太空电梯是怎样工作的原理
2023-12-21
太空电梯原理不复杂，这种结构使用了电磁弹射技术，从国家太空实验室社交媒体上提取的视频可以看到，这个装置有三条120°分配的导轨，在每条导轨内都安装了电磁弹射装置，其原理和航母上弹射战斗机的电弹是一样的。
太空电梯（天梯）的概念最早由火箭科学先驱者齐奥尔科夫斯基1895年设想提出，科幻三巨头之一克拉克在《天堂的喷泉》中用大量技术细节进行了描述，后成为科幻作品中的常规设置，比如《三体》等。但其具象化却寥寥无几，印象中只有游戏《光环》、电影《AD ASTRA》等极少数作品有具象描绘。《流浪地球》原著是没有太空电梯的，但大刘参与了剧本，于是在大刘和郭帆的努力下，在流浪地球2中展现出目前全球影视和游戏作品中最宏大的太空电梯具象化成果。
其实呢，如果一定要抠细节的话，《流浪地球2 》中的太空电梯，在起飞前有一段广播播报，播报的内容中有“electromagnetic launch”，这个词的意思就是电磁发射。也就是说，电影中的太空电梯是电磁弹射起步的，然后才是火箭发动机点火。
实际上，电影中的太空电梯是一个紧急情况下的造物，考虑的是高效。我们先看看电动机，如果要建造一个使用电动机的太空电梯，理论上可不可行呢？当然可以，但是提供动力的电动机需要足够大的功率和能量，这个功率要求比火箭助推发动机大得多。
为什么这么说呢？因为电动机拉动的不止是电梯这个载具，还有连接载具的绳索，这个绳索的重量可能远大于电梯本身。姑且先不考虑绳索本身是什么物质，有多重。我们先来看看这根绳子有多长。
为了保证太空电梯能够同步地球的角速度，连接太空电梯的上端必须处在三万六千公里的高度上，不然上端无法保证绕地球运动。这个高度什么概念？地球赤道周长才四万公里。无论是什么材料，这种长度的重量都十分惊人。
那如果建设一个电磁轨道呢？那就更难了，目前还没有什么材料可以支起三万六千米的高度，而不出现任何问题，理论上都没有。绳索电梯理论上还有纳米材料，轨道电梯那是完全没有。比较直观的例子是，山峰理论极限高度是两万米，这个高度下底层石头会被压成岩浆。而现实中，珠峰曾高达一万两千米，一次地震就塌方了。
所以说，电动力的太空电梯比火箭发动机可能还要麻烦一点。其实电影中使用的也不是火箭发动机，只是看上去像而已。电影中第一段是电磁弹射；第二段使用涡轮发动机提供动力离开大气层；第三段就是使用电动机了，用钩锁将轿厢拉上去。
总的来说，电影中的太空电梯设计还挺合理，既不是使用火箭助推发动机，也不是使用什么特别黑的黑科技来机械降神。那么，你觉得太空电梯还有什么玩法呢？
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