版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們

太空電梯，一個聽起來極具科幻色彩的概念，但卻很有可能在我們有生之年變?yōu)楝F(xiàn)實，甚至有日本科學家作出預言，人類最早將在2050年建成第一個真正意義上的太空電梯，這可能嗎？真有可能，如果你問我憑什么這么說，就憑它是出自齊奧爾科夫斯基之口。

齊奧爾科夫斯基生于1857年的俄國，是一名數(shù)學和物理老師，他還有著另一個科學界公認的頭銜，那就是“宇航之父”。如果你對于齊奧爾科夫斯基一無所知，那么你一定會對這個頭銜感到一頭霧水，一個生活與19世紀的俄國人，怎么會被稱為宇航之父呢？要知道直到1903年的12月17日，萊特兄弟才發(fā)明了飛機并完成首次試飛。也就是說齊奧爾科夫斯基連飛機都沒有見過。

齊奧爾科夫斯基不僅沒有見過飛機，還天生失聰，就連數(shù)學和物理都是自學成才，但他敢于想象，他相信人類總有一天能夠離開地球，前往宇宙。

既然認為人類能夠離開地球，那就必須要拿出方法，否則就成了信口胡謅，于是齊奧爾科夫斯基提出了噴氣式火箭的構(gòu)想，在此之后又提出了液體火箭燃料和多級火箭的方案。現(xiàn)在我們都清楚了，齊奧爾科夫斯基的超前構(gòu)想全部變?yōu)榱爽F(xiàn)實，所以齊奧爾科夫斯基也就當之無愧地贏得了“宇航之父”的頭銜。而除了火箭之外，齊奧爾科夫斯基還構(gòu)想了另一種前往太空的方法，那就是太空電梯。

相比火箭而言，太空電梯的構(gòu)想就顯得玄乎多了，地球并不是一個靜止不動的球體，它每時每刻都在轉(zhuǎn)動，在赤道地區(qū)，地球自轉(zhuǎn)的線速度可以達到每小時1670公里，在如此高速轉(zhuǎn)動的球體上，如何能夠立得住一根細長的電梯呢？這聽起來的確是不可能，但實際上卻完全可以做到。

有質(zhì)量的物體都具有引力，且質(zhì)量越大，引力就越大，地球是一顆質(zhì)量為5.965x10∧24kg的球體，所以引力是頗為強大的，即便是達到了第一宇宙速度進入了近地軌道，依舊會受到地球引力的影響。在地球軌道運行的物體除了受到引力的影響之外，還受到一個與引力方向相反的虛擬力的影響，也就是慣性離心力。

物體所受的引力與距離的平方成反比，也就是說距離地球越遠，所受的引力作用就越小，而物體所受的慣性離心力與距離成正比，距離越遠，慣性離心力越大，所以在地表之外一定高度的地方，引力與慣性離心力的大小趨于一致，實現(xiàn)了平衡，這個位置就被我們稱之為“地球同步軌道”。

位于地球同步軌道的物體會跟隨地球自轉(zhuǎn)同步移動，所以在地球上看起來，這條軌道上的物體就是靜止不動的，所以這條軌道就可以用來安放太空電梯的終點站?，F(xiàn)在終點站有了，接下來的問題就是如何把地面上的起點與太空中的終點連接起來。

地球同步軌道位于地表3.6萬公里之上，但我們在建造電梯的時候卻不能夠只建造3.6萬公里的長度。

因為位于地球同步軌道之下的電梯主體所受的地球引力大于慣性離心力，所以與地球的自轉(zhuǎn)速度不一致，是無法立住的。要解決這個問題，就需要把電梯修得更長，也就是說電梯主體的總高度要大幅超過地球同步軌道的高度。這樣一來，位于地球同步軌道之上的電梯主體所受的慣性離心力就大于所受的地球引力，而位于地球同步軌道之下的電梯主體所受的地球引力則大于慣性離心力，于是兩段主體就形成了相互拉扯，如果兩段主體所受的力大小相等，那么便能夠?qū)崿F(xiàn)平衡，整個電梯不需要任何支撐，就可以在引力與慣性離心力的平衡作用下聳立于地球之上。

從理論角度來說，太空電梯的構(gòu)想是完全符合事實的，即便是以人類現(xiàn)有的科技水平，也基本可以滿足建造條件，如果說還差了什么的話，那就是建造材料了。

太空電梯的建造依靠的是電梯主體部分所受引力與慣性離心力的平衡，而這種平衡的實現(xiàn)是依靠“拉扯”作用，所以建造太空電梯所需的材料必須擁有足夠的強度。目前已知的能夠滿足太空電梯建造要求的材料只有碳納米管，但現(xiàn)在我們還無法將這種材料做得很長，當前世界上制作最長的碳納米管材料只有半米，是由清華大學的科研人員完成的，所以要打造數(shù)萬公里的太空電梯，還尚需時日。

歡迎掃碼聯(lián)系科普老師！

深圳科普將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！