“天梯”可建立一条从地球表面向太空延伸长达10万公里的索道。天梯实际运送1吨物资至同步轨道需要多大能量

如题所述

对于同步轨道,由周期求角速度:T=(2π)/ω
由向心加速度求重力加速度:ω²r=a
由重力加速度求轨道半径:a/g=(R/r)²
求地球的重量与G之积:GM/R²=g
求重物由地面到同步轨道的势能差,即为做功量:W=GM×m/R-GM×m/r
解得:W=mgR-((4π²g²mR^4)/T²)^(1/3)
代入:g=9.8,R=6371000,T=24×60×60,m=1000
得:W=5.3×10^10J追问

非常感谢你的回复。这个W是运载1T货物到同步轨道的能量。飞船、火箭需要这么大的能量运载货物。天梯系统目前只是一种理论,没有付诸现实。我的理解,按照一个提法“目前航天飞机运送每千克物品需要2万美元的成本,而天梯一旦建成,可将运送每千克物品的成本降到10美元。”简单理解成成本减低至1/2000。相对于航天飞机高昂的维护费用,天梯主要在发射成本上对应,那么能量需要约在原基础的1/1000-1/1600。目前无法得到准确数据。

追答

这种构想很诱人,但剥离开纯理论的一面,面临的实际困难也相当的大,这个高达3万6千公里高的建筑,不是那么好建的,高度自不用说,而且由下向上穿过的极寒到极热(-90度到2000度)就是一大困难,然后还有缺氧和宇宙辐射的等诸多问题,如果人类有建筑这个东西的能力,就不愁发射卫星的能量了。

追问

到同步轨道并不是工程最终的高度。已有的设想是从卫星向太空、地球两个方向甩出轻质绳索。目前能达到要求的材料只有碳纳米纤维。工程难度确实非常大,理论上却是可行的。“理论上,1米宽、如纸薄的纳米管织物便足以负载‘天梯’了。”目前的最大问题主要集中于材料、资金和政府支持。技术上问题来自于:碳纳米管聚合;防止雷击;陨石、太空垃圾撞击;维护保养。

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第1个回答  2011-09-08
大概5千万焦耳吧。。
第2个回答  2020-07-11
这种设想会实现的!可以从太平洋岛屿出发(远离人口稠密的城市),缆索材料也不是最大问题,根据材料的强度缆索越细越轻越好。当然,解决太空垃圾避免碰撞是一个难题(当然太空垃圾主要集中在其中的一段,在这一段做好监测和防护,问题也能得到解决),我个人认为,人类目前可以做些理论应用测试或实验,第一步先用最细的缆索先实现与太空的连接,第二步研制微型缆索传送机器人,第三步轻物质的传送。实现了这几步,人类就可以更加方便长期的入住太空,探索太空了!这一天不会太远!
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