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如果在空间站安放一架缆车,用缆绳把缆车放到地面,人乘缆车上天行吗?

来源:中国航天科普网
发布时间:2020-12-30
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    1895年俄罗斯著名航天科学家齐奥尔科夫斯基就提出了利用太空缆车或天梯向太空运送人员或物资的设想。假如我们从航天器上放下一条缆绳,如果航天器和缆绳围绕地球运动产生的离心力等于它们的重力(即地球对它们的引力),它们就不会掉下来。

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                                                                                  俄罗斯著名航天科学家齐奥尔科夫斯基

    但是,除了地球静止轨道上的卫星能够与地面保持相对位置不变之外,在其他轨道上运行的航天器,包括在近地轨道运行的国际空间站都是高速飞过地面上空的,即使能够放下缆绳,也不能固定在地面。所以,要制造太空缆车,首先要在地球赤道上空35786千米高度的地球静止轨道上建设一座运行速度为3.07千米/秒的空间站。从这座空间站放下缆绳,就可以随着地球一起旋转,天梯就从地球到太空竖直起来了。

    不过,问题还没有这么简单。从空间站上面放下的缆绳所受的离心力小于其重力,这将使缆绳把静止轨道上的空间站拽下来。为了解决这个问题,科学家们设想如果缆绳向上延伸大约65000千米,那么向上作用的力正好抵消空间站下面缆绳产生的向下作用的力,两者相互平衡,空间站和缆绳就会固定在天空中,不会掉下来。

    这样的话,找到制造缆绳的材料就成了最大的挑战。对于空间站下面的缆绳,越靠近地球,它承受的拉力越小,越靠近静止轨道空间站所受的拉力越大,在空间站这点它受到的拉力巨大,目前的任何工业材料都无力承受这种负担。材料科学家正在研究碳纳米管材料,这种新型材料的强度比钢高出几百倍,用它制成碳纳米管钢索,有可能解决缆绳的材料问题。

    铺设了缆绳还要有运送人员或货物的“缆车”,科学家建议将太空缆车运行通道做成管状,管道内部有沿轨道(缆绳)快速升降的“缆车”,“缆车”由电磁能驱动,或由激光束提供运行所需的能量。太空缆车每天24小时运行,运输费用比火箭低得多,人们还有希望乘太空缆车实现太空旅游。

知识点问答
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科学家们设想如果缆绳向上延伸大约()千米,空间站和缆绳就会固定在天空中,不会掉下来。
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