180亿美元就可以生产足够的材料制造太空电梯，现代科学可以做到
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与大多数久负盛名的太空探索革命性想法一样 ， 太空电梯可以追溯到俄罗斯/苏联火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（历史人物 ， 所以我在这里说了名字 ， 大家可以自行搜索这位科学家的生平事迹） 。 当时他负责开发火箭方程和设计火箭 ， 大多数现代火箭都是从这个方程中衍生出来的 。 在他更大胆的思考中 ， 他提出了人类如何在太空中建造旋转太空电梯 。 这项提议的灵感来源于他1895年访问巴黎 ， 在那里他第一次目睹了埃菲尔铁塔（于1889年完工） 。 从这次旅行中 ， 齐奥科夫斯基设想了一个到达地球静止轨道（GSO）或36000公里高度的结构 。 然而 ， 齐奥科夫斯基的想法版本要求采用压缩结构 ， 而不是悬挂结构 。 他还指出 ， 这一想法是不现实的 ， 因为没有已知的材料足够坚固 ， 足以支撑站立结构的重量 。
在太空时代开始之前 ， 苏联和美国科学家重新审视了这个想法 ， 认为它可以是一个悬挂结构 。 例如 ， 苏联工程师尤里·阿尔苏塔诺夫提出的“通往宇宙的电动火车”的建议 ， 以及1966年美国工程师团队提出的“太空移动模块” 。 当年科学家们希望这个动力结构可以由太阳能电池板、核反应堆、无线或直接能量传输提供动力 。 自早期太空时代以来 ， 这一概念在很大程度上保持不变 ， 这种结构的拟议好处也基本不变 。
【180亿美元就可以生产足够的材料制造太空电梯，现代科学可以做到】但是回到现实 ， 太空电梯需要一条超材料缆绳 ， 将轨道上的空间站连接到地球表面 。 我们星球的自转将使这条系链保持不变 ， 一个电梯运送人员和有效载荷往返太空 ， 与这种结构相关的工程挑战和成本一直是巨大的 。 但几乎每十年 ， 新的研究都会促使工程师和航天机构重新评估这个概念 。 最大的挑战一直是缆绳 ， 因为没有已知的材料有足够的强度来处理所涉及的应力 。 但现在终于有点进展了 ， 不过又是美国 ， 日本和韩国科学家提出的 。
太空电梯有很多好处 ， 最明显的是将有效载荷和人员送入太空的能力 ， 其成本比火箭发射便宜太多 ， 即使是SpaceX的可回收火箭 。 它还可以帮助我们在轨道上建造航天器和空间站 ， 从而无需在地球上制造各自的组件或模块 ， 并使用重型火箭将其发射到太空 ， 这个过程可不便宜！美国科学家们曾经计算过 ， 使用太空电梯将有效载荷送入轨道的成本可以低至每磅113美元（每公斤250美元） 。
另一个好处是太空电梯是一种“绿色技术” ， 它可以将大量有效载荷送入轨道 ， 而不会受到火箭发射的环境影响 。 根据目前的研究 ， 一枚火箭发射可以向高层大气释放多达300吨的二氧化碳 。 鉴于对卫星发射、宽带互联网和近地轨道商业化的需求日益增长 ， 可能成为人为气候变化的最大影响因素 。 相比之下 ， 太空电梯不会产生有害的温室气体排放 ， 可以由天基太阳能和核反应堆组合提供动力 。 此外 ， 太空升降机将降低将有效载荷转移到轨道的每公斤成本 ， 并且比数百或数千次火箭发射效率更高 。
确实 ， 在我们的日常理解中 ， 火箭非常擅长将少量高价值有效载荷快速送入太空 。 随着火星殖民地、月球村庄和太空太阳能等任务的计划 ， 太空轨道经济正在迅速发展 ， 火箭的关键限制在于其无法扩展的以可持续向太空输送大量非常重的科学载荷 。 火箭方程已经告诉我们了 ， 即使是SpaceX星际飞船（最高效的火箭系统）也只能将发射台上2%的质量送入近地轨道 。
“我们的团队认为 ， 开发太空电梯基础设施是人类拯救大气层和实现大胆的地球外探索的必要条件 ， 火箭是我们实现这些梦想的历史性途径 ， 但它们既没有力量也无法满足人类的需求 。 未来大家会明白 ， 火箭是梦想的杀手——极低的发射数据和对大气层的破坏 。 我们必须做太空电梯 。 我们相信 ， 先进的火箭和太空升降机之间的合作将成为我们的目标未来 。 ”
说了老半天 ， 怎么制造是个关键 ， 之前提出的每一个概念评估都有一个致命弱点 。 简而言之 ， 太空电梯 ， 因为没有已知的材料具有支撑结构重量的抗拉强度 。 “金属的问题是 ， 虽然它们很强 ， 但也很重 ， 我们想要一种既强又轻的东西 。 这表明我们应该研究现代合成和复合材料 。 比如说Kevlar……在断掉之前之前可以维持124英里（200公里）的垂直长度——令人印象深刻 ， 但与所需的3100英里（5000公里）相比仍然差得很远 。 ”
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