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天空线-预计最早2030年开始建造太空电梯


它可能在印度尼西亚。也许是巴西。可能在漂浮在太平洋上的驳船上。无论它到达哪里,在世界最高建筑物的赤道上都会伸出太空,棒棒糖棒随着我们的行星绕着太阳旋转。

对于一个规模较小但敬业的工程师社区来说,这就是太空旅行的未来:Babel的电梯井道能够将人员和设备直接运送到低地球轨道。倒数计时和爆炸声将不再是壮观的升空。相反,当您和您的宇航员以每小时100公里的速度避免眼神接触时,十万公里的非关键升降音乐。它可能不是最迷人的前景,但是它缺乏提供廉价,干净的空间使用所需要的便利。

几十年来,太空电梯只不过是一种幻想。挑战是不计其数的,包括寻找一种足以支撑这种结构的材料,以及如何将其送入太空。但是在过去的几年中,一些国家已经开始取得重大进展。9月,日本的一个研究小组启动了一项实验,测试在轨两颗卫星之间的电缆系统,这是弄清楚太空电梯各部分在实际中如何工作的第一步。日本的主要承包商大林公司(Obayashi Corporation)的目标是在2050年之前开发出一款真正的太空电梯。中国也希望在2045年之前建造一部太空电梯。

至少在纸面上,机制很简单。任何 …

尽管关键人物已经远离了这个概念,但一部新电影探讨了科幻小说背后的持续吸引力

这幅艺术品中的运输车被称为克拉克·克利珀(Clarke Clipper),以英国科幻小说家亚瑟·克拉克(Arthur C. Clarke)为名,后者在他的小说《天堂的喷泉》中写了关于太空电梯的文章。 (©科学图片库/ Corbis)

想象一下一个空心的塔,它的纸薄壁。现在想象一下它是由世界上最轻,最坚固的材料(也许是纳米碳或石墨烯纤维)制成的,其侧面宽12英里,高22,000英里。运输车上下滑动,往返于地球同步轨道。

正如阿瑟·克拉克爵士(Arthur C. Clarke)爵士在1979年的科幻小说《天堂的喷泉》(The Fountains of Paradise)中所描述的,您所描绘的是通往太空的电梯。

克拉克的书是俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)于1895年描述的一个想法的第一个受欢迎的解释,他设想通过巨大的塔架将其拴在地球上的“天体城堡”。1960年,俄国工程师Yuri Artsutanov描述了一个更现代的版本。直到1975年,一位名叫杰罗姆·皮尔森(Jerome Pearson)的工程师发表了有关这一概念的技术论文,当时,通往太空电梯的想法引起了人们的真正注意。克拉克(Clarke)大量利用皮尔逊(Pearson)的专业知识来撰写这本书。

新的纪录片《天空线》  探讨了为何尽管存在重大技术障碍和一些同样重要的人际关系裂变,但太空电梯的概念仍然持续存在的原因。该电影于2015年11月在纽约的DocNYC电影节上首映,现在可在线观看,并将在2016年的DC环境电影节和其他独立电影节上放映。 


新的纪录片《天空线》描绘了一群从事太空电梯概念工作的人。 (强尼·里汉(Jonny Leahan)和米格尔·德雷克·麦克劳克林(Miguel Drake-McLaughlin))

以下是所有电梯建议的共同点:从停在赤道某处海洋中的平台上,电梯轿厢将沿着由碳纳米管基材料制成的厚电缆或宽扁带子的系绳上下移动,并保持拉紧状态距地球62,000英里的配重。使用滚子或磁悬浮来攀爬绳索,汽车可能只需要5个小时即可完成地球同步轨道的行程,但其成本只是今天火箭发射成本的一小部分(也许是1/100的一小部分)。

看起来似乎很奇怪,但太空电梯会使进入太空变得容易,负担得起并且可能非常有利可图。但是为什么还没有发生,基本上可以归结为材料-即使是当今超高强度和超轻质的最佳材料,仍然不足以支撑太空电梯。

但是,并不是因为缺乏尝试。宾夕法尼亚州立大学的研究人员于2014年宣布,他们已经在实验室中创建了金刚石纳米线,澳大利亚研究人员在计算机模拟中对金刚石纳米线进行了建模,结果表明,纳米线可以比最初认为的更坚固,更灵活。研究碳纳米管(CNT)技术的 继续,而在石墨烯研究的新进展似乎将要公布每月。在《天际线》中,电影制片人乔尼·利汉(Jonny Leahan)和米格尔·德雷克-麦克劳克林(Miguel Drake-McLaughlin)描绘了一群在太空电梯概念方面密切合作的人。故事讲述了迄今为止建造太空电梯的最彻底的努力,包括获得美国宇航局的资助,用于研究,设计,甚至是2011年以前举行的XPRIZE式挑战。他们创作这部电影的动机源于彼此之间和朋友之间不断的讨论。美国太空技术的现状。

Leahan说:“有一种想法是我们放弃了太空,因为NASA已经退役了航天飞机,并且我们没有做任何替换它的事情。” “但是人们并不了解NASA的生命力和健康状况,并且正在从事数量众多的有远见的工作。我们意识到,即使他们目前可能不在电梯上工作,也有很多事情要做。”

电梯的概念本身一直是电影制片人之间争论的话题,进一步研究之后,他们发现了两个主要角色布拉德利·爱德华兹和迈克尔·莱恩。

爱德华兹(Edwards)是一位在天体物理学领域有着深厚工作经验的物理学家,其中包括在洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)工作了11年之久的科学家。自1998年以来,他一直在研究太空电梯的概念。使命是发展碳纳米管技术。其他角色还包括航空航天工程师汤姆·纽金特(Tom Nugent)和国际空间电梯协会(ISEC)前总裁泰德·西蒙(Ted Semon )。

里汉说:“我们注意到,与他们交谈的许多人在做宇航员的时候就梦想成真。” “他们之所以坚持,是因为他们对有进入太空的意愿感到沮丧,但是没有技术或资源可以将很多人送入太空。他们只是想为此做些事情。”

在1990年代末和2000年代初,爱德华兹从名为NASA创新先进概念  (NIAC)的NASA研究部门那里获得了两轮资金,  该机构当时称为先进概念研究所。爱德华兹(Edwards)的工作涉及到大量的  可行性 研究,研究了太空电梯的各个方面,从设计,建造到部署和运行。他的结论是:太空电梯可以采用现有技术建造,而无需使用使整个设备正常工作所需的超轻系绳。

然后,爱德华兹(Edwards)与莱恩(Laine)在LiftPort合作,为该项目筹集资金,但由于财务上的分歧,他们很快分道扬ways。这部电影几乎使人觉得裂痕是很快就不会建造太空电梯的原因。

皮尔森(Pearson)也出现在影片中,他说,在太空电梯上的项目自然具有很高的摩擦能力。

他说:“当您有一个如此独特的想法时,被吸引从事这项工作的人在他们的领域是杰出的,而且他们中的许多人都不想从别人那里汲取灵感。” “那只是游戏的一部分。”LiftPort集团倒塌在2007年,尽管  演示  用机器人  爬  中途向上从气球悬浮碳纳米管带的一英里长的条带。2012年,莱恩通过一次成功的Kickstarter  活动使公司复活  ,致力于发展合作伙伴关系,以制造月球太空电梯。莱恩和皮尔逊都说,现在可以建造月球升降机,并且可以开采月球尘土飞扬的表面上存在的大量氧气,硅,铁,铝和镁。

但是,由于坦率地说,最初的LiftPort在碳纳米管上“令人不快”,而SpaceX和Blue Origin等公司制造可重复使用的火箭的努力可能消除了对太空电梯的需求。该  目标  一直是让每个有效负载当前成本磅-在数万美元下降到美元的几百甚至几十。但是无论发生什么,莱恩仍然认为正确使用碳纳米管技术对未来进入太空至关重要。莱恩说:“如果他们完善可重复使用的火箭,那么对于电梯来说,融资是一项挑战,因为电梯的主要原因是降低了轨道成本。” “但是,由于物质力量的变化(小数点后),文明的兴衰起伏不定,现在您正在谈论数量级。我认为,一旦利用纳米技术,我们甚至都不了解未来会是什么样。”

爱德华兹(Edwards) 于2008年开始召开ISEC年度会议,每年  召集约50至60人致力于解决现在可以解决的问题,包括清除空间碎片,建造更好的攀爬机器人以及开发远程激光电源系统。他说,他一直被要求不断进行有针对性的努力,以使太空电梯得以实现。他补充说,还没有机构的支持。爱德华兹说:“整个太空电梯努力的问题在于,对此没有真正的支持。” “这是一个项目的外观,当它作为一种业余爱好完成时,遍布世界各地的数百人感到很高兴。除非为此付出真正的支持和专业的协调管理,否则不会有实质性的进步。”

尽管他仍然是太空电梯的坚定支持者,但爱德华兹此后将精力集中在更实用的碳纳米管技术应用上。他目前的公司  Plasma Ten,生产用于增强塑料和环氧树脂的碳纳米管。 尽管美国的许多参与者已经转向其他项目,但世界其他地区的研究人员仍然关注他们。

在日本,由于日本研究人员在机器人技术和碳纳米管技术领域具有深厚的专业知识,从1991年日本研究人员饭岛井男夫(Sumio Iijima)发现碳纳米管起,太空电梯实际上已成为国民的一部分。建筑公司Obayashi Company 承诺将在2050年之前使电梯投入使用。首席研究工程师Ishikawa Yoji表示,该公司正在与私人制造商和大学合作,以改善现有的碳纳米管技术。

石川说:“我们知道这是一个艰巨的项目。” “我们的技术非常低。如果我们需要100岁才能建造一台电梯-现在我们大约是1或2。但是我们不能说这个项目是不可能的。目前,我们看不到任何重大障碍。值得尝试,如果我们不这样做,我们将一事无成。”

石川补充说,最近完成了最高的自支撑摩天大楼东京天空树的大林大桥,希望参与测试两颗卫星之间基于碳纳米管的系链。研究人员将把这种绳索与更长版本的计算机模型行为进行比较。

石川承认,该公司的倡议始于思想实验,并且一旦概念文件发表,这种性质的项目通常会被取消。石川说,但是日本公众和其他国家非常热烈地欢迎太空电梯,因此该公司决定继续努力。

石川说:“也许太空电梯在这里如此受欢迎的一个原因是,在过去的几十年中,经济状况并不理想,日本人民对此失去了信心。” “他们正在寻找一个鼓励他们的大项目。当然,这不能也不应仅由一个国家来完成,而应作为一个国际企业来做到。但也许日本可以在这一方面发挥领导作用,因为它在人民中很受欢迎。”

Leahan指出,尽管太空飞船不是美国时代精神的一部分,但影片的制作过程却显示出一群热衷于该项目的人们,尽管这不可能在他们的一生中实现。

“最终,这是一个关于追逐梦想和思考可能发生的故事,并提出了一个问题,我们是否仍在梦想着过去的方式?” 他说。“也许可以,但是现在的大想法是缩小尺寸。”


最后编辑于:2021/05/05作者: Elevator

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