太空(宇宙)电梯(2020.04.08)

最近呢，深深的喜欢上了一个女生，代号丸子，她喜欢看YouTube的"老高与小茱"。出于爱屋及乌，我这个从高中就断了物理化学知识的科学盲终于下了狠心，每一个video都要仔细研究。

背景

太空电梯(space elevator)，是由苏联火箭科学家Tsiolkovski， Konstantin Eduardovich(康斯坦丁·爱德华多维奇·齐奥尔科夫斯基1856.09.17~1935.09.19)于20世纪70年代提出。太空电梯主要由空间站及连接空间站和地球表面的线缆，如下图所示：

相关公式

万有引力公式：
向心力公式：
人造卫星：

技术要点

1. 地球表面的基站必须在赤道上空

太空电梯搭配的空间站可以理解为地球同步卫星，地球同步卫星需要轨道周期和地球的自转周期相同即一个恒星日(约23h56m4s)，距离地面约35,786 km。

这时候就有女读者要问了：盛哥盛哥，为啥一定要在赤道上空呢？同步卫星既要绕地球自转轴转动,同时又要以地心为圆心做圆周运动，不然离心力和地球引力的方向不是正好相反的。其次呢，赤道是地球上重力加速度最小的地方，节约能源。

这时候女读者又要问了：盛哥盛哥，为什么地球同步卫星距离地球的高度固定呢？通过下面的公式计算出来的

2. 太空垃圾

地球大气层外存在着星体碎片，然而更多我们要考虑的是卫星、废旧卫星产生的太空垃圾，虽然大部分落到大气层燃烧殆尽，但还是存在着很多运行在轨道上(值得注意的是，我国制造了近40%的太空垃圾)。太空垃圾的运行速度极快，根据动能公式再轻的东西只要速度够快产生的冲击力也是非常可观的。

3. 电梯上升产生的剪切力

正常卫星️发射后的上升路线是曲线的，因为可以利用地球自转速度，从而实现节省能量少带推进剂的目的。如果非要垂直上升，必须要一直达到地球第二速度，需要大量燃料。跟我的好朋友色黄(物理学博士)聊了会，觉得在垂直的索道上升电梯也会产生巨大的剪切力，这咋克服。

4. 轨道/绳索

绳索需要巨大的长度、极高的强度、耐腐蚀、抗剪切、抗疲劳性能，目前最最合适的是碳纳米管，然鹅目前能造出的长度还超不过1米。

5. 推进/拉取所需的能源

推进到太空，不还得用火箭...

从太空拉上去，这得攒多少太阳能啊....

不过色黄给我介绍，他师兄目前在研究空间太阳能电站，即在太空中将太阳能转化为电能，电能转化为微波传输回坐落于赤道的的基站，转回电能，哈哈哈，个人感觉也没特别大实用价值，但是国内外对这块投资还蛮大。

所以吧，感觉完全不可能～

Reference

• 高中物理公式汇总
• wikipedia-Space_elevator
• 维基百科-太空電梯
• 百度百科-太空电梯