建造太空电梯的难度有哪些
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发布时间：2022-04-24 07:45
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热心网友
时间：2022-06-17 18:05
太空电梯比现在世界上最高的建筑哈利法塔高4万倍。事实上，这种比较有些荒谬，因为这样的差距意味着人类的建造方法几乎完全不同。哈利法塔的施工经验对空间电梯的施工几乎没有参考价值。首先，这种电梯的材料不能像哈利法塔那样是钢筋混凝土，甚至连钢都不行。它们太“脆弱”。尤其是电缆，甚至钢筋，都不能胜任。即使同步卫星有一根3万多米长的电缆与地面相连，它也会在没有任何负载的情况下被自身重力撕裂。目前，科学家更喜欢碳纳米管。然而，碳纳米管并不能像预期的那样使用。另外，如果电梯建成了，应该用什么动力来提升它？一般来说，目前科学家有三种选择：一是采用现代电梯模式；二是采用火箭模式点火助推。
三是发射激光“射”电梯。这些模型都有自己的缺点，由于空间的*，我们不会介绍它们。简言之，科学家也需要面对许多动机方面的问题。即使它建成了，科学家也无法放松警惕。因为他们仍然面临一个重大威胁：太空垃圾。不久前，欧洲航天局（ESA）给出了一个数字：目前最多只能跟踪23300块空间碎片，还有无数块尚未找到。它们以极高的速度绕着地球旋转。因此，如果有小碎片撞上电梯，恐怕后果不堪设想。
因此，要么我们应该先想办法清除太空垃圾，要么我们应该提高电梯的稳定性。接下来是配重问题。如果你经常使用购物中心的观光电梯，你会发现汽车后面有一个巨大的金属板，那就是配重。对于电梯来说，仅仅依靠电力频繁升降所消耗的能量也是非常大的。为此，电梯设计师非常巧妙地增加了一个配重。
电梯上行时，利用对重的重量绕过天车，为轿厢提供自由提升力，可大大降低纯电力牵引所消耗的能量和磨损。一般来说，配重的重量相当于汽车满载重量的一半。对于空间更高的电梯，这个问题更为突出。科学家们非常聪明，他们提出了一些建议：空间站可以运输地球上的垃圾或科学样本作为配重的一部分。另外，空间电梯的配重不是纯金属的，可以用太阳能电池代替，这样可以节省空间，起到配重的作用。
热心网友
时间：2022-06-17 18:06
太空电梯的材料要求非常高，现在并没有合适的材料。
太空电梯基本的想法是从太空垂下来的“绳子”，通过合适的配重让整个电梯的重心在对应的星球的同步轨道上，比如在地球上建造的话，需要让电梯的重心处在地面之上大约三万六千千米的地方。
这样绳子是在引力的作用下垂下来的，所以绳子上受到的力就是引力，在引力作用下运动。然而地球是旋转的，我们站在地面上看太空电梯的行为其实十一个非惯性系，这个可能会有潜在的问题，下面会提到。
技术上主要有几个问题：
材料强度
弦振动
载人或载物舱的运动
这里面材料强度的问题是最大的问题了。我们电梯的绳子是在引力作用下运动的，如果仅仅要求绳子不会在自身重力作用下断掉，那么我们用最优化的方法来建造绳子，也就是下面细上面粗，因为上面的绳子需要承担下面所有绳子自身的重量，这样的话，我们假定要求承载100吨，那么所需要的响应的材料的质量：
钢材：大于整个宇宙的质量；（因为钢材在1G的重力下面会被自身拉断，如果是上下均匀的钢材，1G重力下最长只能11.3km，而即便是这种上粗下细的设计，地面上1cm，到了上端也有cm 才能保证不被自己拉断，这个计算现在显然已经不正确了，因为现在钢材自身的引力已经太大了，不能只考虑地球引力，不过可以看看这个硬算的结果，体味一下。）
凯夫拉纤维：月球质量的 1%；
碳纳米管：十四万吨；（按照碳纳米管的最理想情况来计算）
这样看起来我们用碳纳米管来建造就好了啊，因为看起来这个像是可以实现的。可是可是，这只是按照碳纳米管的理想情况来计算的，我们现在还不能制造特别长的碳纳米管，更别说是制造多少千米的碳纳米管了。
所以材料问题，现在是没法解决的。
