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人类真的能造出太空电梯吗？难点在哪里（链接月球）

人类真的能造出太空电梯吗？难点在哪里（链接月球）

2025-02-20 15:38:58阅读量：7 字体：大中小

我们人类是希望探索宇宙，但“低效率”的火箭技术已经禁锢了人类探索外层空间的步伐，一般来说，我们需要将一定质量的物体送入太空，往往需要消耗物体质量数十倍的燃料。这就是为什么人们想出了太空电梯的主意。简单地说，我们可以在地球表面建造一个电梯，直接进入太空，这样我们就可以用很少的能源消耗来摆脱地球引力的束缚，人类可以很容易地进入太空，从而开启太空探索的新时代。太空电梯应该如何建造?

想象一下，你手里拿着一根普通的吸管。如果你把吸管的一端举起来固定在桌子上，然后用手把另一端往下按(轴向力)，你会发现不费多大力气就可以把吸管弯曲变形。(注:这种现象称为“失稳”，是指长直杆在轴向力达到或超过“临界失稳压力”时发生变形，无法保持平衡。在其他条件相同的情况下，“临界失稳压力”与拉长的直杆长度的平方成反比，即拉长的直杆长度增加一倍，其“临界失稳压力”变为原来的1 / 4。
但是，如果你用力拉吸管，你会发现，即使你使劲拉，也很难让它明显变形。因此，如果我们真的要建造太空电梯，最好的办法就是把它做成一个来自太空的“吊梯”，只承受拉力，不承受压力，这样就避免了“不稳定”的巨大问题。
1991年，科学家发现了一种奇怪的碳结构，称为碳纳米管。这种结构可以被认为是一维纳米材料，碳原子以近乎完美的六边形结构缝合在一起，这使得CNTS具有极强的拉伸性能，其理论拉伸强度可高达300GPa。重要的是，碳纳米管的密度也很低。即使是多壁碳纳米管，其密度也约为每立方米2.1 x 10^3千克。代入上面的公式可以看出，如果太空电梯缆索是用这种材料制成的，那么它所需要的拉伸强度就是101.85GPa以上。这远远低于碳纳米管的理论抗拉强度。
不幸的是，尽管碳纳米管可以帮助解决建造太空电梯的最大问题之一，但它们仍然是实验室产品。迄今为止最长的碳纳米管只有0.5米。总的来说，要让碳纳米管的长度达到35786公里，我们还有很长的路要走。即使按照乐观的估计，要在本世纪50年代建造第一个太空电梯也需要30年的时间。