我的超級(jí)黑科技帝國 第四百七十七章 太空電梯

所以說將來會(huì)建造太空電梯，無論是從省時(shí)省力的角度來說，還是其龐大的，可以用噸這個(gè)單位起步的運(yùn)載量，以及大批量的運(yùn)送人員上太空，這種優(yōu)勢(shì)是普通的太空戰(zhàn)機(jī)無法相比的。

所以太空電梯這種東西，會(huì)在將來逐漸被淘汰，但是對(duì)于目前而言，確實(shí)是一種必需品。

而太空電梯的主要難點(diǎn)和解決方案，在過來這里之前，起源已經(jīng)給出了一套合理的解決方式。

首先是地面站，地面站的建設(shè)難點(diǎn)在于選取地址，纜索的固定以及在海面進(jìn)行施工。

首先地面站應(yīng)該是建設(shè)在赤道智商的，選址的氣候應(yīng)該要滿足常年風(fēng)力低于2級(jí)，無積雨云等可產(chǎn)生雷暴的云層聚集，原理各種氣壓帶和季風(fēng)環(huán)流。

除了氣候之外，還要考慮到纜索斷裂的極端情況發(fā)生，所以地面站的選址應(yīng)該是遠(yuǎn)離人類聚集的地方，就好像是飛機(jī)場(chǎng)一樣，一般都是建設(shè)在郊區(qū)，除了噪音等問題之外，最主要的就是要避免飛機(jī)故障和失事對(duì)居民區(qū)所帶來的損害。

而且這一塊地區(qū)的地殼應(yīng)該要比較穩(wěn)定，質(zhì)地堅(jiān)固以便足以固定纜索，遠(yuǎn)離地震。

有不少的資料認(rèn)為，位于日照線以東，美洲大陸以西的赤道就是比較合適的選址，而地面站所要提供的軸向拉力用來固定和維持長(zhǎng)達(dá)36000英里，甚至是更長(zhǎng)的配重物纜索，而纜索埋線深淺度有著非常高的要求。

同時(shí)地面站還參與分擔(dān)應(yīng)力和擺動(dòng)，同時(shí)地面站還需要更高高度的塔結(jié)構(gòu)來使得纜索保持豎直。

所以為了滿足上述的要求，大唐科技需要建造一個(gè)超高的塔樓作為錨，這個(gè)塔樓的這整體高度最少要有480米，一部分用來在海面下用于固定錨，另外一部分用來應(yīng)對(duì)纜索的應(yīng)力和擺動(dòng)，實(shí)際在施工的時(shí)候，可以根據(jù)情況合理的分配地上和地下的高度。

在海中進(jìn)行施工作業(yè)這個(gè)問題，難度其實(shí)并不大，因?yàn)椤澳咸扉T”計(jì)劃就是在太平洋海底進(jìn)行的施工和組裝，對(duì)于在海洋之下的作業(yè)，智能機(jī)器人完全可以勝任這個(gè)任務(wù)。

所以起源在通過比對(duì)全球的水文數(shù)據(jù)和地質(zhì)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備選取一塊海床質(zhì)地合適，并且比較穩(wěn)定的地方。

同時(shí)地面站為了維持本身的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該最少要有2KM以上的面積，這可以通過填海來實(shí)現(xiàn)，較大的面積可以滿足其作為一個(gè)空地交通樞紐配置海港，空港甚至是路橋等交通設(shè)施，并且在周圍設(shè)置配套的城市來滿足載荷或者是乘客所需要的各種服務(wù)要求。

所以目前是需要一塊海水深度較小，同時(shí)海床質(zhì)地堅(jiān)硬，可以提供足夠拉力來拉住纜索，防止其直接飛出去。

另外一點(diǎn)，就是纜索的問題。

纜索是太空電梯最為重點(diǎn)的一個(gè)結(jié)構(gòu)，它需要具有較大的半徑，同時(shí)需要極高的強(qiáng)度和耐腐蝕性，同時(shí)要具有抗剪切以及抗疲勞性，其難點(diǎn)在于如何承擔(dān)應(yīng)力，而且要如何搭建。qq

其中的一種解決方法是材料，目前已經(jīng)有人選用了一種高強(qiáng)度，高耐熱性的復(fù)合纖維作為太空電梯的纜索—PBO又稱之為柴隆纖維。

這是阿美堅(jiān)在上世紀(jì)80年代所生產(chǎn)的一種用于航天航空的符合材料，然而柴隆纖維的斷裂長(zhǎng)度只有384公里，僅僅為最低目標(biāo)長(zhǎng)度的1100，而且成本方面也非常的高昂，可以說若是采用這種的話，將大唐科技賣了都不夠的。

而目前最有應(yīng)用場(chǎng)景的材料，這是一種叫做碳納米管的東西。

碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料。

碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為220nm。

碳納米管的拉伸強(qiáng)度為118.9±4.5GPa，斷裂應(yīng)變?yōu)?6.41±0.22，韌性為8.0±0.2GJm3，材料的拉伸屬于非線性彈性行為，與廣泛報(bào)道的碳納米管彈性一致。

一條太空電梯的纜索，必須耐受大約60100gpa的張力，而鋼大約在承受2gpa的時(shí)候就會(huì)斷裂，所以碳納米管成為了一個(gè)比較合適的材料。

而且碳納米管的壽命非常高，因?yàn)樘技{米管的壽命幾乎與加載的頻率無關(guān)，這意味著樣品缺陷是瞬時(shí)形成的，裂紋擴(kuò)展所需的時(shí)間可以忽略不計(jì)。

或者說，其疲勞失效過程是突然發(fā)生的，沒有漸進(jìn)性損傷，不存在損傷累積過程，碳納米管的疲勞壽命，主要取決于初始缺陷的生成時(shí)間。

不過，碳納米管的疲勞行為與溫度有著一定的關(guān)聯(lián)，較高的溫度會(huì)導(dǎo)致碳納米管抗疲勞能力下降，而在低溫下則表現(xiàn)出更高的韌性。

而地球的大氣層，則是會(huì)隨著高度的增加，導(dǎo)致保溫效果不斷的減弱，溫度會(huì)逐漸的降低，這一特性可以說是很完美的符合碳納米管的疲勞行為。

而目前的碳納米管還并沒有能夠投入使用，而且最長(zhǎng)的碳納米管也只能生產(chǎn)出來50厘米，距離可以實(shí)際使用甚至是制造的線纜是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

所以葉凡也打算投入一筆資金，進(jìn)行對(duì)碳納米管相關(guān)的行業(yè)進(jìn)行研究和開發(fā)，再在系統(tǒng)中兌換相關(guān)的科技，出成果也只是時(shí)間的問題。

太空電梯的計(jì)劃，定然是要放在“南天門”計(jì)劃的浮空城市之后的，也就是說等到三期工程完畢之后，做好相關(guān)的生命維生系統(tǒng)，浮空城市則是可以直接飛上太空，成為一個(gè)世界上有史以來最大的空間站。

所以在這個(gè)時(shí)候，再在太空展開關(guān)于太空電梯的安裝，例如最先安裝同步軌道站，再將纜索垂下去，再搞地面站等工程。

在實(shí)際上，通過計(jì)算也可以得知，質(zhì)量均勻分布的時(shí)候，最大的應(yīng)力是集中在同步軌道站這個(gè)地方的，也就是說，如果纜索全部都采用相同橫截面的話，前半部分的材料能力將會(huì)被大大的浪費(fèi)掉。