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太空梯被指稳定性差 上天过程耗时费力

来源:网络资源 2009-09-02 12:53:33

  太空梯被指稳定性差上天过程耗时费力

  据英国《新科学家》杂志报道,一项最新研究指出,简单的攀爬动作就足以使太空梯脱离正轨,因此利用太空梯进入太空是一种存在潜在风险的方法。要解决这个问题,就必须放慢太空旅行速度,或者同时启用多个升降机,通过它们相互间的作用,抵消它们对电缆产生的作用。不过要放慢升降机的运行速度,它沿电缆进入太空的时间将被延长到大约一个月。

  人们曾提议,利用太空梯取代昂贵的火箭,把货物或7名人类送入太空。太空梯由一端固定在地球表面的电缆制成,而且它利用太空中的一个平衡物来保持平衡。地球上的激光将给“升降机”提供能量,帮助它们带着货物向上攀爬。但几十年来,这个概念一直没有多大发展,之所以会这样,并不是因为目前的材料无法承受太空电缆产生的张力。现在的碳纳米管或许可以克服这一问题,但目前的难题是,它们必须比现在的人造产品更长、更纯才行。

  即使拥有合适的材料,太空梯可能也相当不稳定。月球和太阳的引力托拽,以及太阳风的冲击,都会使电缆不断摇晃,而且有可能会使太空梯撞上附近的人造卫星或者太空垃圾。要想使推进器正常运行,可能电缆需要保持在一条直线上。而且现在看来,攀爬本身似乎也会引起太空梯发生摇摆。

  地球旋转

  导致太空梯无法保持稳定状态的另一个原因是科里奥利力(Coriolisforce),这种力促使旋转运动的物体发生偏移。地球自传产生科里奥利力,它使地球上的气流和水体发生偏转。在这项研究中,太空梯将垂直固定在地球赤道的某一点上。随着升降机不断上升,它的运动将导致科里奥利力对升降机、电缆产生与地球自转方向相反的拉力。机械工程师,加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的艾伦·米斯拉和克唐纳·德特威尔联合有限公司(MDA)的斯蒂芬·科恩表示,这个力将迫使太空梯远离它的垂直位置,让它像个钟摆一样来回摆动。

  错误轨道

  米斯拉表示,货物沿着太空梯上升的运动,可能仅会造成电缆的局部出现来回摇摆现象。但是电缆的摇摆有可能会加快或者减慢任何沿着太空梯运行的飞船的速度。结果使它们进入一个偏离正轨几十公里的错误轨道。要纠正这个问题,或许需要耗费大量燃料。米斯拉告诉《新科学家》杂志说:“由于这个结构非常庞大,因此,即使位置出现微小的偏移,也会在有效载荷所及的轨道里产出很大偏差。”

  放慢攀爬速度

  米斯拉告诉《新科学家》杂志说,升降机的速度越快,产生的影响就越大,因此降低升降机对电缆的影响的最简单方法是,放慢它的爬升速度。缓慢攀爬可以使太空梯达到稳定状态,垂直耸立在地球赤道上。然而,这样会使进入轨道的旅行变得非常缓慢,需要在15天的基础上另外再增加9天或者更长时间,才能进入预定轨道。

  米斯拉表示,在旅行过程中,攀爬速度可以随时进行调整。也可以同时启用多个升降机,通过合理安排,让它们彼此抵消它们对电缆产生的影响。美国新墨西哥矿业及科技学院的安德斯·约恩森一直在研究太空梯的稳定性,他说:“我认为,我们将发现建一座太空梯并非只需要拉设一根电缆,然后沿着它上下运行就行了,事实上太空梯的建设过程比这更加复杂。”

  速度限制

  约恩森说:“制定特殊的升降机时间安排和速度限制,将有利于节约太空梯的燃料。”华盛顿西雅图的顾问大卫·朗也一直在研究升降机对电缆的稳定性产生的影响,他说:“交通调整可能会起到一定作用。”不过,将太空梯并排连接在一起或设立单行道等其他方法,或许对增加太空梯的稳定性也有一定帮助。郎告诉《新科学家》杂志说:“我不得不说,现在确定哪种方法是解决太空梯稳定性问题的最好方法,还为时太早。”

 

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