首页 > 科学 > 科学原理

太空电梯的原理到底有没有可行性

科学原理 2026-04-11 菜科探索 +
简介:太空电梯的原理是什么?到底有没有可行性呢?

【菜科解读】

电梯是现代社会一种非常普遍而又快捷的运输方式,在高楼林立的城市里面,要想爬个六七楼简直都要崩溃了,而早在19世纪末有科学家就提出建造太空电梯的想法,从地球将人类送往空间站,从理论上来说是可行的,但对于太空电梯的建造结构就是一个不小的难题,太空电梯到底可不可行呢?

太空电梯是什么?

太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备。

与普通电梯类似,不同的是,它的作用并不是让乘客往返于楼层之间,而是将他们送入距地球约3.6万公里的一座空间站。

随着人类太空探索步伐的加快,科学家考虑设计一种太空电梯,实现外太空和地球之间更便捷的物资交换。

太空电梯的起源:

太空电梯的想法可以追溯回1895年,当时俄罗斯科学家Konstantin Tsiolkovsky受到当时刚建成的埃菲尔铁塔的启发,他开始思考,如果能够把铁塔建至35800公里的高度,就会直达地球静止轨道,那么就不需要火箭也可以把飞船送入太空。

他的概念跟我们现在的想法差不多。

科幻小说家克拉克在《天堂的喷泉》一书中也提到了主人公修建了一座太空电梯,更是激发了人们对太空电梯的极大兴趣。

2002年,NASA的Brad Edwards鼓励同僚重新思考现代版的太空电梯。

Brad Edwards在报告中指出,一个可行的太空电梯应当包括四个部分:缆绳、锚、平衡锤和升降机。

电梯部分由耐用的缆绳和机械升降机组成,从地面一直延伸到太空中。

升降机和普通电梯一样,可以承载许多吨的设备仪器和人,沿着缆绳来回往返。

在地球地面有一个非常重的锚把缆绳牢牢地束缚在地球上,在顶端则是一个平衡锤支撑着缆绳,平衡锤可以当成一个空间站。

太空电梯的原理:

从理论上来说,太空电梯是可行的,而且比火箭和宇宙飞船更节能,小孩拿着一个细绳,一端拴着重物,以手为轴心甩动绕圈,在靠近手心的一端绳子上有一只蚂蚁,在树甩动的过程中不停地向重物的一端爬,当蚂蚁达到那一端后,既达到了一定的高度,又拥有了转动的速度。

这就是太空电梯的原理,发射火箭的推动力包括两个方向,一个是垂直上升,一个是与地球表面平行的横向加速,太空电梯就像绳子上的蚂蚁,手部的轴心就像自转的地球,只要顺着轨道往高处爬升,达到顶端时借助地球的自转,就拥有了平行地表的转动速度,比火箭节省了一个横向的推动力。

太空电梯的建筑构造:

太空电梯主要包括四个结构,地表基座、线缆轨道、太空舱、升降舱。

升降的方式和普通的电梯类似,基座位于地球表面,稳固线缆的部分在地表之下,最顶层是电梯的出入口,太空舱是漂浮在近地轨道上的飞行器,线缆轨道连接基座和太空舱,升降舱是运载人和货物的空间。

建造线缆轨道需要重量强、廉价、坚韧的材料,硬度比目前可造出来的材料都要更强,石墨烯和纳米钻石线是比较有前途的两种材料,但强度仍然不够,线缆需要承受大气腐蚀、辐射、陨石的撞击。

太空电梯将是人类历史上体量最大、建造难度最高的单体建筑,任何一次线缆的断裂都可能给人类或者太空带来难以弥补的伤害,所以建造过程必须一次成功。

在材料和建造技术都还不成熟时,月球可以成为建造太空电梯的试验场,月球的重力更小,降低了材料强度的要求,防弹纤维就能够应用在月球太空电梯的建造中,还可以在小行星采矿来获取能源。

太空电梯的可行性:

美国《大众科学》杂志的丽贝卡·博伊尔表示,太空游客将搭乘类似电梯车厢的升降舱进入太空,升降舱系在碳纳米管制造的缆绳上;

太空电梯缆绳全长为地月距离的四分之一,约9.6万公里,与太空中的一个配重相连。

根据大林组的初步计划,升降舱可容纳30名游客,时速约合201公里。

安装在轨道站上的太阳能电池板负责为太空电梯提供电量。

搭乘这种电梯,游客需要一周多时间便可进入太空。

有专家曾经指出,纳米碳管还只是毫米级制品,距实用差距甚远;

向3万多公里外的太空发射各种电梯建设材料花费巨大;

这种“太空电梯”一旦因严重事故崩塌,空中和地面的损失也将十分惊人。

专家们认为,面对这些难题,“天空电梯”短时间内恐怕很难开工。

还有,当太阳风向太空电梯施加压力时,来自月球和太阳的重力作用将使绳索变得摇摆不定。

这将有可能使太空电梯摇摆造成太空交通障碍,太空电梯也可能会碰撞上人造卫星或者太空垃圾残骸,这样的碰撞将导致绳索断裂或太空电梯失事。

为此,太空电梯必须在内部建造推进器,以稳定太空电梯致命的摇摆振动,但这又将增加电梯建造的难度和建造维护成本。

诰命夫人是干什么的?到底有没有实权呢?

  我们都知道,现代许多的古装影视剧中,我们经常能够看到女子被封为“诰命夫人”,那么“诰命夫人”是干什么的呢,感兴趣的读者可以跟着小编一起往下看。

  在古代帝王制度下,女性能有官爵在身是非常令人羡慕的事,像各个朝代一些官员的妻子能被封封为“诰命夫人”。

“诰命夫人”是没有实权的,但是受到的待遇让很多女子羡慕。

  古代一品到五品官员称为诰,六品到九品称为敕,到明清时期这种制度已经很完善了,诰命夫人也是有等级之分的,毕竟宰相夫人不会侍郎夫人一个等级吧。

然而被封为“诰命夫人”的女子有什么权利呢?  诰命夫人是唐、宋、明、清各朝对高官的母亲或妻子加封。

诰书,是皇帝封赠官员的专用文书。

古代一品至五品的官员称诰,六品至九品称敕。

明清时期形成了非常完备的诰封制度,一至五品官员授以诰命,六至九品授以敕命,夫人从夫品级,故世有“诰命夫人”之说。

诰命夫人跟其丈夫官职有关。

有俸禄,没实权。

  被封为诰命夫人首先俸禄待遇跟朝廷命官是一样的,虽然没有实权但是也属于爵位之类,再就是诰命夫人能有权利参加皇宫中举办的一些重大节日和典礼,有机会接近皇后和,这样你就可以帮助自己的丈夫在皇宫中说上话,使自己的丈夫官途平步青云。

  虽然诰命夫人是当时女子很高的荣耀,但还是要遇到一个好的丈夫,像《》中的娇杏虽从一个丫鬟身份做到官居一品诰命夫人,但由于遇到的是一个贪得无厌,弄权牟利的人,使得她后半生活的也很凄苦。

所以说虽然待遇让人羡慕,但还是离不开自己的丈夫在官场上的名声。

  对于这个古代的封赏“诰命夫人”,你有何看法呢?

夏朝真的存在过吗?考古到底有没有夏朝的证据呢?

  我国有文字记载的历史是从开始的,商朝已经有了确切的出土文物证据证明是确实存在的,但是由于年代久远,一直没有找到准确的文物来证明其真实性,这也是许多人怀疑夏朝是否真实存在的一个原因。

  以前有人对中国的夏朝、商朝是否真实存在表示过怀疑。

后来被发现后,对于商朝的怀疑已经没有人再说了。

但是,对于夏朝是否存在的怀疑依然如故。

这种怀疑来源于一个很简单的西方理论:没有学上的证据,就不能明确证明。

西方的这个理论并非自古就有,而是西方近现代考古学形成之后出现的。

近代欧洲的一系列考古发现,大大增强了这种理论的底气。

  西方在讲希腊文明的时候,除了文字的记载,还有考古学的发现相呼应。

最明显的一个例子就是特洛伊。

在很长的历史时期内,《》中的特洛伊是否真实存在,一直遭受怀疑。

过去的人们经常把《荷马史诗》中的故事当成是文学作品,而非真实的历史。

但是,一个名叫施里曼的德国人坚信《荷马史诗》不是文学,而是真实存在的历史。

于是他花费大量财力,开始寻找特洛伊遗址。

最终找到了,现在成为土耳其最著名的旅游景点之一。

除了特洛伊之外,希腊还有雅典城遗址、克里特遗址、迈锡尼遗址等。

这些遗址也分别被称为“克里特文明”,“”等。

西方近代考古学的这一系列成果,使得人们越来越坚持,要证明一个远古文明,必须有考古学的证据。

更有意思的是,这些考古学证据基本上都是指金器、青铜器等贵金属物品。

  我认为,西方的这种考古学与文明关系的论断,在欧洲地中海地区是适用的,在中国或在世界其他地区不一定完全适用。

在地中海地区,一个小型城市拥有大量的金银财宝,以证明一个“文明”的存在,是有特殊原因的。

不管是克里特、迈锡尼、雅典还是特洛伊,它们显然都可以算作一个城市,但是,面积范围都不大。

现代考古学认为,特洛伊遗址在当时能够居住的总人口大约在2000人左右。

法国学者库朗热说,一般希腊城邦拥有公民权的人大约在200-350人之间。

也就是说,一个城邦,即使加上没有公民权的人,人口总数也不是很大,有人说几千,有人说几万。

按照《荷马史诗》对特洛伊的描写,当时统治特洛伊的更像是一个氏族,而非国家。

但是,偏偏在这样一些今天看来很小的城市里,考古发现了大量的金银财宝,为什么会这样?因为,古希腊所有的“文明”都主要是建立在贸易经济的基础上。

  特洛伊这样一个小城市,即使靠它周边地区的农业人口,也很难创造出考古发现中找到的大量金银财宝,换句话说,靠特洛伊自己创造财富的能力,它根本不可能拥有那么多的财富。

特洛伊的财富来源就是贸易,它占据了当时欧亚非贸易的咽喉要道,它的主要财富来源是对过往货物征税。

用中国话说就是:“要想从此过,留下买路钱”。

希腊联军之所以不惜血本要攻下特洛伊,并非因为海伦被拐走这样一个简单原因。

美女海伦被拐走也许是真的,但这很可能只是希腊联军攻打特洛伊的借口,就像美国说伊拉克有大规模杀伤性武器一样。

希腊联军攻打特洛伊的根本目的还是为了占据财富通道的咽喉。

  除特洛伊外,古希腊的其他考古发现,包括克里特文明,迈锡尼文明,都是贸易经济的结果,否则,地中海一个小岛上,自己也没有金矿,也没有丰富的物产,哪来那么多金银财宝?而且,贸易经济的交换手段,使得当年没有统一货币的希腊人,不得不借助于金银等贵金属,这也形成了西方文明重视黄金等贵金属的传统。

  对于中国来说,贸易始终没有占据经济活动的主要地位,农民的集市贸易主要是小范围地交换生活必需品。

中国古代社会最主要的财富来源不是贸易,而是土地。

因此,城市在中国古代社会并不十分重要,尤其在早期夏商周时代。

这两种不同的财富来源首先造成对金银等贵金属的不同态度。

在那个年代,中国人对玉石的重视程度超过对金银的重视程度,而玉石并非用来做贸易中介物的。

其次,没有发达的贸易,自然也就缺乏作为贸易中心的城市,自然也就不会在城市中聚集大量的金银财富。

所以,以一个小型城市遗址拥有金银财宝数量的标准,来判断中国古代的文明,并不十分适用。

即便是殷墟,青铜器等物品的出现,也不是在一个城市里,而是在一个墓葬中。

  地中海文明以贸易为主要经济来源,造成了一些小城邦在贸易竞争中异军突起,形成短时期内财富的大量集中,但同时也造成周边人的眼红,于是战争不断。

这又造成了一个曾经繁荣的小城邦文明突然中断。

这种现象使得现代考古学有可能找到一个拥有大量金银财宝的小城邦遗址。

而在中国,一个文明的存在,很少因为一个城市的消失而消失。

中国古代社会的财富,主要不是因为贸易而集中在城市,更多的是因为农业而分散在农村。

因此,在中国试图用一个城市遗址所拥有的金银财宝来证明一个文明的存在,很可能是徒劳无益的。

  对于地中海地区的贸易经济来说,城市集中体现了文明的全部内容,城市与农村的区别就是文明与野蛮的区别。

而在中国的农业文明中,城市更主要体现的是管理功能,而非文明的全部价值。

在农业文明中,城市与农村的区别,不是文明与野蛮的区别。

相反,农业文明的精华保留在农村是很正常的。

例如,我们现在仍然能够看到的明清民居村落,其精致和优雅,丝毫不亚于同一时期的京城民居。

  周代应该算是信史的时代,但是,周代的都城及墓葬遗址至今都没有确定,周代的金银财宝被发现的也不多。

但这并不妨碍我们认定周代有一整套完整的制度文明。

的殷墟也不是一个城市遗址,而是一个墓葬。

对于更早的夏朝,如果我们还是沿用西方考古学的概念,以一个小型城市遗址的金银财宝来衡量和判断一个文明,那么,很可能永远都不会有结果。

因为,西方依据地中海文明所建立的考古学与文明关系的论断,对于夏朝很可能是不适用的。

  在中国的考古发现中,有一个河南偃师“”。

从年代上说,二里头文化属于夏朝。

与地中海的各种“文明”相比,中国人只将二里头称作“文化”。

但是,地中海的每一个“文明”遗址,所能拥有的人口,都只有几千人的规模,而“二里头文化”的规模估算可容纳十五万人左右,有的估算更高。

与古希腊的“城邦文明”相比,“二里头文化”才像一个真正的城市或都城。

中国的和历史学家之所以至今都没有宣布“二里头文化”就是夏朝的都城,主要原因是受了西方近代考古学的影响――在二里头没有发现大量的贵金属。

  我认为,对于“二里头文化”的性质判定,应该抛开西方考古学形成于地中海考古的结论。

否则,我们对于中国远古时期的历史证据,只能寄希望于之类暴君的出现,才有可能出现财富高度的不合理集中,也才有可能被今天的西方考古学理论所接受。

而对于尧舜这样的“贤君”,对于那些没有横征暴敛的古代“圣贤”,我们可能永远都不会从西方考古理论那里得到金银财宝上的考古证实。

但是,事实上,中国人工栽培水稻已经有1万年的历史,最早的丝织品也有7000年的历史,而且,我们还不知道中国究竟从什么时候开始重视金银等贵金属,也许夏朝人真的“视金银为粪土” 呢?  总而言之,西方考古学理论的某些论断,其产生的背景是地中海的城邦贸易经济,而这种经济模式在中国古代并不存在,因此,这一论断也不应该简单套用于中国古代考古。

换句话说,寻找或确认夏朝的都城,不能完全借助西方的考古学理论。

至于“二里头文化”能否就判定为夏朝的都城,还是让真正的考古学家和历史学家去下结论吧。

太空电梯的原理到底有没有可行性

点击下载文档

格式为doc格式