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科學家正在研究用鑽石來建造太空電梯

科學家正在研究用鑽石來建造太空電梯



這可能是最優雅的太空電梯建造方案。昆士蘭理工大學的科學家發現,一種微型鑽石鏈,或稱鑽石「納米線」,可以成為極端建築,比如太空電梯的候選材料。 人類探索太空,往往會受阻於在天地間往返。長久以來,人們都設想,是否可以用太空電梯來解決這個問題。用一條9.6萬千米長的帶子,在赤道上,把太空和地球連接起來。帶子必須能夠同時承受底部受到的引力和上部受到的離心力,這樣就無需火箭,就能把航天器直接送入太空。 但是地球的引力太強大了,這根帶子必須用極端結實的材料製造才行,而這種結實程度沒有一種已知材料能夠達到。石墨烯,一種二維結構的碳鏈,被認為是地球上最結實的新材料。而最近有研究人員認為,另一種碳基材料也可被用來製造太空電梯——鑽石。

去年,賓州州立大學的研究人員發現,如果對苯施以巨大的壓力,就能產生一種微小的鑽石納米線,一種和鑽石成份相同的原子鏈。鑽石雖然是地球上已知硬度最高的物質,但人們無法確認這種鑽石鏈是否能夠用來建造結實的東西。而最近,人們對這些納米線進行了宏觀建築建造的原型研究,結果發現它們能夠用來建造極端結實,卻又具有柔韌性的結構,可以應用在太空電梯的建造上。 研究人員在論文中這樣說: 「極好的延展性和極低的密度,以及非常高的彈性,使鑽石納米線成為建造極端結實的三維納米建築的理想材料。」 太空電梯的概念在1895年就已經提出,它其實並沒有那麼遙不可及。谷歌最近就已經聚集起了一批最聰明的腦袋,致力於太空電梯項目。但他們還沒能建造出太空電梯的帶子,因為沒有足夠結實的材料。而現在,這個問題有了解決的可能。也許在不久的將來,太空電梯真的會出現在我們的生活中。


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太空電梯(Space Elevators)這種東西你一定在一些科幻作品中見到過,那看上去就是一種荒謬的存在,像一根電線杆矗立在地球上直通太空,似乎隨時的風吹草動就會讓它粉身碎骨。當我們覺得他可能只存在於科幻作品中時,是科學家們卻說:太空電梯真的有可能實現。


一個來自International Academy of Astronautics 的團隊近日發布了這項驚人的研究報告。在關於是否可以修建太空電梯的問題上,他們使用300多頁的文字,詳細闡述了太空電梯在技術上的可行性以及發展方向。簡而言之:可以干!

為什麼要修建它?


這個問題很容易回答。首先是,簡約成本。火箭技術雖然也能將人們送上太空,不過諾大的火箭80%的空間都是燃料,14%為主要結構,只有6%可以載人,實在是比較浪費。火箭技術每次都會消耗很多化學材料(燃料以及其他)。相比下來,太空電梯擁有小體積,且低耗能的優點。其次,一旦太空電梯建成將大大提高人類造訪太空的頻率,將有更多科學家有機會親臨太空,此舉將開創人類探索太空的新紀元。最厲害的,太空電梯使得人類可以更好的吸收太陽能,它將可以解決地球上的能源問題。


如何修建它?


這當然是一件複雜的事情。簡要的說,它的遠離是在地球赤道上豎起一條長99779.328 公里的『軌道電纜』,並保持它的重心與地球同步。然後製造一個一輛運行在軌道電纜上的「車廂」就是了。其實這些基本的概念與1979年作家C. Clark 在首次在小說中提到『太空電梯』 這個東西差不多。並且作家C.Clark 曾經在2003年表示:人們停止嘲笑這個概念後的10年,太空電梯將簡稱。這麼看起來,今年便是人們停止嘲笑這一年吧。


完成這一壯舉的核心技術則是:納米技術。90年代地球人發明了碳納米管,這是一種輕巧、堅韌又剛硬的材料。它是作為「太空電梯中軌道電纜」的最理想材料。早在90年代末NASA 便做了這方面的研究和發布過使用這種材料製作太空電梯的可行性報告。

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