2012年,日本大林公司提到要建造太空电梯。现在,10年过去了,过得怎么样?10月13日,《日产经济》记者走进大林公司,为您揭秘太空电梯内幕。
以下信息来自日本《产经新闻》。
为了实现从地球向太空运送人员和物资的“太空电梯”,日本建筑商大林集团目前正在验证所使用的电缆材料。以前已经证实,如果长时间留在大气中,碳纳米管(CNTs)将被破坏。因此,目前正在验证使用金属和硅来保护碳纳米管表面的技术,预计2021年将有结果。如果确认不会损坏,CNT材料的使用将大有可为,离目前“2050年投产”的目标又近了一步。
如果太空电梯能够成为现实,那么你就可以使用电缆在地球和太空之间旅行(图片由大林集团提供)。
太空电梯的构想是用一根96000公里长的电缆连接地球和太空。带轮子的攀爬电梯将沿着穿过大气层的电缆运送材料和人员。
实现太空电梯最重要的因素之一是缆索材料的选择。候选材料是碳纳米管,其强度大约是钢的几十倍。即使需要支持9.6万公里的长度,也只需要一根1.38mm厚,4.8cm宽的CNT电缆。
自2015年以来,大林集团一直在验证将碳纳米管放入太空1-2年的效果。2018年,人们发现碳纳米管在国际空间站(ISS)日本实验舱“希望”所在表面上方400公里处被原子氧摧毁。
此外,我们发现碳纳米管不受辐射的影响。由于原子氧只存在于地表以上约500公里的大气中,大林集团高级总工程师石川洋二世,指出:“在更高的海拔使用碳纳米管没有问题。”
为了确保碳纳米管可以在大气中使用,大林集团目前正在研究如何在大气中放置带有金属和硅保护表面的碳纳米管。金属的特点是防护性能高,硅的特点是重量轻。大林集团正在确认损坏程度,以便判断哪种材料更适合太空电梯。
为了实现太空电梯的建造,需要解决超长碳纳米管的研发问题。大林集团的公关办公室称“时间很紧”。然而,2012年发布的太空电梯计划并没有改变。根据计划,将首先建造地面使用的固定电缆,最后建造地球与太空之间的吊点基地。预计2025年后将在赤道附近海域开始建设。
太空电缆预计将于2030年开始建设,历时约19年。电梯将从重力和离心力相互平衡的36000公里处上升。首先,将铺设第一批9.6万公里的电缆,作为发射飞船的基础。然后从地面吊起一个施工用的小电梯,加固缆绳。
电缆建好之后,大概需要一年的时间来建造宇宙。
空间站,最快目标是2050年投入运行。电梯安装在缆绳上后,利用电能以每小时200公里的速度运行。电梯由6节直径7.2m的轿厢组成,总长144m,载客量30人。
因为距离太远,很难用电池驱动电梯。将采用“太空光伏发电”的技术,即利用铺设在太空中的光伏板发电,然后利用电磁波将电力输送到很远的地方。因为在太空中不会受到季节和天气的影响,可以24小时连续发电。
太空旅行将变得简单
太空电梯的想法是由俄罗斯的一位科学家在19世纪首先提出的。1960年,一名前苏联学生提出了在36000公里的高空建造一座通向地球的铁塔的想法。
太空电梯的设想与未来前景
1960年
一个以前在苏联的学生提议从36,000千米的高空建一座通向地球的铁塔
为NEC工作的饭岛程南发现了碳纳米管。太空电梯用它作为电缆的候选材料。
2012
大林集团发布太空电梯创意
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2015年
大林组开始评估将CNT长期置于太空中的影响
2025年以后
开始建设太空电梯
2050年以后
开始运行太空电梯
太空电梯的魅力之一是可以削减运输成本。建设费用预计约为10万亿日元,但建成后可以高效大量运输。大林组的高级总工程师石川介绍说:“(利用太空电梯)每公斤物资的运输成本为数万日元,远远低于目前运输成本约为100万日元的火箭等”。
作为用途,备受期待的是为期2~6周的太空旅行。在3.6万公里之外的空间站,可以完成在地球上不可能完成的动作,例如在无重力的环境下连续翻筋斗等,还可以遥望地球和无数的星星。
利用太空电梯与地球同步自转的特点,还可以运用掷链球的要领,将宇宙飞船和物资等运送到其他行星上。从距离地面5.7万公里的高处投掷可以进入火星轨道,从9.6万公里处投掷可以进入木星和小行星的轨道,这将有望加速探索和利用太空资源成为可能。
目前,海外也在致力于太空电梯的建设。美国的研究人员等组成了联盟,正在推进开发。