨而角速度=同轨，其离心力会大于引力，如果没有拉力会飞出去的。
不是材料的问题
而是这个系统就不是个平衡的系统
一个同步轨道上的物体
受到除重力外的向下拉力
轨 ...
cruelworm 发表于 2010-12-14 14:04


有很多同轨卫星啊，不需要燃料补充速度的。
高于同轨受力会不会降轨就要看其离心力与引力加拉力之间的差值了。高于同轨而角速度=同轨，其离心力会大于引力，如果没有拉力会飞出去的。
600亿？600万亿比较现实点。
远野秋叶 发表于 2010-12-14 13:37
+65535
rottenweed 发表于 2010-12-14 15:14
那还真说不准，600万亿夸张了点，全球GDP还不到100万亿，抛开技术层面我不信集合全球所有资源力量还做不出这个劳什子。
先得找个愿意给你造天梯的赤道国家。
维持轨道的根本原理就是动势能守恒
你要把东西运送上去，就是这个系统要交给另一个系统动能势能，一个东西爬天梯从地面到同步轨道，就需要转移那么多的能量，从这个系统上拿走，结果就是系统的质心的速度或者高度降低。
这部分需要补充，才能维持平衡。

而实际上打同步轨道的话，火箭燃料80%以上的能量用于加速而不是克服那个1G的地球引力。
所以仔细一算效率提升很有限。

当然你的意思就是预先存留更大的能量，就是把这个系统对应质心的速度和高度提高，超过同步轨道，然后地球来拴住不让它飞走。

然后我来分析一下这部分能量是怎么流走的。
天梯不是绝对刚体，有弹性形变，储存着大量的弹性势能。
在没有人登梯的时候，这个变形幅度储存的能量的天梯，把系统向下拉的力，和系统所谓离心力是平衡的。
当一个系统往上爬的时候，就会给系统一个向下的力，然后弹性形变的力在天梯缩短之前没有变化，弹力+新的力〉离心力，结果就会被拉下来一点，直到天梯缩短一点弹力减少才会恢复平衡，然后这个时候，质心的轨道就被拉低一点了。
就算有这个材料，怎么组装起来，还是要靠化学火箭发射到同步轨道向上下两个方向同步组装，这个花费是多少，没人能算出来吧
百臂巨人 发表于 2010-12-14 16:02

老兄说得有道理，但是我在想，我们如果把这个天梯系统简化来看，我们把它配平成加上电梯质心大概就在同步轨道上，电梯质量我们算的很小，移动对大系统影响很小。
这样我们把它独立看成一颗同轨卫星，电梯运动看成是一个卫星内部运动的活塞，我很好奇，这颗卫星是否会掉下来？如果把整个系统看成是一个物体的话，内部运动应该不会造成任何影响的。不知你对这个看法如何？
snsoy 发表于 2010-12-14 16:41
只是电梯上下移动自然没有关系，作为系统质心是不变的。
从系统外运一个东西上去就不一样了。

只是电梯上下移动自然没有关系，作为系统质心是不变的。
从系统外运一个东西上去就不一样了。
百臂巨人 发表于 2010-12-14 16:46


恩，说得对，不过这个问题也很好解决，在终端装上核能离子发动机就好了，就是用于卫星变轨的玩意，送一个上去喷一阵子就OK了。这玩意比冲、效率都很高，工质少，关键是能用核能和太阳能，而且不用加速燃料本身，远比化学能的火箭高效和便宜啊。
只是电梯上下移动自然没有关系，作为系统质心是不变的。
从系统外运一个东西上去就不一样了。
百臂巨人 发表于 2010-12-14 16:46


恩，说得对，不过这个问题也很好解决，在终端装上核能离子发动机就好了，就是用于卫星变轨的玩意，送一个上去喷一阵子就OK了。这玩意比冲、效率都很高，工质少，关键是能用核能和太阳能，而且不用加速燃料本身，远比化学能的火箭高效和便宜啊。
为毛“天梯”没人做呢？ 毛五首飞咋没人讨论呢？？ 几个应该很有价值的选题，怎么就没人做呢？ 怎么没人管呢？ 没人关注note7呢？ 为什么没人发冷兵器呢? 怎么没人谈谈集束炸弹呢 咋没人说说百度呢 怎么没人讨论这个呢? 怎么没人讨论发动机呢 为什么没人重视潜艇呢 怎么没人注意这个呢？