太空电梯：现代思想及其发展现状

尽管建造太空电梯已经在我们的工程能力之内，但是不幸的是，最近围绕这种结构的热情却平息了。原因是科学家仍然无法获得在工业规模上生产所需强度的碳纳米管的技术。

将货物送入轨道的想法是由创建理论宇宙学的同一个人-康斯坦丁·爱德华多维奇·齐奥尔科夫斯基提出的。受巴黎埃菲尔铁塔的启发，他以巨大高度的塔形形式描述了他对太空电梯的构想。它的顶部只是在地心轨道上。

电梯塔是基于可防止压缩的耐用材料制成的，但是现代太空电梯的想法仍然考虑使用需要抗拉的电缆。这个想法是1959年由另一位俄罗斯科学家Yuri Nikolaevich Artsutanov首次提出的。 1975年，首次发表了以电缆形式详细计算太空电梯的科学作品，1979年，亚瑟·克拉克（Arthur Clark）在他的作品《天堂之泉》中将其推广。

尽管纳米管目前被认为是最耐用的材料，并且是唯一一种适用于建造从对地静止卫星延伸的电缆形式的电梯的材料，但是在实验室获得的纳米管的强度仍不足以计算出来。

从理论上讲，纳米管的强度应大于120 GPa，但实际上单壁纳米管的最高可延展性为52 GPa，平均而言，它们的断裂范围为30-50 GPa。对于太空电梯，需要强度为65-120 GPa的材料。

去年年底，“ 天空线”在美国最大的纪录片节DocNYC上放映，该节描述了美国工程师建造太空电梯的尝试-包括NASA的X-Prize竞赛。

这部电影的主要角色是布拉德利·爱德华兹（Bradley Edwards）和迈克尔·莱恩（Michael Laine）。爱德华兹（Edwards）是一位天体物理学家，自1998年以来一直在研究太空电梯的概念。 Lane是LiftPort的企业家和创始人，LiftPort是一家促进碳纳米管商业化应用的公司。

在90年代末和2000年代初，爱德华兹（Edwards）从美国宇航局（NASA）获得资助，紧密合作开发太空电梯的概念，计算并评估了该项目的各个方面。他的所有计算结果都表明，这种想法是可行的-如果仅出现足够坚固的光缆用于电缆。

爱德华兹在一段时间内与LiftPort达成了合作伙伴关系协议，为电梯项目寻求融资，但是由于内部分歧，该项目从未进行。 LiftPort于2007年关闭-尽管一年前，作为证明其某些技术可操作性的一部分，它还成功展示了一个机器人攀爬了悬挂在气球中的垂直英里长的电缆。

现在车道数专注于可重复使用的火箭的私人空间在可预见的将来可能会完全取代太空电梯的发展。据他介绍，太空电梯之所以具有吸引力，只是因为它提供了将货物运送到轨道上的更便宜的方法，而可重复使用的火箭是专门为降低运送成本而设计的。

爱德华兹（Edwards）指责该项目停滞不前，对此项目缺乏真正的支持。 “这正是项目的模样，遍布世界各地的数百人正在发展自己的爱好。在没有真正的支持和集中管理之前，不会取得重大进展。”



随着日本太空电梯概念的发展，情况有所不同。日本以其在机器人技术领域的成就而闻名，日本物理学家饭岛住男（Sumio Iijima）被认为是纳米管领域的先驱。这里的太空电梯的想法几乎是全国性的。



日本小林制药公司（Obayashi Company）誓言要在2050年之前推出一种工作空间电梯。公司经理石川洋次表示，他们正在与私人承包商和当地大学合作，以改善现有的纳米管技术。



石川说，尽管该公司了解该项目的复杂性，但他们认为该项目的实施没有任何根本障碍。他还认为，太空电梯的概念在日本之所以流行，是由于需要某种国家观念，在过去几十年的艰难经济形势下团结人们。

石川确信，尽管只有通过国际合作才有可能实现这种规模的想法，但由于日本的太空电梯在日本非常受欢迎，因此日本很有可能成为其机车。



同时，加拿大太空和国防公司Thoth Technology 于去年夏天获得了其太空电梯版本的美国专利 9085897。更精确地，该构思提供了一种塔架的构造，该塔架由于压缩气体而保持了刚性。

该塔应该将货物运送到20公里的高度，然后使用常规火箭从那里将其送入轨道。据公司估计，与火箭相比，这种中间选择将节省多达30％的燃料。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN389631/