高空旅行有多少路程,日本下一周将开始展览太空电梯实验

原标题:日本下周将开展太空电梯实验

原标题:日本测试“太空电梯” 太空旅行有多远?

原标题:地产公司打科学广告 此”太空电梯”非彼”太空电梯”!

周三 · 太空探索 / 周三 · 天文测试

黑科技!日本将测试迷你太空电梯
直接到太空!

出品:科普中国

周四 ·观测指南**|周五 ·** 深空探测

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制作:太空精酿

周六 ·星空的诗 | 周日 · 天文周历

新京报讯
搭乘电梯直通太空,听起来像是科幻小说的情节,但是日本科学家正努力将此变为现实。本月日本将进行迷你版太空电梯实验,这将是世界首个测试电梯在太空中运动的实验。日本科研团队的目标是2050年建成太空电梯,届时将乘客带到3.6万千米的高空旅行。

监制:中国科学院计算机网络信息中心

用碳纳米管制作缆绳连接地面和太空

9月14日,日本宇宙航空研发机构JAXA将在种子岛太空中心用H-IIB火箭发射第七艘前往国际空间站的货运飞船HTV-7,这是现役世界第一重的货运飞船,可达16.5吨。不过显然它并没有多少读者注意,反而被一个”世界首个太空电梯即将发射”的新闻抢了头条,国内外的小媒体上到处都是。

“太空电梯”是科幻作品的宠儿。这种连接地球与太空的轨道,仿佛离生活非常遥远,就像是一种荒谬的存在。然而下周就有一个迷你版的电梯升空!

据日媒《每日新闻》报道,日本静冈大学工学部的科研团队与日本建设公司大林组合作开发了迷你版太空电梯,将视天气情况在本月进行实验。负责研发的日本静冈大学教授能见公博表示,实验将用一段10米长的钢制缆绳,连接2颗边长为10厘米的小型立方体卫星。这2颗卫星将搭乘H2B火箭7号机从鹿儿岛县种子岛宇宙中心前往国际空间站。在缆绳上,研究人员将尝试利用电机驱动一个模拟电梯升降舱的盒子,使其在缆绳上来回移动。安装在卫星上的照相机将会记录,盒子如何在实际的宇宙空间中移动,以此测试太空电梯模型的可行性。静冈大学的研发团队表示,虽然是迷你版太空电梯实验,但如果能够在宇宙空间确认运行情况,将会成为实现构想的第一步。

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参与太空电梯实验的日本建设公司大林组还在单独推进研发工作。据大林组公司网站介绍,他们构想用碳纳米管制作缆绳,6组升降电梯依靠电动机在其上运行,升降舱将建成直径为7.2米的鸡蛋状,可承载30人。电梯从地面出发,预计8天到达空间站。该公司评估这一套太空电梯系统大约需要20年的建造时间,耗价约10万亿日元。大林组的太空电梯研发组负责人石川洋二接受《朝日新闻》采访时表示:“太空电梯从理论上来说可以实现。未来,太空旅行将盛行。”

铺天盖地的新闻

太空电梯效果图

太空电梯将大大节约太空运输成本

太空电梯是个很完美的科幻概念,早在人类火箭之父齐奥尔科夫斯基年代他就已经提出了这个美好的设想:普通人能像乘坐电梯一样,借助一根连接天地的绳缆,自由且低成本往返太空。

日本静岡大学的科研人员宣布,下周将在国际空间站(ISS)开展一次太空电梯实验。这无疑将是太空电梯从科幻走向科学的重要一步。

太空电梯的想法最早由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基于1895年提出,他提议在地球静止轨道上建设一个太空城堡,用一根缆绳将地面与城堡相连,以此实现太空运输。1979年英国作家阿瑟·克拉克将这个概念写入了科幻小说《天堂的喷泉》,引起了公众的广泛关注。在科幻作家刘慈欣的作品《三体》中,也有关于太空电梯的描述。其实太空电梯的基本原理就是,用一条长缆绳,其一端固定在地球上,另一端固定在地球静止轨道(距离地面约3.6万千米)上运行的航天器或者空间站上,在引力和向心加速度的相互作用下,缆绳会绷紧,一个类似于电梯的升降舱在缆绳两端上下运动。

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根据《每日新闻》报到,实验的内容安排如下:宇航员将从空间站释放出两颗立方星。两星之间用钢缆连接,电缆上安装的一个小“电梯轿厢”,将使用自带的马达沿钢缆往复运动,立方星上的摄像头会全程拍摄运动过程。

本世纪初,随着新材料的不断出现,太空电梯的构想不再那么遥不可及,来自美国、日本、俄罗斯等各国的科学家纷纷开始探索,因为一旦建成将大大节约太空运输成本。日本是最积极的国家之一,10年前就集结了各路专家组成“日本太空电梯协会”,对此展开研究。2013年,日本教授青木义男试制的“登山者”电梯在富士山山麓进行实验,电梯成功升到了地上1200米的高度。但由于日本法律的限制,不可进行更高海拔高度的测试。日本太空电梯协会会长大野修一认为,太空电梯将是人类探索太空资源的必要工具。

美好的太空电梯想象图

立方星,顾名思义,其外形是棱长10cm的立方体。两星之间用长达10米的钢缆连接,这也是实验轿厢的运动范围。

释疑1

报道中提到的所谓太空电梯到底是什么?

由静冈大学研制的上述实验设备,将搭载预计下周发射的白鹳7号(HTV-7)前往国际空间站。预计于当地时间9月11日凌晨,在鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射。

太空电梯比火箭有何优势?

它的全称是空间系留自主机器人卫星-迷你电梯(Space Tethered Autonomous
Robotic Satellite – Miniature
Elevator,STARS-Me),这已经是STARS实验系列卫星第四次任务。迷你电梯其实是个昵称,它真正的功能并非如此,真相如下。

工程师们梦想了几十年的太空电梯,又近了一步。

人类现在进入外太空只能依靠火箭运输,不仅运输成本高昂,而且会对地球环境造成影响。据彭博社,目前的国际商业卫星发射中,每千克荷载的运输成本约2.5万-4万美元之间。日本建设公司大林组预估,太空电梯建成后,每千克荷载的运输成本约为200美元。

  1. HTV夹带的货物

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中国航天科工集团第二研究院研究员、国际宇航联空间运输委员会秘书长杨宇光说,如果太空电梯建造成功,意义绝对不局限于太空观光旅游。首先,人类现在进入太空最大的障碍就是成本过高,太空电梯能近乎百倍地降低费用。这样的话,人类可以把大量的物资运入太空。其次,太空电梯更加安全。火箭必须要以极高的速度进入太空,面对的环境极其恶劣,而且对宇航员来说也非常危险。如果搭乘太空电梯,可以非常平稳地进入太空。

日本已经执行了六次国际空间站的货运任务、且JAXA拥有国际空间站上希望号实验舱、储藏舱、扩展实验舱和机械臂。HTV可以运送重达6.2吨的货物,远超国际空间站货运主力进步号的2.4吨,在执行基本任务需求时夹带一些其他货物也是常态。本次HTV-7任务就额外携带了STARS-Me,SPATIUM-I和RSP-00三个技术验证卫星。

太空电梯动画

释疑2

  1. 系留卫星

Credit:大林组建筑公司

建造太空电梯有何难点?

STARS系列任务都用来验证一种空间应用的技术:系留卫星,或者系绳卫星。它的原理是通过用绳缆从母卫星释放一颗子卫星、或者双星进行伴飞,能自由释放、收回并重复使用,实现各种科学和工程研究目标,先后有香川大学、静冈大学等参与。

早在2012年,日本东京的大林组建筑公司就宣布将在2050年建造太空电梯。这也引起了Google
X的注意。另据报道,中国航天机构也曾宣布在2045年建成太空电梯(译者,真有这事?没查到相关报道)。

太空电梯概念提出已有100多年,至今仍未实现,这个项目在实际操作中究竟存在多大的困难?据世界科技研究新闻资讯网(PHYS.org),太空电梯的重要组成部分是缆绳,而缆绳的材质问题是建造过程中首先遇到的障碍。虽然碳纳米管的诞生带给科学家很大的希望,它的强度是钢铁的20多倍,但是目前制作碳纳米管的技术还比较差。

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在太空展开缆绳的实验以前已经成功过,但是安装一个轿厢往返运动还是第一次。如果实验成功,则将大大提升人们对太空电梯的信心。

天体物理学博士、科普作家孙正凡表示,建造太空电梯在材料、动力、维护、成本等方面都存在困难。我们现在对材料有各种设想,包括碳纳米管,但是如何把这些材料打造成符合太空电梯长度、强度、重量比要求的缆绳,还是个未知数。日本进行迷你版太空电梯实验,可以通过检验这个模型来考察理论与实际存在多大的差距。短期内还无法实现构想,但是科学技术的突破是无法预见的,必须一步一步地进行可行性实验。

STARS-Me任务艺术构想图

虽然太空电梯曾经只是科幻小说的宠儿,但是越来越多的科研人员开始认同,他才是未来空间探索的有效工具,毕竟巨型火箭路线看上去已经到了性能极限。

杨宇光表示,除了材料之外,太空电梯建造过程中还需要考虑如何躲避太空碎片的问题,以及可能会有其他卫星撞上来,最终可能会发生电梯被撞断裂的情况。另外,地球的转动并不是完全规则的,因此太空电梯随之运转的过程中可能遇到各种问题。

STARS的特色在于低成本的微小卫星编队:两颗微小、犹如魔方大小(10厘米边长的1U立方形)的卫星通过一根约10米的细钢缆相连。这次的-Me任务之所以叫做迷你电梯,是因为钢缆上还将有一个小滑块可以在钢缆上移动,视觉上有一种”电梯”的效果,因而得名,但可以确定的是这跟太空电梯的理念毫无关系。

如果太空电梯建成,将大幅降低向地球轨道运送人员和材料的成本,从而有可能建造更大的空间站、月球基地,甚至为载人火星任务助力。

释疑3

  1. 到底是做什么的?

本此实验的负责人石川洋司(Yoji
Ishikawa)说:“理论上,太空电梯的可行性还是很高的。建成之后,太空旅行将会变得平易近人。”

实现太空电梯还要多久?

STARS-Me任务由静冈大学主要负责研发。毕竟只是两个卫星加一起几千克的极小任务,它的真实作用还是基本的技术验证和教育教学,主要关于通过无线电信号接收辅助判断卫星状态:两颗卫星都能直接与地面通信,它们之间的距离和姿态会导致信号接收出现细微的偏差,在地面的接收站可以通过两股信号的多普勒频移、比特率、信噪比对比等反推这个小型编队的姿态和距离信息。

大林组建筑公司认为,第一代太空电梯的成本预计将高达900亿美元。译者认为这个预算过于乐观了。Anyway,希望下周发射成功,实验开展成功,早日建成可用的太空电梯!

日本科研团队进行太空电梯的实验备受瞩目,很多人甚至开始幻想乘坐电梯进行太空观光的场景。不过,以目前的进展,太空电梯究竟什么时候可以实现?

中间的”电梯厢”(6*3*3厘米尺寸,比鸡蛋还小)带有蓝牙功能,能够通过其中一颗卫星与地面通信,也会出现在两颗卫星的互拍中。它也能够在绳缆上缓慢移动,作为测试任务的额外标的,也能验证双星+滑块的技术可行性,从这个角度的确是世界首例,但它的更科学叫法应该叫做滑块。整体上这个任务只是个实验验证性质的小型任务,跟大家想象中的”黑科技”相距甚远。

原文来自space.com,作者Scott Snowden

杨宇光表示,日本科学家目前所做的实验只能说是和太空电梯的相关技术沾边,距离真正实现还很遥远。因为人类目前还没有找到在工程上可行的方案。如果未来某一天有革命性技术出现,开发出了新的材料,它的强度比碳纳米管还要高上万倍,那么建造太空电梯就比较容易了,但是现在无法预见。也有人提出在其他星球建造太空电梯,这也是有可能的,但是现在所有的研究都是一种概念研究,完全贴近工程的研究还没有。

  1. 宣传作用

可靠的线上网赌网站,编写:赵琨 | 校对:

杨宇光指出,即使无法实现3.6万千米的太空电梯,如果能够在地面建造一座一二百公里高的高塔,也是非常有意义的。因为从地面运送物体去太空需要穿过大气层,这个过程复杂且代价高昂,如果火箭不从地面起飞,而是通过高塔上升到百公里的高度起飞,不仅节省燃料,而且起飞的环境也改善了,那样就变成了真空环境。建造这样一座高塔相比于太空电梯来说更容易,但是目前还实现不了。

毫无疑问,太空电梯是个大大的噱头,引发了全世界关注,也引出了每个新闻稿里都会出现的大林组建设公司。作为日本最大的房地产企业,大林组造了无数日本的摩天大楼,太空电梯概念一直以来是他们宣传的重要方向。部分资助这么一个大学里的小型科研项目并不昂贵,却收获到了万千读者的关注,可谓是一次成功的品牌曝光。

编排:赵琨 | 配乐:解仁江

本版采写/新京报记者 陈沁涵返回搜狐,查看更多

因而,本次报道”太空电梯”大新闻的媒体,大概像把壁虎吹作剑齿虎一样。。。

本账号系网易新闻·网易号“各有态度”签约账号

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那么,太空电梯到底可行么?

专栏打赏

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电梯轨道被陨石或卫星击中的概率有多少呢?

太空电梯概念图

谢谢阅读返回搜狐,查看更多

直接说答案好了:不可行。随便举出十个原因反驳:

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1.
太空电梯必须将重心放在地球同步轨道上,否则就无法相对地表稳定,这里是绝大多数通讯卫星所在地:围绕地球自转速度恰好等于地球一天,因而相对地面而言静止或同步。这里的高度是35786千米,是摩天大楼电梯高度的数万倍!

2.
为保证重心在地球同步轨道,在这个轨道外侧(超过地球静止轨道)需要配比一个质量巨大的平衡锤,重量需达到万吨级别。人类目前最强大的火箭仅能运送10-15吨级别载荷到此轨道;

3.
电梯运行期间会受到各种摄动干扰,为保持重心稳定需要对这个巨大的平衡锤进行灵活控制,它的质量已经远超了人类能控制的航天器极限-国际空间站(420吨);

4.
被绷紧的缆绳需要承受巨大的应力,人类现有最强材料碳纳米管有一定应用可能,但它仅是实验室中存在的材料无法量产,科学家们只能制造出极微量的实验品,而花费是天价;

5.
即便是碳纳米管,它的长径比也在1000:1级别(对比普通材料20:1已有极大提升),对比太空电梯的超长缆绳要求依然不够;

6.
不仅强度问题,绳缆不同位置由于重力加速度和围绕地球运动速度不同,受到的切向应力也不大不相同,人类尚无一种灵活的材料能实现这些要求;

7.
地球大气干扰巨大。大气包含对流层、平流层、中间层、电离层等,对流层有风雨雷电,平流层有横向风,中间层有剧烈温度梯度和对流,电离层有高能粒子和磁暴等人类完全未知的空间天气现象。好不容易走出1000千米的传统大气层定义区间,很不幸,仅走完了全程3%左右;

8.
电梯厢并不简单。航天中但凡从无人变成载人,都意味着成本陡增,人是所有航天探索中最脆弱的环节。太空电梯要进入太空,面临复杂的大气环境和宇宙辐射环境,电梯的防护要极端严格,而这无疑需要一个巨大的电梯厢,进而要求增大绳缆的应力、强度、尺寸,形成无解死循环;

9.
NASA曾经做过一些预研究,最终全部放弃。谷歌著名的X实验室,曾经研究过太空电梯可行性,最终宣布放弃,因为它的技术难度”远远超过了人类现有技术水平”;

10.
人类航天已经愈发成熟,随着可回收运载器和航天器的快速研发,尤其是商业航天的加入,航天成本也在迅速降低,太空电梯最吸引人的”价格优势”并不存在。

以上,别闹了,大家还是老老实实支持可控核聚变这种靠谱的技术吧,改变人类全靠它了(手动滑稽)!

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