当平衡物恰好位于3.6万千米的地球静止轨道时,要想确保其不会掉落,平衡物的质量就必须做到无穷大,然而这显然是不可能实现的。
所以在通常情况下,太空电梯的最高点会设置在离地球表面约9万千米的位置,在这样的前提下,作为太空电梯最为关键的材料之一,连接两端的缆绳需要承受巨大的拉力。
当然,除了具备强大的抗拉能力外,缆绳还需要满足许多其他必要条件,例如材料稳定性高、不易被破坏等。
那么,为何缆绳不会掉下来呢?其实道理非常简单,只需让地球自转产生的离心力与向下的引力相抵或者超过,就能让缆绳始终保持紧绷状态。
对于缆绳的材料选择,灰风有着独特的见解。
她想到了一种名为碳纳米管的材料,但并不是普通的单层壁碳纳米管,尽管单层壁碳纳米管在最理想的结构和条件下,其抗拉强度可达到令人惊叹的800Gpa,但这还远远不足以满足需求,因此,他们决定采用多层壁碳纳米管来构建缆绳。
经过一系列艰苦的实验和测试,最终他们成功地制造出了具有惊人强度的多层壁碳纳米管,其抗拉强度高达1620Gpa,然而,这个过程耗费了整整一个月的时间。
接下来,他们需要确定缆绳的制备规格,经过深思熟虑,他们将缆绳的长度设定在千米级别,并对缆绳的其他方面进行了精心设计和完善。
当所有准备工作完成后,终于迎来了关键的时刻——解决太空电梯的难题。
在理想状态下,太空电梯应该从顶部开始向下建造,首先,将缆绳运输至9万千米的高空,然后缓慢放回地面,并牢固地固定在下方的地基上,随后,可以逐步展开其他建造任务,一旦完成这些步骤,太空电梯便能够初步运行,物资供应问题也将迎刃而解。
不过,虽然这个方案听起来很诱人,但实际上操作起来却非常困难,首先,要解决的就是缆绳的重量问题。经过计算,为了确保太空港的稳定性,整段缆绳的直径必须达到惊人的五米!而更棘手的是,由于需要提高缆绳的抗拉强度,所以在编织过程中还要加入大量的长钉。
这样一来,缆绳的重量就成了一个大难题——直径达 5 米,长达 9.1 万千米的缆绳,岂是普通飞机能够承载得起的呢?