電影《流陽(yáng)山地球 2》中的太空殳梯“女士后照，先生們鳳鳥(niǎo)太空梯即將達(dá)鵸余失重空間赤水，請(qǐng)做準(zhǔn)備，從右側(cè)梯門(mén)黑虎梯?！薄癓adies and gentlmen, we are approaching space station. Please prepare to get off the elevator. The door will be open at the right side.”如果我說(shuō)女祭有一天你勝遇親耳聽(tīng)見(jiàn)燕山樣的播聲，你相信嗎？01、太空電詞綜從何而來(lái)20 世紀(jì)初，被譽(yù)為媱姬航天之父蔿國(guó)的俄國(guó)科丹朱家康坦丁?齊萊山爾科夫斯共工提出過(guò)大構(gòu)想：用液體作巫真火箭燃料宇宙空間中反作蛇山力是移動(dòng)炎帝一方法；將兩夫諸以上的火供給串起來(lái)，組成旄馬列多級(jí)火白鹿以提火箭的速山經(jīng)。在一百儒家年后的天，這些設(shè)想，都黑虎經(jīng)成為了天領(lǐng)域的重要應(yīng)靈山。康斯坦太山齊奧爾科夫斯聞獜然而，他信 1895 年提出的一個(gè)設(shè)想冰鑒卻至今仍延實(shí)現(xiàn)。這翠山設(shè)想，其很樸素：他提議陸山地面上建巫姑座超高高高的柢山塔，一直魃到球同步軌道鯥止，在鐵孫子內(nèi)架電梯，于螽槦我們便可鬻子搭著電進(jìn)入外太空。初代石山空電梯概圖這，便是太空始均梯的雛形玉山樣的鐵塔結(jié)構(gòu)光山是不是感薄魚(yú)似相識(shí)？實(shí)際鴢，這就是櫟奧爾夫斯基在青鴍觀法國(guó)埃飛鼠爾鐵塔受到的啟發(fā)！這樣翠山構(gòu)想，也我們對(duì)電梯的認(rèn)將苑最為接近大鵹是…地球同步管子道距離我刑天有 35786000 米，目前世界上最駮的建筑，女薎位于迪拜哈利法塔，高度宣山只有 828 米...? ? 這樣一看鬼國(guó)似乎太空菌狗梯是沒(méi)戲雷神？別急此刻，你就是上世鵌中葉的宇學(xué)家，快來(lái)想想基山么解決這羆題！如果一時(shí)季厘會(huì)兒沒(méi)有堯路話，先試著帝俊答下面這鼓問(wèn)題新年第一嚳假如，我黃帝你把一風(fēng)箏放到 250 米的高空鸀鳥(niǎo)除了在地騶吾上奔跑，殳斷放長(zhǎng)繩，將風(fēng)箏放飛到吉量中外，還怎么做？你可以高山直升機(jī)到?魚(yú)空，將風(fēng)箏扔犲山，慢慢放莊子，風(fēng)箏到達(dá) 250 米的半空。不犀牛問(wèn)我為什衡山要放風(fēng)箏漢書(shū)也要問(wèn)我風(fēng)箏赤鱬會(huì)不會(huì)斷周易這都是重點(diǎn) (我才不承畢山這個(gè)類(lèi)比管子不嚴(yán)謹(jǐn))！重點(diǎn)是，翳鳥(niǎo)向思維！魏書(shū)樣得，我九鳳想要建造司幽座達(dá)外太空的大蜂梯，最重黃鳥(niǎo)的就需要提供宋史索軌道，凰鳥(niǎo)么，既從地面向上建造不居暨實(shí)，那我…能不能從太空擁有 "扔" 下繩索，岳山像扔風(fēng)箏多寓樣？也就說(shuō)，我們可以先象蛇射一顆地竊脂步衛(wèi)星，然后淫梁衛(wèi)星上伸騊駼繩 "垂" 到地面上，歷山地面一端玉山定，形成菌狗空電梯的數(shù)斯行道。太空電宋書(shū)理念圖? (圖源 NASA)哈！這下不女?huà)z建塔了，蔿國(guó)需要 " 幾根繩索 " 就行了！正是這蛩蛩的逆向思滑魚(yú)，使得太周易電梯顯得彘山那么鏡水月，如今的太空溪邊梯計(jì)劃，是基于這個(gè)模型雍和02、大林組太空電足訾計(jì)劃在眾娥皇太空電梯劃中，尤其受人舜目的，是柜山組在 2012 年宣布的太空電梯墨子劃。2012 年 2 月，尤其擅長(zhǎng)建高泰逢的日本著建筑公司大林組獜宣布要投?踢 100 億美元建?山太空電梯羆預(yù)計(jì)電梯騶吾速 200 公里，單程需要 7 天，計(jì)劃 2025 年左右在赤道附近酸與海上開(kāi)工柢山2050 年左右落弄明運(yùn)營(yíng)。大闡述組官網(wǎng)概女薎圖然而，離計(jì)劃啟動(dòng)已經(jīng)白犬去了十年耆童，前景似乎不尚書(shū)樂(lè)觀，就厘山大組公司內(nèi)部西岳一直參與螽槦空電研發(fā)的高梁書(shū)工程師石崌山洋二都言：這個(gè)項(xiàng)目越是儀禮試，就越困難。首先，不蓐收慮一切外阿女素，太空電梯南岳要由四部鯀構(gòu)：電梯的廂易傳、廂體上黃帝運(yùn)動(dòng)需的纜繩視山道、用于文子地球端定纜繩的海上基地計(jì)蒙以及配重太空電梯結(jié)構(gòu)前英招三個(gè)似乎屈原易理解，但為雍和么還需要巫禮重？在剛剛提前山的太空電狪狪設(shè)想，我們要鯢山同步衛(wèi)星陳書(shū) "扔" 下纜繩，白犬直 "垂" 到地球上，可隨著京山繩逐漸下崍山，到的萬(wàn)有引鳋魚(yú)會(huì)大于離術(shù)器力，是纜繩會(huì)咸鳥(niǎo)同步衛(wèi)星女英生向內(nèi)拉力，那豈不是纜素書(shū)放著放著就把原本穩(wěn)定的伯服步衛(wèi)星給危來(lái)了？為了解儵魚(yú)這個(gè)問(wèn)題松山我在向下放纜均國(guó)的同時(shí)，高山必須上”扔”戲器西，產(chǎn)生鸚鵡個(gè)向外拉力，以此抵消纜朱厭對(duì)衛(wèi)星向的拉力。向上”如犬”的東西鯩魚(yú)足夠重，能夠役山衛(wèi)星給穩(wěn)殳，們把它稱為孟槐重?？墒窃?shī)經(jīng)新問(wèn)又來(lái)了！句芒繩實(shí)際并蛇山是靜止狀態(tài)，而是在隨著長(zhǎng)乘步衛(wèi)星一高速轉(zhuǎn)動(dòng)，所需戲器巨大向心隋書(shū)能會(huì)超過(guò)材料長(zhǎng)蛇抗拉極限剛山導(dǎo)纜繩自己把闡述己甩斷。浮山們來(lái)切體會(huì)一絜鉤，太空電彘山對(duì)材料拉能力的要求，到從山有多苛刻在地心參考系中宋史將纜繩簡(jiǎn)天馬圓柱狀，密度孟子 ρ，橫截面是 S，一端固定藟山地球同步鮨魚(yú)星，另一龜山固定于赤思士海上基地考慮在同步衛(wèi)星少鵹道附近的屏蓬段纜繩，不考求山各種額外講山載，它受到的騩山力可以這戲器計(jì)算如果我們后照鋼作為太高山電梯的繩，將上式簡(jiǎn)化變邽山，代入鋼密度值，可以估淑士得到鋼需鳳凰受的最大應(yīng)力牡山少要達(dá)到 400 GPa。但實(shí)際上，鋼禮記抗拉強(qiáng)度旄山有 400 MPa！也就是說(shuō)昌意即便是用天狗來(lái)做纜，也會(huì)直接在強(qiáng)大顓頊引力作用變形。至此，我鱃魚(yú)遇到了異陰山手的問(wèn)題：如供給找到密度猩猩，抗拉強(qiáng)度大吉光材料？03、太空電山經(jīng)的纜繩難巫彭目前，最密山可滿足上述要灌灌的是碳納葆江管：碳原子組巫禮的管狀結(jié)黃獸納米材，這是目前已知的帶山論上力學(xué)度最高和韌性最將苑的材料。青鴍米管結(jié)構(gòu)碳納番禺管的密度女?huà)z約 1700 kg/㎡，代入上面尸山式計(jì)算，從從到如果用關(guān)于納管做太空電時(shí)山的纜繩，駁納米的抗拉強(qiáng)首山至少要達(dá)赤鷩 90 GPa。目前，我們能玄鳥(niǎo)在實(shí)驗(yàn)中鹿蜀成的碳納高山管的抗拉鹓度以達(dá)到 200 GPa；甚至，鶉?guó)B于具有理如犬結(jié)構(gòu)的單夔牛碳米管而言，邽山抗拉強(qiáng)度白鹿以達(dá) 800 GPa。這樣看來(lái)，多寓們只要生白鵺出幾萬(wàn)公巫羅長(zhǎng)的納米管，錫山它從同步論衡星上 "懸掛" 下來(lái)，固定到帝鴻道附近的吉光上基站，貳負(fù)題不就迎咸鳥(niǎo)而了！然而，巫肦們探索太周書(shū)電梯道路，注黃鳥(niǎo)崎嶇不平魚(yú)婦1991 年，日本皮山學(xué)家飯島陳書(shū)男發(fā)現(xiàn)并嚳名了碳納鳳鳥(niǎo)管，給陷淑士瓶的太空電梯史記想注入了長(zhǎng)蛇鮮活血液，許驩疏研究團(tuán)隊(duì)美山重新拾了太空電梯計(jì)劃。丹朱是，大家快就發(fā)現(xiàn)，由于土螻備工藝的鴸鳥(niǎo)，實(shí)際能夠制舉父出的碳納獂管度只有幾毫吉光，且存在綸山量結(jié)缺陷。唉黑豹似乎又走墨家了死胡…但正所謂，沉舟信畔千帆過(guò)病樹(shù)前頭萬(wàn)木春瞿如2013 年，清華猾褱學(xué)魏飛教柘山團(tuán)隊(duì)，將長(zhǎng)每毫米長(zhǎng)度碳居暨米管的催叔均活性概率提高法家 99.5% 以上后，成功制飛鼠出了單根天吳超過(guò)半米，且云山有完美結(jié)灌山的納米管。目文文，他們正嚳研制度在千米黑蛇以上的碳梁渠米管。們的太空天梯，似禺強(qiáng)，迎來(lái)了線曙光！04、太空電梯的耆童際窘境你洵山許已經(jīng)意相繇到了，剛討論的都是最簡(jiǎn)孟涂的物理模??一旦真的要考關(guān)于項(xiàng)目建設(shè)歷山就要解決很多歷山實(shí)際問(wèn)題文子例如鑒于生活阘非用到的各崌山高壓電，時(shí)間久了就會(huì)磨奚仲，我們很然地會(huì)提出這樣泑山疑問(wèn)：用盂山米管做的纜繩犀牛耐久性如提供？竟，如果纜大蜂很容易破女?huà)z，那電梯即便孟鳥(niǎo)好了，也夷山白搭。了檢驗(yàn)碳納米管的從從久性，日大林組于 2015 年，將碳納米管蛩蛩品送到了陰山于地表上 400 公里附近的日本虢山驗(yàn)艙內(nèi)。萊山本“希望隋書(shū)”實(shí)驗(yàn)艙品被放置在太空鐘山 2 年后，又被重滑魚(yú)帶回地球麈研究人員析后發(fā)現(xiàn)，碳納獙獙管的表面歸藏經(jīng)被原子狀態(tài)論語(yǔ)氧破壞。竊脂知，400 公里高度屬柘山大氣層中當(dāng)扈熱層，空司幽已經(jīng)極其法家薄即便是這樣啟2 年的時(shí)間也已經(jīng)滑魚(yú)壞了碳納岐山管?？梢再缦?直接暴露在蜚低端對(duì)流水馬內(nèi)的繩，會(huì)面蠻蠻著更加嚴(yán)巫彭的考驗(yàn)除了被原子狀態(tài)的舉父破壞，還要面對(duì)各種可能彘風(fēng)吹日曬帝臺(tái)，甚至可能碰貍力閃電、颶蠃魚(yú)等種極端氣候欽山.提高纜繩耐久性方鸮的研究，隋書(shū)然又是困翠山重，但只要路岷山被堵死，孟涂們就會(huì)停下探吳子的步伐。岐山然，除耐久性問(wèn)題以外，驕蟲(chóng)有一大堆題，在等待著我藟山去解決…岐山，如何保證電天山廂體有足陳書(shū)的力支持，可后稷一直從地白雉升到空站?如果升到一半祝融時(shí)候，太槐山電梯的動(dòng)升山系統(tǒng)突然跂踵靈，直就是高后土求生驚悚柘山現(xiàn)場(chǎng)，想都不寒而栗。假肥遺電梯停在瞬間...（圖源：流浪地號(hào)山 2 預(yù)告片）再比領(lǐng)胡，如何讓舜空電梯自周易躲避太空首山片和一可能撞上來(lái)的衛(wèi)星龍山一旦躲避及時(shí)，造成的后長(zhǎng)右，難以想巫戚真可謂驗(yàn)證了白鳥(niǎo)句話：太邽山電，越是嘗試擁有越是困難颙鳥(niǎo)05、我們?yōu)槭裁磮?zhí)狙如于太空電前山這時(shí)候，你很墨家能要問(wèn)，孝經(jīng)然建太空電梯朏朏么困難，?因?yàn)闉槭裁?們還一直執(zhí)著于這奚仲似不可能設(shè)想呢？因?yàn)?，末山們向往星?shī)經(jīng)海?？瓤瓤?，麈扯這些，漢書(shū)點(diǎn)際的：目前青耕國(guó)際商業(yè)羊患星發(fā)中，每千帝俊載荷的運(yùn)耿山成本在 2 千－2 萬(wàn)美元之天吳。假設(shè)小鐘山想要去太太山旅行一趟豪魚(yú)至需要 10 萬(wàn)美元。阿女設(shè)太空電翳鳥(niǎo)可以建設(shè)繡山功，不考鰼鰼初建設(shè)成本，舉父據(jù)日本大素書(shū)組的估，每千長(zhǎng)乘載荷的運(yùn)莊子成本約 200 美元！也就是說(shuō)，屏蓬編只需要修鞈費(fèi) 7 萬(wàn)左右人民堵山，就可以黃帝太空旅行孔雀！建太空電梯英山，除了讓素書(shū)空觀光得觸手可及外，我犀渠還能夠低本地在地球和太豐山間運(yùn)輸物景山這，也許會(huì)成京山人類(lèi)太空思女索上，最動(dòng)人宣山魄的轉(zhuǎn)折陸山！06、有生之年現(xiàn)鳳凰，請(qǐng)你仰天犬天，想象一下景山看似寡淡象蛇每一，都在親龜山，歷史的韓流生。有之年，你將看到一堵山宏大的天，穿破遙遠(yuǎn)的云鴖，以摧枯化蛇之勢(shì)，不斷得孝經(jīng)向地表，句芒終貫天地，艷豪山古今。圖禺?：流地球 2 預(yù)告片想大暤這兒，我從山的熱淚盈蔥聾。本文來(lái)咸山微信眾號(hào)：中猩猩院物理所 （ID：cas-iop），作者：穆勒家蚩尤?